Nature 一周论文导读 | 2017 年 5 月 18 日

审校：咖喱鸡 访冬 邓卓

生物物理

Biophysics

Topological defects control collective dynamics in neural progenitor cell cultures

拓扑缺陷调控神经祖细胞培养中的集体动力学

Kyogo Kawaguchi, Masaki Sano et al.

（特邀 吴艺林，香港中文大学物理系）本研究报告了神经祖细胞培养中的集体动力学。神经祖细胞是能够分化成中枢神经系统的成体干细胞。在高密度情况下，神经祖细胞发生伸长，相邻的细胞并列运动。与其他类型的细胞培养类似，这些神经祖细胞的并列取向在二维平面上的分布呈现类似向列型液晶的特性，其中散布着拓扑绕数为半整数的拓扑缺陷。通过分析单细胞运动轨迹，研究人员发现神经祖细胞的集体运动模式和密度变化趋势在不同的拓扑缺陷附近截然不同；根据周围细胞的运动方向，缺陷结构可以表现为细胞流的“源”和“漏”。研究人员构建了一个基于液晶向列序的唯象模型，提出细胞流及密度在拓扑缺陷附近的的变化源于细胞自驱动力和摩擦力的共同作用。

生物医学

Biomedicine

Predictive compound accumulation rules yield a broad-spectrum antibiotic

利用可预测的化合物积累规则生产广谱抗生素

Paul J. Hergenrother et al.

改造自DNM，可以对抗革兰氏阴性菌的6DNM-NH3

 （导读 郭思瑶）大多数小分子难以快速穿过革兰氏阴性菌的外膜并在细胞内积累。研究人员评测了180 种化合物在大肠杆菌中的积累能力，发现最易于积累的小分子包含一个氨基，具有两亲性，刚性，低球化等特点。据此，科研人员改造了原本仅能对抗革兰氏阳性菌的脱氧尼博霉素（DNM），使其可以进入并对抗耐多药的革兰氏阴性菌。

Endothelial TLR4 and the microbiome drive cerebral cavernous malformations

内皮细胞 TLR4 和肠道微生物组促使脑海绵状血管瘤形成

Mark L. Kahn et al.

 （导读 郭思瑶）脑海绵状血管瘤（CCM）是中风和癫痫的诱因，至今没有有效的治疗方法。 研究人员发现，肠道革兰氏阴性菌（GNB）感染，或静脉注射 GNB 相关脂多糖（LPS），可以激活大脑内皮细胞上的 Toll 样受体 4（TLR4），而被激活的 TLR4 可加快 CCM 形成。该研究揭示了肠道微生物与大脑病变之间的意外关联，为 CCM 提供了新的治疗方向。

A Wnt-producing niche drives proliferative potential and progression in lung adenocarcinoma

产生 Wnt 的肿瘤微环境驱动癌细胞增殖并推动肺腺癌进展

Tyler Jacks et al.

癌细胞中的支持细胞，能够产生促进肿瘤生长的微环境

（导读 羊干蓝）肺腺癌是一种预后较差的恶性肿瘤。本项研究中，研究人员发现小鼠与人类的肺腺癌肿瘤中存在两种不同类型的细胞：一种具有持续激活状态的 Wnt 信号通路并有增殖分化能力，另一种分泌 Wnt 配体以形成适于前者增殖的肿瘤微环境。抑制 Wnt 通路可降低肺腺癌细胞增殖能力，这为癌症治疗提供了新方向。

Intratumoural heterogeneity generated by Notch signalling promotes small-cell lung cancer

Notch 通路介导的肿瘤内细胞异质性促进肺小细胞癌进展

Julien Sage et al.

Notch信号激活可以令癌细胞分化为两种类型，并自身提供微环境

（导读 羊干蓝）肺小细胞癌是一种恶性程度很高的肿瘤。本研究发现，Notch 通路的激活可以使 10%-50% 的肺小细胞癌细胞由神经内分泌细胞转化为非神经内分泌细胞，后者自身生长缓慢，但具有化疗抗性，并能够促进前者的增殖。上述癌细胞异质性的存在，提示小细胞肺癌的治疗需要 Notch 通路抑制疗法和化学疗法的结合。

计算生物学

Computational biology

Selectivity determinants of GPCR–G-protein binding

G 蛋白偶联受体与 G 蛋白选择性耦合的分子基础

Tilman Flock, M. Madan Babu et al.

 （导读 严冰）G 蛋白与 G 蛋白耦合受体（GPCR）的选择性耦合是引发适当生理反应的关键因素。本研究在 16 个人类 G 蛋白上发现同一个选择性识别“条形码”（即氨基酸组合模式），可被 800 多个人类 GPCR 识别。各个  GPCR 以不同的氨基酸序列识别该“条形码”的不同区域，从而结合并激活 G 蛋白。这一发现有助于进一步理解 G 蛋白与受体间选择性耦合的分子基础。

植物学

Botany

Discovery of nitrate–CPK–NLP signalling in central nutrient–growth networks

在营养–生长网络中，硝酸盐–CPK–NLP 信号通路的发现

Kun-hsiang Liu（刘坤祥，哈佛大学 & 福建农林大学）, Shuichi Yanagisawa, Jen Sheen et al.

