Nature 一周论文导读 | 2017 年 9 月 7 日

审校 咖喱 大头 访冬 金庄维

生物学

Biology

Commensal bacteria make GPCR ligands that mimic human signalling molecules

共生细菌可产生模拟人类信号分子的 GPCR 配体

Sean F. Brady et al.

（导读 郭思瑶）共生细菌对人类健康至关重要，其代谢产物可能在其与宿主的互动中扮演重要角色。科学家利用生物信息学和合成生物学手段发现 N-酰基酰胺合成酶基因在肠道菌群中广泛存在，而其产物 N-酰基酰胺可以模拟 G 蛋白偶联受体（GPCR）配体，与肠道细胞 GPCR 相互作用并调节肠道的激素代谢和葡萄糖稳态。本研究可能为新的小分子疗法带来启发。

A heterochromatin-dependent transcription machinery drives piRNA expression

异染色质依赖转录机制驱动 piRNA 的表达

Peter Refsing Andersen, Julius Brennecke et al.

（导读 郭怿暄）细胞核内的小 RNA 通路可抑制基因组转座子区域异染色质的表达以保护基因组的完整性，但负责产生小 RNA 的富含转座子区域逃过转录抑制机制的方法尚不清楚。本研究发现果蝇中转录因子 Moonshiner 可以被Rhino（异染色质蛋白1变体）召集到 piRNA 编码的异染色质区域，并进一步召集 TRF2 以开启piRNA转录。这一转录机器召集过程直接依赖于组蛋白标记，而无需基因序列识别。

Channel opening and gating mechanism in AMPA-subtype glutamate receptors

AMPA 亚型谷氨酸受体的通道门控机制

Alexander I. Sobolevsky et al.

（导读 李骏）AMPA 亚型离子型谷氨酸受体由谷氨酸门控，它可调节中枢神经系统的快速兴奋性神经信号传递，对突触强度至关重要并与多种神经系统疾病有关。本研究采用冷冻电镜技术解析了在与载脂蛋白、拮抗剂和激动剂结合状态下的 AMPA 受体辅助亚基复合体的结构，并明确了其离子通道中类似虹膜的开启和闭合机制。

A right-handed signalling pathway drives heart looping in vertebrates

脊椎动物中驱动心脏环化的右手信号通路

M. Angela Nieto et al.

（导读 阿金）脊椎动物的内脏左右不对称。在躯体右侧，Nodal-Pitx2 信号通路被 EMT 诱导因子 Snail 抑制，从而导致不对称的发育。本研究在斑马鱼中发现 BMP 可以通过另一种 EMT 诱导因子 Prrx1 来调节左右不对成性，侧板中胚层中 Prrx1 在右侧的表达水平更高，从而驱动发育过程中细胞的不对称迁移，并保证心脏发育过程中环化过程的正常发生。该成果说明 Nodal 和 BMP 两种通路共同调节了心脏的发育。

GLUTAMATE RECEPTOR-LIKE channels are essential for chemotaxis and reproduction in mosses

谷氨酸受体样通道对苔藓的趋化性和繁殖至关重要

José A. Feijó et al.

图片来源：phys.org

（导读 阿金）在动物的神经传递过程中，谷氨酸受体形成的通道可以介导细胞间信息交换。而被子植物中含有大量功能尚不明确的谷氨酸受体样蛋白（GLR）家族基因。本研究发现小立碗藓（Physcomitrella patens）中的 GLR 通道对精细胞对雌性生殖器官的趋化性识别，以及受精卵的发育至关重要。该研究说明在植物进化中保守的 GLR，在植物有性繁殖过程中介导了细胞间的信息交换。

Orthotopic patient-derived xenografts of paediatric solid tumours

儿科实体瘤的患者原位肿瘤的移植物模型

Michael A. Dyer et al.

（导读 郭怿暄）多胚层来源的儿童实体瘤由于其复发率低，使得针对这些肿瘤的药物研究受到很大限制。这一研究通过对 168 位患者的肿瘤标本建立了包括 12 种不同癌症类型的病人原位肿瘤来源的移植物模型。这些小鼠体内的移植物从基因表达、表观遗传组等方面准确复现病人原始肿瘤。在药物筛选实验中发现 AZD1775，伊立替康，长春新碱的联合治疗可在多个横纹肌肉瘤的移植物模型中发挥很好效果。

CMTM6 maintains the expression of PD-L1 and regulates anti-tumour immunity

CMTM6 通过维持 PD-L1 的表达调节抗肿瘤免疫

Marian L. Burr, Paul J. Lehner, Mark A. Dawson et al.

