Nature一周论文导读 | 2017年3月9日

Observation of a discrete time crystal

离散时间晶体的实验观测

J. Zhang（张颉颃，马里兰大学）, P. W. Hess, A. Kyprianidis…N. Y. Yao & C. Monroe（封面文章）

（导读 逸轩）  理论预言时间方向上平移对称性的破缺将导致“时间晶体”，但它在热平衡系统中无法实现。本实验在囚禁离子的相互作用自旋链中观测到“离散时间晶体”，且时间晶序在外部扰动下稳定性良好。该观测推动了对内禀非平衡条件下出现的新的物质相的研究。

原文链接：nature21413.html

Observation of discrete time-crystalline order in a disordered dipolar many-body system

无序偶极多体系统中离散时间晶序的实验观测

Soonwon Choi, Joonhee Choi, Renate Landig…Eugene Demler & Mikhail D. Lukin（封面文章）

（导读 逸轩）  本实验在室温下以金刚石和其中随机分布的100万个氮-空位为实验平台，观测到持续的时间关联（相边界）以及受强相互作用保护的稳定的离散时间晶序。

原文链接：nature21426.html

阅读更多：诺奖得主预言得到证实：发现一种崭新的物质形态——时间晶体

Reading and writing single-atom magnets

可读写的单原子磁体

Fabian D. Natterer（IBM）, Kai Yang, William Paul…Andreas J. Heinrich（IBM） & Christopher P. Lutz（IBM）

（导读 逸轩）  单原子比特是利用经典手段所能实现的最小磁存储介质。本研究使用氧化镁基底上的单个钬原子制造出单原子磁体，并且证实这些单原子磁体能够独立地执行读写操作，信息可保持数小时。这项工作显示单原子磁存储是可实现的。

原文链接：nature21371.html

Amplified stimulated emission in upconversion nanoparticles for super-resolution nanoscopy

利用上转换纳米粒子实现超分辨显微成像新技术

Yujia Liu, Yiqing Lu, Xusan Yang…Peng Xi（席鹏，北京大学） & Dayong Jin（金大勇，澳大利亚悉尼科技大学）

（导读 北京大学）  本研究通过适当选择高掺稀土上转换纳米粒子的中间能级，用极低功率诱导淬灭实现了超低功率超分辨，并揭示了由光子雪崩效应带来的受激辐射增强机制。该机制使得研究组仅用30 mW的连续激光便实现了28 nm的超分辨。

原文链接：nature21366.html

论文详情：席鹏课题组实现超分辨显微成像新技术

Arrays of horizontal carbon nanotubes of controlled chirality grown using designed catalysts

使用设计催化剂实现平行碳纳米管阵列的可控手性生长

Shuchen Zhang, Lixing Kang, Xiao Wang, Lianming Tong, Liangwei Yang, Zequn Wang, Kuo Qi, Shibin Deng, Qingwen Li, Xuedong Bai, Feng Ding & Jin Zhang（张锦，北京大学）

（导读 北京大学）  单壁碳纳米管是后摩尔时代最有潜力的制作CMOS集成电路的纳米材料之一。本研究利用碳纳米管与催化剂对称性匹配的外延生长新技术，通过对碳纳米管成核的热力学控制和生长速度的动力学控制，实现了结构为（2m, m）类碳纳米管水平阵列的富集生长。

原文链接：nature21051.html

论文详情：张锦课题组在碳纳米管水平阵列的结构控制生长方面取得突破

Nomadic ecology shaped the highland geography of Asia’s Silk Roads

游牧生态塑造了亚洲丝绸之路的高原地理

Michael D. Frachetti, C. Evan Smith, Cynthia M. Traub & Tim Williams

（导读 肖坤）  亚洲古代丝绸之路仍有许多未解之谜。研究人员采用“流量积累”模型，得到了750米到4000米海拔上牧民每年的迁徙路线，并通过对比高原丝绸之路遗址位置，认为长期季节性游牧迁徙对亚洲山区丝绸之路形成有重要影响。

