Nature 一周论文导读 | 2017 年 6 月 1 日

审校：半夏 访冬 大头 腌笃鲜

神经生物学

Neurobiology

A neural circuit architecture for angular integration in Drosophila 

果蝇运动朝向整合的神经环路基础 

Gaby Maimon et al.

（导读 董堃）许多动物通过追踪自身朝向角度进行导航，然而计算朝向的神经环路基础未知。本文基于果蝇角速度测算，在其中央复合体中发现了一种活动方式顺逆时针可变的神经元。这些神经元使果蝇能够在黑暗环境中不依赖视觉找到方向，这对解释运动朝向的计算过程有重要意义。

生理学

Physiology

Blocking FSH induces thermogenic adipose tissue and reduces body fat

阻断 FSH 可以诱导产热脂肪组织产生并减少体脂

Mone Zaidi et al.

图片来源：nature.com

（导读 郭思瑶）更年期与骨质流失和内脏脂肪增多相关。靶向促卵泡激素（Fsh）β 亚基的多克隆抗体可增加小鼠骨量。研究人员发现 FSH 可以在野生小鼠内急剧减少脂肪组织，同时可增加线粒体密度，激活棕色脂肪组织增加产热。这是由抗体特异性结合 FSH β 亚基，并阻断其作用造成的。研究为肥胖症和骨质疏松症的治疗提供了新思路。

生物化学

Biochemistry

Ensemble cryo-EM elucidates the mechanism of translation fidelity

集成低温电镜阐明翻译保真机制

Andrei A. Korostelev et al.

https://www.nature.com/nature/journal/v546/n7656/full/nature22397.html

（导读 赵海强）基因翻译取决于对 mRNA 的精确解码，其结构机制目前仍不清楚。核糖体通过选择由延伸因子（EF-Tu）传递的配对氨酰 tRNA 来解码 mRNA 密码子。研究人员通过解析带有由  EF-Tu 传递的精确配对或近似配对氨酰 tRNA 的核糖体的高分辨结构，揭示了其中的结构差异，从而阐明其精确解码机制。

结构生物学

Structural Biology

Phase-plate cryo-EM structure of a class B GPCR-G-protein complex

相位板冷冻电镜解析 B 型 G 蛋白偶联受体-G 蛋白复合物结构

Andrea Schietinger et al.

https://www.nature.com/nature/journal/v546/n7656/full/nature22327.html

（导读 郭怿暄）B 型 G 蛋白偶联受体是多种慢性疾病的药物治疗靶点，然而其结构尚未完全明确。本研究利用相位板单粒子冷冻电镜技术成功解析了该家族成员降钙素受体-配体肽链- Gαsβγ 蛋白异源三聚复合体结构。这一成果为进一步研究 G 蛋白偶联受体的功能以及开发新的药物靶点提供一个新的平台。

物理学

Physics

Electric-field control of tri-state phase transformation with a selective dual-ion switch

选择性双离子开关电场控制的三态相变

Jian Wu（吴健，清华大学）, Pu Yu（于浦，清华大学） et al.

通过氧离子和氢离子的电场调控，可以实现SrCoO3, SrCoO2.5和HSrCoO2.5之间的可逆相变。（图片来源：清华大学）

（导读 晨笛）电场控制离子导致的结构相变对功能性材料研究具有重要意义。研究人员采用离子液体电场调控的方法，实现了电场控制双离子（ O^2- 离子和 H^+ 离子）对 SrCoO2.5，SrCoO3-δ 以及 HSrCoO2.5 三相的可逆调控。本研究首次在单一材料中实现了双离子的电场可控结构相变，并揭示了基于三态相变过程中光、电和磁学特性调控的器件应用。

参考来源：

Femtosecond response of polyatomic molecules to ultra-intense hard X-rays

多原子分子对超强硬 X 射线的飞秒响应

A. Rudenko, S.-K. Son et al.

（导读 晨笛）超强硬X射线在生物系统和复杂材料成像中有重要应用。本研究证明了在包含单个重原子的多原子分子对超强（强度接近1020 W/cm^2）硬 X 射线（光子能量为 8.3 keV）的飞秒响应中，由于分子内部发生超快电荷转移，分子的电离程度与具有相同吸收截面的孤立重原子相比大大增强。该结果表明对复杂系统中超强 X 射线驱动过程进行有效建模是可能的。

地球科学

Geoscience

Isotopic evidence of multiple controls on atmospheric oxidants over climate transitions

气候变化过程中大气层氧化剂的多重调控机制：同位素证据

Becky Alexander et al.

影响对流层自我清洁能力的因素（图片来源：nature.com）

（导读 唐诗语）研究人员通过测量包含最近一次冰期-间冰期循环和两次 Dangsgaard-Oeschger 的格陵兰冰芯中氧17与硝酸盐的浓度关系（大气中 O3 和 HOx 浓度的间接指标），发现对流层中氧化剂的浓度对气候变化敏感：在较冷环境下 O3/HOX 的值上升，与目前的预测相反。本文提出了两种机理假说解释，可能有助于解答气候反馈机制。

Extreme hydrothermal conditions at an active plate-bounding fault

活动板块边界断层的极端热液条件

Rupert Sutherland et al.