（导读 郭怿暄）肿瘤细胞可以通过表达 PD-L1 来破坏 T 细胞介导的免疫监视 。本研究通过基因组范围的 CRISPR-Cas9 筛查发现一个调节 PD-L1 的重要调节蛋白 CMTM6，这一广泛表达的蛋白可与 PD-L1 特异结合，防止其被溶酶体降解，维持其在细胞表面的表达。去除 CMTM6 可以通过降低 PD-L1 显著降低肿瘤特异的 T 细胞活性抑制。这一发现将有助于开发针对克服肿瘤细胞对机体免疫系统影响的新型治疗药物。

Identification of CMTM6 and CMTM4 as PD-L1 protein regulators

跨膜蛋白 CMTM6 和 CMTM4 被确定为 PD-L1 蛋白的调节分子

Thijn R. Brummelkamp, Ton N. M. Schumacher et al.

图片来源：genengnews.com

（导读 阿金）靶向 PD-1/PD-L1 的药物已经被应用于癌症治疗。本研究利用单倍体遗传筛查，确认 3 型跨膜蛋白 CMTM6/4 是 PD-L1 蛋白的调节分子，它们可以降低 PD-L1 蛋白的泛素化水平，增加其半衰期，并增强表达 PD-L1 的肿瘤细胞对抗 T 细胞免疫的能力。对此通路的抑制可能成为新的抗癌思路。

Discovery of stimulation-responsive immune enhancers with CRISPR activation

利用 CRISPR 激活发现刺激响应性免疫增强子

Jacob E. Corn, Alexander Marson et al.

（导读 郭思瑶）增强子等非编码序列与人类很多疾病关系密切。科学家通过利用 CRISPR 激活（CRISPRa）方法在两个自身免疫病相关位点 CD69 和 IL2Ra 附近基因组内进行转录激活子合成招募，从而发现了几种带有刺激响应性免疫增强子特征的元件，并在体内进行了功能验证，这对于研究非编码基因与人类免疫系统紊乱的关系具有重要意义。

物理

Physics

“墨子号”专题——

Satellite-to-ground quantum key distribution

卫星到地面量子密钥分配

Cheng-Zhi Peng, Jian-Yu Wang, Jian-Wei Pan et al.

图片来源：论文原文

（导读 张奕林）量子秘钥分配 QKD 是一种利用量子叠加态的单个光量子来确保远距离无条件通信安全的技术。由于光纤或大气空间对光子传输的衰减引起的信道损耗，量子密钥分配的可行范围一直被限制在百公里量级。本文开发并发展了利用低地轨道卫星应用诱导态量子密钥分配技术，实现了从卫星到地面跨越 1200 公里的千赫兹密钥速率，传输效率比在同样距离地面光纤信道提高了 20 个数量级。

Ground-to-satellite quantum teleportation

地面到卫星量子隐形传态

Cheng-Zhi Peng, Jian-Yu Wang, Jian-Wei Pan et al.

（导读 张奕林）长距离量子隐形传态是大规模量子网络、分布式量子计算等协议的基本组成部分，然而此前的传送实验由于光子损失，使得传送距离被限制在 100 公里左右。本研究从地面观察站借助光链路向近地轨道卫星发射单光子量子比特，传输距离最高达 1400 公里，六个输入态在相互无偏正交基下的平均保真度高达 0.80±0.01，远远超越经典极限。

Discrete and broadband electron acceleration in Jupiter’s powerful aurora

木星强极光中的离散、宽频电子加速现象

B. H. Mauk et al.

图片来源：phys.org

（导读 阿金）地球上的极光分两种类型：由电子相干加速产生的强极光和由热电子的波散射或湍流等产生的弱极光。本研究报道了在木星极地区域观察到高能电子向木星大气加速运动的信号，种种特征表明木星的极光机制与预期并不相同。

其他

【Material-材料】 Direct instrumental identification of catalytically active surface sites

仪器直接识别催化活性表面位点

Aliaksandr S. Bandarenka et al.