原文链接：nature21696.html

Earth’s first stable continents did not form by subduction

地球第一个稳定大陆地壳并不是俯冲形成的

Tim E. Johnson, Michael Brown, Nicholas J. Gardiner, Christopher L. Kirkland & R. Hugh Smithies

（导读 陆妍婷）  首个陆壳形成与稳定的地球动力环境仍有争议。本研究测量了长石-三斜辉石-花岗闪长岩（TTGs）及库卡尔玄武岩的微量元素并利用相平衡模型，提出TTGs是在高地热梯度环境下由库卡尔玄武岩部分融化形成，且后者源自更早期高镁玄武岩。首个陆壳的形成与稳定经过长期、多阶段过程而TTGs形成不需要俯冲。

原文链接：nature21383.html

An atlas of human long non-coding RNAs with accurate 5′ ends

具有高度精确5′端的人类长非编码RNA基因谱图

Chung-Chau Hon, Jordan A. Ramilowski, Jayson Harshbarger…Piero Carninci & Alistair R. R. Forrest

（导读 严冰）  本研究通过分析FANTOM5 CAGE数据，建立了包含27919个人类长非编码RNA（lncRNA）基因的谱图，发现（i）大多数基因间lncRNA由增强子而非启动子编码，（ii）某些lncRNA基因与疾病相关SNP重叠，会在与该疾病相关的细胞中选择性表达，（iii）当重叠的SNP落在数量性状基因座（eQTL）中，lncRNA基因与相应的mRNA基因共表达，lncRNA可能参与转录调控。

原文链接：nature21374.html

Reconstitution of the tubular endoplasmic reticulum network with purified components

利用纯化的组分重构管状内质网网络

Robert E. Powers, Songyu Wang, Tina Y. Liu & Tom A. Rapoport

（导读 峰子）  内质网结构形成所需的蛋白质尚不清楚。本文利用纯化的酵母内质网蛋白在体外重构了动态的内质网管状网络，发现GTP酶Sey1p利用水解GTP的能量维持内质网网络结构，而Yop1p蛋白在大曲率膜结构形成中发挥作用。结果表明内质网复杂形态的形成只需要数量很少的蛋白质和能量即可实现。

原文链接：nature21387.html

The molecular architecture of lamins in somatic cells

体细胞核纤层蛋白的分子结构

Yagmur Turgay, Matthias Eibauer, Anne E. Goldman…Robert D. Goldman & Ohad Medalia

（导读 峰子）  核纤层主要由核纤层蛋白组成，除稳定细胞核外，还参与包括染色质组装、复制及转录在内的多种细胞核活动。本文利用冷冻电子断层扫描技术得到了核纤层中详细的核纤层蛋白网络结构，其结构与常见细胞骨架组件大为不同，为其在核纤层中的功能提供见解。

原文链接：nature21382.html

Autophagy maintains the metabolism and function of young and old stem cells

自噬可维持新老干细胞的代谢活动和功能

Theodore T. Ho, Matthew R. Warr, Emmalee R. Adelman…Maria E. Figueroa & Emmanuelle Passegué

（导读 郭思瑶）  造血干细胞更新血液系统的能力会随时间而减弱，而自噬可保护造血干细胞免于代谢压力。研究人员发现失去自噬作用的造血干细胞内线粒体积累，自我更新功能受损，这与年老小鼠体内造血干细胞的特点一致，说明自噬作用有利于维持造血干细胞的再生能力。

原文链接：nature21388.html

TIRR regulates 53BP1 by masking its histone methyl-lysine binding function

TIRR在53BP1修复双链DNA断裂中的调控功能

Pascal Drané, Marie-Eve Brault, Gaofeng Cui…Georges Mer & Dipanjan Chowdhury

（导读 严冰）  P53结合蛋白1（53BP1）可以与甲基化组蛋白位点H4K20me2结合并执行DNA双链断裂修复功能。本文报导，蛋白质TIRR可以竞争性地抑制53BP1与H4K20me2的结合，从而在没有DNA损伤时稳定53BP1；当出现DNA损伤时，蛋白激酶ATM磷酸化53BP1，招募RIF1，使53BP1与TIRR分离，进行DNA修复。

