Nature 一周论文导读 | 2017年3月2日

本期Nature刊登中科院植物所沈建仁研究组工作；论文链接可点。

审校：半夏 赵维杰 邓卓

The response of relativistic outflowing gas to the inner accretion disk of a black hole

相对论气体从黑洞吸积盘内流出的响应

Michael L. Parker, Ciro Pinto, Andrew C. Fabian…Daniel R. Wilkins & Abderahmen Zoghbi

http://www.nature.com/nature/journal/v543/n7643/full/nature21385.html

（导读 高胜寒）  从超大黑洞中流出的超快气体到目前为止也无法通过X射线谱对其速度和光学深度进行表征。本研究观测到了活跃星系核IRAS 13224-3809流出的超快磁盘风的X射线吸收谱，证明了吸收强度与吸积盘内部释放的X射线呈强负相关，并且指出吸积过程间的联系发生在非常不同的级别上。

Supersolid formation in a quantum gas breaking a continuous translational symmetry

在量子气体中打破连续平移对称的超固体

Julian Léonard, Andrea Morales, Philip Zupancic, Tilman Esslinger & Tobias Donner

http://www.nature.com/nature/journal/v543/n7643/full/nature21067.html

（导读 高胜寒）  对超固体的实验验证一直以来都未能实现。本研究报导了在量子气体中沿着一个方向打破连续平移对称所形成的超固体。通过测量光场中晶格位置的波动，本研究发现在超固体中存在较高的基态简并度。 研究方法对于设计和研究可控的基态简并无序态的多相体系具有指导意义。

A stripe phase with supersolid properties in spin–orbit-coupled Bose–Einstein condensates

自旋-轨道耦合的玻色-爱因斯坦凝聚态中具有超固体特性的条纹相

Jun-Ru Li, Jeongwon Lee, Wujie Huang…Alan O. Jamison & Wolfgang Ketterle

http://www.nature.com/nature/journal/v543/n7643/full/nature21431.html

（导读 王子清）  从自旋-轨道耦合的玻色-爱因斯坦凝聚态中观察到带有超固体特征的条纹相一直未能通过实验来证实。本研究在保证动量突变分布前提下，利用布拉格反射法观测到了条纹相的密度调制，并建立了一套伴随集体激发和超流体行为的具有连续对称性破缺的系统。

Abiotic tooth enamel

非生物牙釉质

Bongjun Yeom, Trisha Sain, Naida Lacevic, Daria Bukharina, Sang-Ho Cha, Anthony M. Waas, Ellen M. Arruda & Nicholas A. Kotov

http://www.nature.com/nature/journal/v543/n7643/full/nature21410.html

（导读 王腾）  牙釉质通常是由平行的微纳结构陶瓷阵列或交错柱体和柔软的蛋白质基体所共同构成。本研究通过生长氧化锌纳米线并在其周围组装聚合物基体制备了可模拟牙釉质的纳米复合物。其机械性能可和牙釉质相媲美，且具有原本很难兼得的特性——高刚度、高阻尼、重量轻。

Crystallization of silicon dioxide and compositional evolution of the Earth’s core

二氧化硅结晶与地核成分演化

Kei Hirose, Guillaume Morard, Ryosuke Sinmyo, Koichio Umemoto, John Hernlund, George Helffrich & Stéphane Labrosse

http://www.nature.com/nature/journal/v543/n7643/full/nature21367.html

（导读 许雅澜）  研究人员在地核压力下对激光加热的金刚石压砧单元中的液态Fe-Si-O合金进行了熔融实验，发现在该三相系统的富铁部分中，SiO2的液相范围意外地宽，以至于Fe-Si-O核冷却时会使SiO2结晶。若结晶在地核外部进行，释放出的浮力足够驱动液态地核的对流和地球发电机从冥古宙开始的工作。