（导读 马欢）温度和流体压力条件影响地质断层的岩石变形和矿化从而影响地震分布。本研究报告了处于压力累积周期后期的阿尔卑斯山脉断层上部钻孔（深度893米）极端的热液条件，数据和模型显示，发震区上部高度异常的流体压力和温度梯度来自断层滑移、岩石压裂和变质过程之间的正反馈以及板块边界断层的地形发展。

生态学

Ecology

Leaf bacterial diversity mediates plant diversity and ecosystem function relationships

叶片细菌多样性介导植物多样性与生态系统功能的关系

Isabelle Laforest-Lapointe et al.

植物多样性及特征对叶片细菌多样性和群落生产力的解释模型（图片来源：论文原文）

（导读 刘威尔）植物微生物群对于生态系统功能的重要性尚未得到定量证实。本研究通过树木多样性生态系统功能实验，研究支持植物相关的微生物多样性与陆地生态系统生产力之间的正相关，并提出有助于优化生物多样性-生态系统功能关系研究模型的新机制。

Large conservation gains possible for global biodiversity facets

【封面文章】全球生物多样性保护可实现多方面的较大收益

Laura J. Pollock et al.

https://www.nature.com/nature/journal/v546/n7656/full/nature22368.html

（导读 刘威尔）全球生物多样性保护多集中于物种方面。本研究利用新框架与定量工具，评估了全球鸟类和哺乳动物的物种、功能、系统发育多样性的保护现状和改善潜力。结果显示保护区面积稍微扩大即可弥补多方面保护不足，表明实现生物多样性保护的较大收益需明确保护目标与生物多样性指标之间的联系。

进化生物学

Evolutionary Biology

The sunflower genome provides insights into oil metabolism, flowering and Asterid evolution

向日葵基因组为油代谢，开花和菊类植物的演变带来启示

Nicolas B. Langlade et al.

https://www.nature.com/nature/journal/v546/n7656/full/nature22380.html

图片来源：Nature.comature.com

（导读 郭思瑶）家养向日葵（Helianthus annuus L.）是有望适应气候变化的可榨油农作物，可在多种环境条件下维持稳定的产量。研究人员报道了向日葵的高质量参考基因组和营养器官、花器官的转录组数据，重构了菊类植物的进化历史，对两大繁殖特征——花期与油代谢进行了复杂网络分析。该研究有利于探究基因多样性，提高作物抗性和产油量。

微生物学

Microbiology

Deletion of a mycobacterial divisome factor collapses single-cell phenotypic heterogeneity

分枝杆菌分裂体因子缺失破坏单细胞表型异质性

E. Hesper Rego, Eric J. Rubin et al.

菌群中细菌的异质性（图片来源：nature.com）

（导读 严冰）分枝杆菌的每次分裂都能引入多样性，即使遗传信息相同的子代可能抗药性不同，因此短时程的药物治疗往往会引起病情反复。本研究利用以荧光报告子和流式细胞术为基础的转座子筛选，发现分枝杆菌通过编码保守蛋白、分裂体（divisome）复合物成员lamA来控制细胞极性生长模式，产生具有异质性的子代细胞，使整个种群具有更强的抗抗生素能力。

免疫学

Immunology

Lymphatic endothelial S1P promotes mitochondrial function and survival in naive T cells

淋巴内皮细胞分泌 S1P 促进幼稚 T 细胞中线粒体功能与存活

Susan R. Schwab et al.

https://www.nature.com/nature/journal/v546/n7656/full/nature22352.html

（导读 严冰）有效的适应性免疫要求幼稚 T 细胞持续在人体内循环并快速识别外源抗体，但是幼稚 T 细胞如何在体内长期存活的机制还尚不清楚。研究人员发现1-磷酸鞘氨醇（S1P）不仅可以在次级淋巴组织中引导T细胞循环，同时促进 T 细胞的存活。本文利用转基因小鼠模型研究发现，淋巴内皮细胞通过转运子 SPNS2 分泌 S1P，经由幼稚 T 细胞表面受体  S1P1R 保持线粒体活性，为 T 细胞迁移提供能量。

细胞生物学

Cell Biology

Applying systems-level spectral imaging and analysis to reveal the organelle interactome

应用系统级的光谱成像和分析揭示了细胞器的相互作用组

Jennifer Lippincott-Schwartz et al.

活细胞中细胞器动态显像（图片来源：nature.com）

（导读 马欢）真核细胞中膜包裹的细胞器即分工明确又需要相互协作。作者使用多光谱成像方法，克服了荧光蛋白谱带重合的缺点，开发出一种系统级色谱成像方法用于研究细胞器间的相互作用。该方法可以用于研究多种状态下的细胞结构及动力学。

CPS1 maintains pyrimidine pools and DNA synthesis in KRAS/LKB1-mutant lung cancer cells

CPS1 维持 KRAS / LKB1 突变的肺癌细胞中的嘧啶池和 DNA 合成

Ralph J. DeBerardinis et al.

https://www.nature.com/nature/journal/v546/n7656/full/nature22359.html

（导读 卓思琪）细胞中癌基因 KRAS 和抑癌基因 STK11 的突变在非小细胞肺癌（NSCLC）中较常见，二者突变的并发可解释肿瘤的侵略性行为。本文发现 STK11 表达产物 LKB1 缺失的细胞（KL）和肿瘤细胞都具有错乱的氮处理的代谢特征。KL 细胞内 CPS1 能以非常规途径将氨转化成嘧啶，而 LKB1 可抑制氨甲酰磷酸合酶-1（CPS1）的转录。沉默 CPS1 后由于嘧啶耗竭，阻止 S 期进行，而损害 DNA，导致细胞死亡。

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