Nature 一周论文导读 | 2017 年 5 月 4 日

审校：半夏 咖喱鸡 访冬 金庄维 谭坤 史静雯

生物技术

Biotechnology

Cell diversity and network dynamics in photosensitive human brain organoids

光敏体外人脑发育3D模型中脑细胞的多样性和网络动态活动

Giorgia Quadrato, Paola Arlotta et al.

（导读 董堃）动态发育大脑的三维体外人脑发育 3D 模型为研究大脑发育和疾病的相关研究提供了优越条件。然而由于区域局限性，其中的这些模型能在多大程度上模拟大脑的区域复杂性、细胞多态性和脑环路的功能仍未明确。本文分析了 31 个脑模型超过八万个细胞的基因表达并，发现这些模型能分化产生够调控许多种细胞且使其发育成为较为成熟的神经元，而且通过对感光细胞的进行光刺激能够控制神经活动，这为神经环路的研究提供了新途径。

Assembly of functionally integrated human forebrain spheroids
有功能的集成人类前脑球体的组装

Sergiu P. Paşca et al.

（导读 柳寒石）神经系统的发育涉及到一系列高度协调的事件，包括神经元的迁移整合等。研究人员利用人多能干细胞产生了同时包含不同类型神经元的前脑三维球体结构，并使用这一模型对 Timothy 综合征中中间神经元的异常表现进行了研究。这一组装结构为研究神经发育和疾病以及神经环路等提供了有力的工具。

生物医学

Biomedicine

T-cell invigoration to tumour burden ratio associated with anti-PD-1 response
T细胞重新活水平与肿瘤负担水平的比率可预测抗PD-1反应

Alexander C. Huang, Tara C. Gangadhar, E. John Wherry et al.

（导读 陈月欣） 以抗 PD-1 阻断免疫疗法被用于为基础的单项疗法在治疗黑色素瘤治疗，但多数患者会对此疗法产生抗性方面虽有效却无法持久，其中问题目前尚不清楚。本研究发现，记录了使用 PD-1 阻断疗法是否有效，与患者外周血中抗体 pembrolizumab 的病人治疗前后的的 Tex 细胞变化，并发现治疗的成功与否和T细胞重激活水平和与肿瘤负担水平的平衡比率有关，这一比率可以成为。这一发现为临床上预测抗 PD-1 阻断疗法效果的提供了依据。

结构生物学

Structural Biology

Visualizing multistep elevator-like transitions of a nucleoside transporter

核苷转运蛋白多步电梯式构象转变的可视化

Marscha Hirschi,Zachary Lee Johnson& Seok-Yong Lee 

（导读 郭思瑶）在膜转运蛋白的转运过程被逐渐接受的模型是“电梯机制”模型中，底物结合位点的位置会在与膜平面垂直方向发生改变，以完成底物跨膜转运，但转运蛋白结构的改变是如何实现的。该模型的特点是两个状态的转换，但导致该转换的形态变化通路尚不清楚。研究人员发表了奈瑟氏菌集中核苷转运蛋白在三种状态下的的晶体结构：底物结合位点朝向细胞内、细胞外，以及两者之间的特别是确定了多个重中间形态的结构。这展现了电梯模型中形态的转换机制。

Structural insight into allosteric modulation of protease-activated receptor 2
从结构观察蛋白酶激活受体 2 的变构调节
Fiona H. Marshall et al.

与拮抗剂结合时 PAR2 的大致结构

（导读 卓思琪）蛋白酶激活受体（PARs）在 N 端被剪切后暴露配体肽段结合位点，从而被激活和引发细胞对炎症等刺激信号的级联反应。本文报道了在两种不同的拮抗剂和中和抗体存在时 PAR2 的晶体结构。研究认为拮抗剂阻碍了 PRA2 信号传递与活性相关的结构重排；而中和抗体则阻碍了配体结合到肽段结合位点。该研究结果为研发治疗用 PAR2 拮抗剂提供了基础。

物理学

Physics

Observation of the frozen charge of a Kondo resonance

观测近藤共振中的“冻结”电荷

T. Kontos et al.

（导读 肖坤，唐诗语）量子点电路可以用于研究以近藤（Kondo）效应为代表的强电子关联。通过将量子点耦合到高品质因子微波腔，研究人员能够精确测量量子点的电子压缩性（electronic compressibility）。本研究在近藤区测量了量子点的导电性和电子压缩性，揭示出该区域的电荷动力学。研究人员发现在类似近藤共振的多体共振中，被库仑相互作用“冻结”的电荷仍可以导电。

Observed quantization of anyonic heat flow

任意子热流的量子化观测

Moty Heiblum et al.

（导读 肖坤，唐诗语）一维电子输运的热传导性质反映了分数量子霍尔系统的拓扑特性，然而其量子化研究尚未得到实验验证。本研究测量了 GaAs-AlGaAs 异质结高迁移率二维电子气中的粒子态（Laughlin-Jain 态）和空穴态，后者拥有由所有边界模式的手性决定的热传导特性，并最终给出了不同带电模式下热传导的普适量子化结果。

材料

Materials

【封面文章】Dual-phase nanostructuring as a route to high-strength magnesium alloys

双相纳米结构高强镁合金

Jian Lu（吕坚，香港城市大学） et al.