Evidence for early life in Earth’s oldest hydrothermal vent precipitates

地球最古老的深海热泉沉淀物给出早期生命的证据

Matthew S. Dodd, Dominic Papineau, Tor Grenne…Jonathan O’Neil & Crispin T. S. Little

http://www.nature.com/nature/journal/v543/n7643/full/nature21377.html

（导读 肖坤）  早在37.7亿年前地球上就可能存在生命。研究人员在加拿大魁北克努夫亚吉图克绿岩带（Nuvvuagittuq belt）发现了距今37.7亿年至42.8亿年左右的深海热泉沉积物，这些岩石中的管状或丝状结构与其它深海热泉中的微生物沉积颇为类似，岩石中包含的碳酸盐和铁矿颗粒也同样证明了这一发现。

Intragenic DNA methylation prevents spurious transcription initiation

基因内的DNA甲基化修饰可防止转录起始于错误位点

Francesco Neri, Stefania Rapelli, Anna Krepelova…Francesca Anselmi & Salvatore Oliviero

http://www.nature.com/nature/journal/v543/n7643/full/nature21373.html

表观遗传信号通路的交互作用机制。图片来源：nature

（导读 严冰）  研究发现在小鼠胚胎干细胞内，结合于RNA聚合酶II的SetD2对组蛋白H3K36位点进行三甲基化修饰，被修饰的组蛋白招募DNA甲基转移酶Dnmt3b，对基因内的DNA序列进行甲基化修饰，从而阻止RNA聚合酶II结合于基因内部并在非起始位点开始转录。本研究填补了基因内部DNA甲基化修饰功能研究的空白。

Prefrontal cortex output circuits guide reward seeking through divergent cue encoding

前额叶皮层输出环路通过不同的线索编码指导寻求奖赏

James M. Otis, Vijay M. K. Namboodiri, Ana M. Matan…Mark A. Rossi & Garret D. Stuber

http://www.nature.com/nature/journal/v543/n7643/full/nature21376.html

（导读 董堃）  前额叶皮层与奖赏激励的摄食行为相关，本文通过双光子钙成像技术监测巴浦洛夫经典条件反射下小鼠被腹侧前额叶神经元的活动，发现在学习过程中纹状体神经元加强而丘脑神经元抑制奖赏激励的摄食行为，说明前额叶神经环路通过这两个细胞群的反向活动实现对奖赏激励摄食行为的动态调控。

Elucidation of the biosynthesis of the methane catalyst coenzyme F430

对甲烷催化辅酶F430生物合成的成研究

Simon J. Moore, Sven T. Sowa, Christopher Schuchardt…Gunhild Layer & Martin J. Warren

http://www.nature.com/nature/journal/v543/n7643/full/nature21427.html

辅酶F430和产甲烷菌中生物合成基因簇。（Moore S J et al. 2017）

（导读 韩宇）  辅酶F430可催化甲烷的生物合成，但其合成机制尚不清楚。本研究发现了由sirohydrochlorin合成F430过程中的一系列酶：CfbA-CfbE，并描述了其活性。此研究有助于对四吡咯基色素家族合成机制的了解。

Mechanical stretch triggers rapid epithelial cell division through Piezo1

机械牵张引起上皮细胞通过Piezo1快速分裂

S. A. Gudipaty, J. Lindblom, P. D. Loftus…V. Krishnegowda & J. Rosenblatt

http://www.nature.com/nature/journal/v543/n7643/full/nature21407.html

（导读 陈月欣）  上皮细胞有着机体中最快的更新速度，但如何保持细胞的分裂-死亡平衡至今未知。本研究发现，当细胞密度低且受到牵张时，Piezo1通道被激活，使得处于G2期的上皮细胞再次开始分裂。Piezo1通过感受机械挤压和牵张调节上皮细胞的分裂平衡，其机理可能与Piezo1的激活环境及方式有关。

Whole-genome landscape of pancreatic neuroendocrine tumours

胰腺神经内分泌肿瘤的全基因组景观

Aldo Scarpa, David K. Chang, Katia Nones…Andrew V. Biankin & Sean M. Grimmond

http://www.nature.com/nature/journal/v543/n7643/full/nature21063.html

（导读 陈月欣）  随着检测方法敏感度的提高，胰腺神经内分泌肿瘤（PanNETs）的诊断率也在上升。本研究对102个原发PanNET进行了全基因组测序，并鉴别出了与其发病相关的基因组特征，包括切除修复特征、生殖系突变中的基因、与体细胞突变相关的四个分子通路和与HIF通路有关的肿瘤亚组。

