本期Nature论文推荐 | 17年10月26日刊

封面故事：利用分子动力学模拟探测金属塑性极限

封面图片： Alexander Stukowski

封面所示为一张错综复杂的晶格缺陷 （位错线） 网络，其运动使金属钽在压缩下流动。金属塑性变形的全动态原子模拟对计算要求极高，且通常涉及中尺度近似化。本期，Vasily Bulatov及同事展示了对金属塑性的全动态原子水平模拟，涉及多达2.68亿个原子，每一次这样的模拟会产生大约2艾字节的数据 （1艾字节=10 ¹⁸ 字节） 。作者利用该模型研究了体心立方金属钽如何响应超高应变率的变形。他们发现，当达到一定极限条件时，位错便不再能够缓解机械载荷，而另一种变形机制——变形孪晶则成为代替其动态响应的主要模式。他们还发现在这个极限条件以下，金属的流动应力和位错密度达到一个稳定状态，在这种状态下，金属就像一块面团一样可以被无限揉搓。

↓长按并提取二维码阅读

封面专题： Probing the limits of metal plasticity with molecular dynamics simulations

切入二维模式

过渡金属双硫属化合物单分子层展现出的晶体结构及物理性质上的多样性吸引了科学家对这类二维材料的极大兴趣。通过温控或化学手段，可实现在这些结构和性质之间的切换。从应用角度来看，通过电触发实现以上切换尤其具有吸引力。Ying Wang等人实现了这个目标，并在本文中展示了如何应用静电电荷可逆地在两种不同的相之间切换单分子层二碲化钼( MoTe ₂ ) 的结构。这项研究为在相变装置中使用这些材料提供了新的可能。

↓长按并提取二维码阅读

论文： Structural phase transition in monolayer MoTe ₂ driven by electrostatic doping

在毫秒尺度上测量细胞质量

本论文报告了一种在培养条件下，以毫秒时间分辨率和微微克质量灵敏度测量粘连细胞质量的方法。这种方法用到一个微悬臂梁，它的一端受光激发而产生微小振动。当一个细胞附着在微悬臂梁的另一端时，它会改变微悬臂梁的有效质量，从而改变其自然共振频率，这些变化被一束红外激光读取。研究人员率先尝试将细胞质量涨落与特定的细胞功能联系起来，比如与ATP合成和水分输运。研究人员利用该技术还发现当细胞被牛痘病毒感染时，细胞生长出现抑制，不过质量涨落一直持续到细胞死亡。

↓长按并提取二维码阅读

论文： Inertial picobalance reveals fast mass fluctuations in mammalian cells

新闻与观点： Biophysics: Rapid mass changes measured in cells

鳞状柱状结的过渡基底细胞产生巴雷特食管

巴雷特食管化生发生在胃食管连接部，有时由持续的胃酸反流导致，可引起食道癌。至于哪些细胞可导致巴雷特食管，一直存在争议。现在，Jianwen Que及同事鉴定出了一群存在于胃食管连接部的基底细胞，它们引起了小鼠的巴雷特食管化生。人类样本中的数据显示这些细胞也能引起人类的巴雷特食管化生。

↓长按并提取二维码阅读

论文： Transitional basal cells at the squamous–columnar junction generate Barrett’s oesophagus

新闻与观点： Cancer development: Origins in the oesophagus

GPCR-G蛋白的互作

G蛋白偶联受体 （GPCR） 信号传导涉及受体G蛋白的激活以及与G蛋白的互作。这一过程负责调控大多数的细胞功能，膜上GPCR的空间组织调控其活动。然而，GPCR-G蛋白的互作如何在活细胞中产生仍旧未知。在本文中，Davide Calebiro和同事用单分子成像技术分析膜蛋白的运动，表明细胞膜内有一些热点支持GPCR信号传导中心的形成，并促进GPCR与G蛋白耦合。两种肾上腺素能受体的耦合动力学表现出相似的趋势，表明这种趋势具有普遍性。该研究为认识GPCR信号传导的调控提供了新见解。

↓长按并提取二维码阅读

论文： Single-molecule imaging reveals receptor–G protein interactions at cell surface hot spots