原文链接：nature21358.html

Prophage WO genes recapitulate and enhance Wolbachia-induced cytoplasmic incompatibility

前噬菌体WO基因重现和增强沃尔巴克氏体引起的细胞质不亲和性

Daniel P. LePage, Jason A. Metcalf, Sarah R. Bordenstein…John F. Beckmann & Seth R. Bordenstein

图片来源：eliminatedengue

（导读 郭思瑶）  沃尔巴克氏体（Wolbachia）是感染无脊椎动物的胞内寄生菌。其可导致细胞质不亲和性，使未感染的雌性后代死亡，从而增加感染比例。研究人员利用比较基因和转基因方法发现，沃尔巴克氏体中前噬菌体WO的cifA和cifB基因可以加强细胞质不亲和性。这项发现有利于人们控制虫媒疾病的传播。

原文链接：nature21391.html

Zika virus protection by a single low-dose nucleoside-modified mRNA vaccination

单一低剂量改性mRNA疫苗实现寨卡病毒防护

Norbert Pardi, Michael J. Hogan, Rebecca S. Pelc…Barton F. Haynes & Drew Weissman

（导读 郭思瑶）  研制安全有效的寨卡病毒疫苗是当务之急。研究人员发现了一种脂质纳米颗粒包装的，编码寨卡病毒前膜和包膜糖蛋白的mRNA(mRNA–LNP)， 单剂量的此种mRNA疫苗能让小鼠和恒河猴获得对寨卡病毒的长期免疫力，这有望成为对抗寨卡病毒的有效疫苗。

原文链接：nature21428.html

Survival of tissue-resident memory T cells requires exogenous lipid uptake and metabolism

组织内常驻型记忆T细胞的生存需要外源性脂质摄取和代谢

Youdong Pan, Tian Tian, Chang Ook Park…Rachael A. Clark & Thomas S. Kupper

（导读 郭思瑶）  组织内常驻记忆T(TRM)细胞得以长期生存的生物通路尚不清楚。研究人员发现 CD8+ TRM细胞表达不同水平的脂肪酸结合蛋白4和5（FABP4 和FABP5）来介导脂质摄入和胞内运输。若缺乏该蛋白，T细胞会减少胞外自由脂肪酸(FFA)的获取， 生存周期大大缩短。这说明了FABP4 和FABP5在维持TRM细胞长期生存中的重要作用。

原文链接：nature21379.html

ENL links histone acetylation to oncogenic gene expression in acute myeloid leukaemia

急性骨髓性白血病中,ENL将组蛋白乙酰化水平与致癌基因的表达相联系

Liling Wan, Hong Wen, Yuanyuan Li…Scott A. Armstrong & Xiaobing Shi（石晓冰，德克萨斯大学MD安德森癌症中心）

（导读 峰子）  癌细胞常具有表观遗传学上的改变，近期发现的乙酰化赖氨酸结合的YEATS域功能未知。本文发现，急性骨髓性白血病的病症维持需要含YEATS结构域的蛋白ENL，ENL作为组蛋白乙酰化“阅读器”调控致癌转录通路，并可加强白血病细胞对BET抑制剂的敏感性。置换去除ENL或将其与BET抑制剂联用极有希望治疗白血病。

原文链接：nature21687.html

Transcription control by the ENL YEATS domain in acute leukaemia

ENL YEATS结构域对急性白血病的转录调控

Michael A. Erb, Thomas G. Scott, Bin E. Li…Georg E. Winter & James E. Bradner

（导读 峰子）  本文利用CRISPR–Cas9技术对MLL-AF4阳性的急性白血病细胞系进行基因组功能缺失筛选，鉴定出基因转录和细胞增殖特异需要的新基因ENL，ENL中的YEATS结构域对其功能必不可少。这些结果为破坏YEATS结构域以治疗疾病提供理论支持。

原文链接：nature21688.html