Nature 一周论文导读 | 2017 年 7 月 6 日

审校 访冬 咖喱鸡 大头 金庄维

生物学

Biology

Chemotherapy drugs induce pyroptosis through caspase-3 cleavage of a gasdermin

化疗药物通过 Caspase-3 剪切 gasdermin 诱导细胞焦亡

Yupeng Wang et al.

（导读 郭怿暄）细胞焦亡是一种炎症相关的细胞程序性死亡方式，对免疫至关重要。本研究首次发现在细胞接受化疗药物后 caspase-3 可剪切 GSDME，释放 GSDME-N 片段造成细胞膜穿孔，诱导细胞焦亡。由于大多数正常细胞表达 GSDME，这一新发现将有助于改善化疗药物对正常组织造成的损伤。

Recurrent and functional regulatory mutations in breast cancer

乳腺癌中复发和功能调节相关的突变

Esther Rheinbay et al.

图片来源：Nature

（导读 郭思瑶）癌症基因组分析可根据蛋白质编码区的突变鉴定出癌基因，但对于非编码区的癌症突变，我们知之甚少。科学家对 360 个乳腺癌样品进行深度测序并开发出鉴定重要启动子突变的计算机方法。由此鉴定出三个相关癌基因 FOXA1，RMRP 和 NEAT1。该研究显示启动子区域存在癌症相关突变的频率与编码区相近。许多类似的区域还有待发现。

Cell-cycle dynamics of chromosomal organization at single-cell resolution

单细胞分辨率细胞周期中染色体构象的动态变化

Takashi Nagano et al.

（导读 郭怿暄）细胞周期中染色体结构的动态变化与其功能密切相关。本研究通过单细胞高分辨率染色体构象捕获技术（single-cell Hi-C）分析数千个处于细胞周期不同阶段的小鼠胚胎干细胞，揭示了染色体区室、拓扑关联结构域（TADs）、接触绝缘区以及远距离染色体环结构随细胞周期的动态变化规律。这一发现结合基因调控信息，将有助于建立一个更加全面的动态细胞结构功能调节模型。

Single-molecule analysis of ligand efficacy in β2AR–G-protein activation

β2AR–G 蛋白激活中配体效力的单分子水平分析

G. Glenn Gregorio et al.

（导读 郭怿暄）G 蛋白偶联受体（GPCR）介导的信号转导通路对人类生理状态和药物开发至关重要。本研究通过单分子荧光共振能量转移成像（smFRET）测定发现不同效力的配体可以通过调节跨膜螺旋 6（TM6）的移动控制 GDP 结合 β2 肾上腺素受体（β2AR）-Gs 复合体的形成速率，进而调节核酸交换和 Gs 的激活。

Quantifiable predictive features define epitope-specific T cell receptor repertoires

可量化的预测性特征决定表位特异性 T 细胞受体库

Pradyot Dash et al.

（导读 郭怿暄）T 细胞受体（TCR）决定了 T 细胞特异性识别的抗原表位， V(D)J 重组使其具有极强的多样性。本研究通过分析来自小鼠和人针对十个表位特异性的 4600 个 TCRαβ 序列，开发了一套 TCR 库分析工具，并发现针对特异表位会有一组具有相似核心序列的 TCR 产生，为进一步了解 TCR 识别奠定基础。

Identifying specificity groups in the T cell receptor repertoire

T 细胞受体库中特异性组的鉴定

Jacob Glanville et al.

（导读 董堃）T 细胞受体（TCR）序列的多样性使其可识别不同类型的抗原。本研究通过对肽段-主要组织相容性复合物（pMHC）四聚体分选的 T 细胞 TCR 序列进行分析，确定了 TCR 序列和抗原特异性之间的最小需求单位。并开发了生物信息学算法可以对不同特异性的 TCR 进行准确聚类，这将有效地加快 T 细胞免疫应答和特异性配体鉴定的研究。

Tracing the origins of relapse in acute myeloid leukaemia to stem cells

急性粒细胞白血病的干细胞溯源

Liran I. Shlush et al.

图片来源：Nature

（导读 梁珩）急性粒细胞白血病的复发与初始存在的具有药物抗性的癌症干细胞相关。本研究追踪了急性粒细胞白血病复发中的干细胞起源，发现了两条复发途径，分别由具有造血干/祖细胞表型的稀有白血病干细胞，和保留了转录干性的免疫相关白血病细胞亚型引发。此两条复发途径的确认及共通点的发掘，将有助于相关药物的研发。

mTORC1-dependent AMD1 regulation sustains polyamine metabolism in prostate cancer

mTORC1 依赖的 AMD1 调节可以维持前列腺癌中的多胺代谢

Amaia Zabala-Letona et al.