Complement drives glucosylceramide accumulation and tissue inflammation in Gaucher disease

补体系统驱动戈谢病中葡糖苷酯酰鞘氨醇的沉积与炎症的发生

Manoj K. Pandey, Thomas A. Burrow, Reena Rani…Jörg Köhl & Gregory A. Grabowski

http://www.nature.com/nature/journal/v543/n7643/full/nature21368.html

图片来源：nature

（导读 陈月欣）  戈谢病是由GBA1基因突变引起的，GBA1突变导致了葡糖苷酯酰鞘氨醇（GC）在免疫细胞内的沉积和慢性炎症的发生。本研究证实在小鼠中，GC沉积会激活补体系统C5a及其受体C5aR1，从而进一步加重GC的沉积并引发炎症。C5aR1或可成为治疗戈谢病的新靶点。

Targeting a CAR to the TRAC locus with CRISPR/Cas9 enhances tumour rejection

用CRISPR/Cas9将嵌合抗原受体（CAR）定向至TRAC位点可提高其抗击肿瘤细胞的效果

Justin Eyquem, Jorge Mansilla-Soto, Theodoros Giavridis…Mithat Gönen & Michel Sadelain

http://www.nature.com/nature/journal/v543/n7643/full/nature21405.html

图片来源：nature.com

（导读 郭思瑶）  嵌合抗原受体（Chimeric antigen receptors，CARs）是合成受体，可以重定向和重编程T细胞，使之具有抗击肿瘤细胞的能力。研究人员证明将靶定CD19的CAR定向到T细胞受体α恒定位点，可以导致广泛的CAR表达并加强T细胞效力。这项研究证明了CRISPR/Cas9基因组编辑在免疫疗法上的巨大潜力。

Extrachromosomal oncogene amplification drives tumour evolution and genetic heterogeneity

染色体外癌基因扩增驱动肿瘤的进化和遗传异质性

Kristen M. Turner, Viraj Deshpande, Doruk Beyter…Vineet Bafna & Paul S. Mischel

http://www.nature.com/nature/journal/v543/n7643/full/nature21356.html

（导读 韩宇）  本研究对17种人类癌症进行全基因组测序、结构建模和细胞遗传学分析，发现近一半癌症类型存在环形染色体外DNA（ecDNA），其频率因肿瘤而异，且未在正常细胞中发现。ecDNA的扩增更有效地增加了癌基因拷贝数和肿瘤内异质性，从而驱动肿瘤进化。

Untimely expression of gametogenic genes in vegetative cells causes uniparental disomy

营养细胞中配子发生基因的不适时表达导致单亲二倍体的出现

H. Diego Folco, Venkata R. Chalamcharla, Tomoyasu Sugiyama…Takeshi Mizuguchi & Shiv I. S. Grewal

http://www.nature.com/nature/journal/v543/n7643/full/nature21372.html

配子发生基因的过早表达诱发单亲二倍体。（Folco H D, et al. 2017）

（导读 韩宇）  单亲二倍体（UPD）现象与先天性疾病和癌症相关，但形成因素仍然未知。本文用裂变酵母作模型研究UPD，认为RNA干扰组分或Mmi1的缺陷导致了高水平的UPD，这与配子形成基因（如与编码减数分裂黏连蛋白Rec8）的不适时表达有关。

Light-induced structural changes and the site of O=O bond formation in PSII caught by XFEL

XFEL技术捕捉到光系统II在光激发下的结构变化和氧氧键的形成机制

Michihiro Suga, Fusamichi Akita, Michihiro Sugahara…So Iwata（日本冈山大学） & Jian-Ren Shen（沈建仁，冈山大学&中科院植物所）

http://www.nature.com/nature/journal/v543/n7643/full/nature21400.html

图片来源：nature

（导读 邸正傲）  光系统II（PSII）是光合作用相关的复杂膜蛋白复合物，它可以利用光能催化水分子氧化生成氧气。本文使用X射线自由电子激光（XFEL）技术捕捉到了光激发和黑暗状态下PSII复合物的结构，发现了QB/非血红素铁区域和Mn4CaO5簇在水光解过程中的结构变化，从而从分子水平上揭示出氧气形成的可能机理。

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