（导读 王腾）制造出可以具有“展现理想”强度的材料是不容易的，大多数材料增强的方法都是基于控制缺陷来阻止位错运动来实现的，但是该方法具有局限性。本研究报道了一种结合纳米结晶强化和非晶化强化优点，用以产生在室温下可以显示出接近理想强度且没有尺寸效应的双相材料的方法。使用该方法制备出了目前为止强度最大的镁合金薄膜。

化学

Chemistry

Remote carboxylation of halogenated aliphatic hydrocarbons with carbon dioxide

利用二氧化碳对脂肪卤代烃的远程羧化

Ruben Martin et al.

（导读 卓思琪）本文报道了一种催化方法，能推进二氧化碳对远处非官能团化饱和脂肪烃位点的羧酸化。反应通过催化剂沿着脂肪烃侧链的选择性迁移而发生，其空间选择性和化学选择性甚佳。本研究中反应活性位点可控，反位点能被控制转换，这使得在活性位点存在时能让低活性位点能被官能团化成为可能。该方法而在石油加工中获取的原料又能被用做基底，这也为石油衍生物直接转化脂肪酸提供了机会。

演化生物学

Evolutionary Biology

Burgess Shale fossils illustrate the origin of the mandibulate body plan

布尔吉斯页岩化石说明节肢动物上颚的起源

Cédric Aria& Jean-Bernard Caron et al.

Tokummia katalepsis的模拟重建

（导读 谭坤）本文描述了 5.08 亿年前大型双瓣壳节肢动物 Tokummia katalepsis gen. et sp. Nov 化石，它具有明确的颚部共源性状、一定的甲壳纲特征和演变为双翅的原始结构。寒武纪各种具颚幼虫的存在提示了节肢动物干群生态位的多样性，异质过程可能有助于迅速获得冠状物种特征，从而在辐射早期达到更大进化速率。

细胞生物学

Cell Biology

The mitochondrial Na⁺/Ca²⁺ exchanger is essential for Ca²⁺ homeostasis and viability

线粒体钠/钙泵对于维持钙离子内稳态与细胞生存能力起到关键作用

John W. Elrod et al.

（导读 陈月欣）线粒体钙离子（mCa²⁺）在代谢调节和细胞凋亡中有重要作用，但其对于内稳态的影响还存在争议。本研究发现，在小鼠中诱导删除线粒体钠纳/钙泵基因可导致因线粒体钙离子过载，由此产生的细胞内超氧化物过量生成会导致细胞坏死，引起造成的严重的心肌功能紊乱及心衰；提高线粒体钙离子清除率则对心脏起到保护作用。这一发现说明线粒体钠/钙泵对细胞内稳态维持有作用，并为对于治疗心脏疾病提供了新思路。

Transmission of cytokinesis forces via E-cadherin dilution and actomyosin flows

通过上皮细胞钙粘蛋白的稀释和肌动球蛋白的流动传递胞质分裂动力
Yohanns Bellaïche et al.

（导读 郭思瑶） 研究人员发现果蝇背板表皮细胞中， 细胞分裂均与调控相邻细胞肌球蛋白2 （MyoII）的机械传感与递送活动有关。胞质分裂环的拉力促进细胞局部连接的延长，导致局部上皮细胞钙粘蛋白（E-cadherin）稀释。E-cadherin 浓度的降低和临近细胞的收缩促进肌动球蛋白移动， 最终导致 MyoII 在细胞连接入口的积累。这为表皮细胞调节肌动球蛋白的动力传感机制提供了新思路。

免疫学

Immunology

Tumour ischaemia by interferon-γ resembles physiological blood vessel regression

γ-干扰素造成的肿瘤缺血类似于生理性血管退化

Thomas Blankenstein et al.

（导读 卓思琪）肿瘤基质细胞对干扰素-γ（IFN-γ）响应的机制尚不清楚。本研究在小鼠大型且血管丰富的肿瘤上研究发现，造血来源细胞对 IFNγ 的响应不足以导致肿瘤退化，但内皮细胞对 IFNγ 的响应却是肿瘤退化必须的。活体成像发现 IFN-γ 诱导肿瘤血管退化，禁止血液流动以及随后的肿瘤崩塌均与局部贫血出现的不出血坏死相似。更好的了解固体肿瘤如何退化，或许可以帮助我们设计出更有效的 T 细胞治疗方案。

神经生物学

Neurobiology

 Polyglutamine tracts regulate beclin 1-dependent autophagy

多聚谷氨酰胺束调节依赖 Beclin 1 的自噬

David C. Rubinsztein et al.

（导读 郭思瑶）九种神经退行性疾病是由不同蛋白中扩增的多聚谷氨酰胺束（polyQ）造成的。研究人员发现 polyQ 区域能够使野生型去泛素化酶 ataxin 3 与自噬关键启动蛋白 beclin 1 相互作用，由此引发自噬活动。研究表明病变蛋白中加长的 polyQ 可以竞争性抑制野生型 polyQ 束的功能，揭示了突变蛋白除聚集成团外的其他功能损伤。