（导读 卓思琪）本文发现雷帕霉素复合物 1（mTORC1）的下游靶标可调节恶性肿瘤细胞的多胺代谢，从而促进癌细胞增殖。研究在前列腺癌小鼠模型和人类样本中发现，mTORC1 可上调 S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶-1（AMD1），从而提高脱羧 S-腺苷甲硫氨酸（dcSAM）和多胺的合成水平，促进癌细胞生长和增殖。该发现为 mTORC1 整合生长代谢信号的方式提供了图景。

RNase III nucleases from diverse kingdoms serve as antiviral effectors

不同生物界的核糖核酸酶 RNase III 都能作为抗病毒效应分子

Lauren C. Aguado, et al.

图片来源：Nature

（导读 郭思瑶）科研人员发现了一种新型的生物抵抗 RNA 病毒方式：全部三个生物域中的 Drosha 酶和相关核糖核酸酶 RNase III 都具有靶向病毒 RNA 的抗病毒活动。植物，节肢动物，鱼类，哺乳动物在应答病毒入侵时，RNase III 在细胞质中移动，夹住病毒 RNA 特定结构后阻碍 RNA 聚合酶的功能而起到抗病毒作用。

Electron cryo-microscopy structure of the mechanotransduction channel NOMPC

机械传导通道 NOMPC 的冷冻电镜结构

Peng Jin, Yifan Cheng（程亦凡，加利福尼亚大学）et al.

图片来源：Nature

（导读 阿金）机械传导通道将机械刺激转换为细胞内电信号，是触觉、平衡感、听觉等机械感觉形成的基础。本论文作者使用单颗粒冷冻电镜技术，解析了果蝇机械传导通道 NOMPC 的结构，其内部的锚蛋白重复序列（ARs）呈螺旋弹簧状，以传送细胞骨架的机械运动来打开通道。此结构支持机械传导通道门控机制的系绳模型（而非细胞膜张力模型）。

地球科学

Geoscience

West Antarctic Ice Sheet retreat driven by Holocene warm water incursions

全新世暖水入侵驱动南极西部冰盖后移

Claus-Dieter Hillenbrand et al.

（导读 刘威尔）环极深水（Circumpolar Deep Water, CDW）暖流入侵南极西部大陆架导致了冰架融化，影响冰架支撑的冰川并导致冰盖后移。本研究基于多重替代数据重建了全新世时期 CDW 流入阿蒙森海域的可变性，海洋沉积物化学成分揭示了该海域 CDW 上涌增强导致冰川消失。研究结果提升了当前冰盖模型预测能力的可信度。

Climate change drives expansion of Antarctic ice-free habitat

气候变化导致南极无冰栖息地扩大

Jasmine R. Lee et al.

（导读 刘威尔）南极无冰区域受气候变化影响的分布和程度尚不明确。本研究利用温度指数融化模型量化两个 IPCC 气候胁迫情景下气候变化对无冰区域的影响，结果显示强胁迫情境下无冰区域面积在本世纪末将扩张近 25%，集中在南极半岛并伴随孤立斑块融合。研究推测这一情况将导致区域尺度的生物均质化、竞争力较弱物种的灭绝及入侵种的扩散。

Episodic kinematics in continental rifts modulated by changes in mantle melt fraction

地幔分裂部分的变化对大陆裂谷幕式运动学的影响

Simon Lamb et al.

（导读 卓思琪）本研究通过对新西兰北岛陶波火山带大陆裂谷系统的 10 年监测，发现它以每年 6-15mm 的速率扩张，裂谷轴向承受巨大水平收缩力且伴随快速下沉，符合弹性地壳挠褶相关的简单模型，推测挠褶是在由裂谷轴下方地幔流产生的熔岩诱发的阶段变化引起。

材料

Material

Three-dimensional integration of nanotechnologies for computing and data storage on a single chip

在单一芯片上实现计算和数据存储技术的三维集成

Max M. Shulaker et al.

图片来源：Nature

（导读 阿金）为了满足日益增长的计算需求，晶体管、数据存储技术和集成电路设计需要同时得到改善。本研究提出了一种新型纳米系统原型：不同的功能层（计算、数据存储和输入输出）垂直堆叠于单一芯片上，形成三维集成电路结构，通过层间连接可实现大量数据的快速收集、存储和处理。

化学

Chemistry

Selective sp³ C–H alkylation via polarity-match-based cross-coupling

通过极性匹配的交叉耦合实现  sp³ C-H 选择性烷基化

Chip Le et al.

（导读 卓思琪）本文通过光氧化、镍以及氢原子转移三者组合，催化了基于极性匹配的 sp³  C-H 选择性烷基化。该方法同时应用三种催化循环来实现负电 C-H 键的取代（通过极性匹配实现）、烷基卤化物氧化加成和还原消除，从而达成烷基-烷基片段的耦合。这种交叉耦合方案在从头合成和后期官能化化学中可能得到广泛应用。