 （导读 郭思瑶）营养信号与生命体的基因表达、代谢和生长息息相关。研究人员发现拟南芥通过硝酸盐–CPK–NLP 信号通路对硝酸盐营养信号作出反应，硝酸盐会引发独特的 Ca^2+ 信号，并激活 Ca^2+ 感应蛋白激酶（CPK）；CPK 信号将转录因子 NLP 磷酸化，进而重编程下游多种基因的表达，使植物的枝条和根可以依据营养信号进行生长。

神经生物学

Neurobiology

A rhodopsin in the brain functions in circadian photoentrainment in Drosophila

一种果蝇视紫红质蛋白在节律周期中对光夹带量的作用

Craig Montell et al.

（导读 董堃）果蝇通过视紫红质感知光亮而形成昼夜节律。果蝇脑起搏神经元中，已知的感光蛋白隐花色素（Cry）仅能感知高强度光线，本研究鉴定出了另一种视紫红质蛋白 Rh7，它可以感知紫光和低强度的光线，和 Cry 共同在节律起搏神经元相关的昼夜节律形成中扮演重要作用。

Whole-brain serial-section electron microscopy in larval zebrafish

斑马鱼幼体全脑连续切片电镜观察

David Grant Colburn Hildebrand, Florian Engert et al.

 （导读 郭思瑶）高分辨连续切片电镜（ssEM）使观察树突、轴突和突触的致密网络成为可能，但能够观察的空间范围还受到约束。本研究利用一系列技术进步，得到了受精后 5.5 天斑马鱼幼体的全脑切片，对全脑神经元的形态、相互连接和神经元工作过程（projectome）进行了重构。

Floor-plate-derived netrin-1 is dispensable for commissural axon guidance

脊髓中央管底板来源的 Netrin-1 并非轴突导向过程的必需因子

Patrick Mehlen, Alain Chédotal et al.

（导读 羊干蓝）轴突导向因子（Netrin-1）的浓度梯度被认为是引导轴突跨过中轴线生长的导向因子。然而本研究对小鼠胚胎脊髓中央管底板中Netrin-1 的敲除实验显示并非如此，Netrin-1 仅作为细胞外基质蛋白，在局部起到增强生长锥粘附力的功能。

物理

Physics

Experimental characterization of a quantum many-body system via higher-order correlations

 量子多体系统的高阶关联实验表征 

Jörg Schmiedmayer et al.

（科研圈 AI）量子系统可由关联函数进行表征，但迄今为止，超过二阶的关联函数难以进行实验研究。在这项工作中，研究人员制备了包含上千个超冷原子的量子系统，并将它们“囚禁”在原子芯片上的磁阱中。他们根据干涉图样测得该系统的高阶（大于二阶）关联函数并进行分析。结果表明，在热平衡条件下，该系统可由 sine-Gordon 模型进行描述。

地球科学

Geosciences

Continental crust formation on early Earth controlled by intrusive magmatism

早期地球陆壳形成受控于岩浆侵入

A. B. Rozel et al.

 （导读 赵维娜） 早期全球地球动力学的认识存在争议，基于地质及地化数据有两种不同于熔融喷发的壳-幔相互作用模式：像 Io 的热管模式及火成岩湿软盖体模式。本研究采用岩浆过程相关的全球热化学对流自洽数值模型讨论了原始陆壳的形成，结果表明前板块构造的太古代地球属于火成岩湿软盖体模式。

Experimental evidence that thrust earthquake ruptures might open faults

逆冲地震破裂可能开启断层的实验证据

Harsha S. Bhat et al.

（导读 赵维娜）通常认为逆冲断层表层的摩擦稳定，因而对造成近表层大型滑动的机制缺乏了解。本文通过地震破裂实验揭示了近地表逆冲断层破裂会引发扭转机制，从而引发走滑。结果表明，俯冲界面的孕震区在浅部的延伸并非是固定的，在大地震中通过扭转机制可以延伸到海沟。

细胞生物学

Cell Biology

TRAF2 and OTUD7B govern a ubiquitin-dependent switch that regulates mTORC2 signalling

TRAF2 和 OTUD7B 控制调节 mTORC2 信号通路的泛素依赖的开关

Wenyi Wei（魏文毅，哈佛大学医学院）, Shao-Cong Sun （孙少聪，德克萨斯大学安德森癌症中心）et al.

（导读 卓思琪）本研究发现人类和小鼠体内 GβL 的 K63 连锁多泛素化状态机械雷帕霉素靶蛋白复合物 2（mTORC2）形成和活化的稳态。TRAF2 E3 泛素连接酶促进 GβL 的 K63 连锁多泛素化，促进 mTORC1 形成；相反，OTUD7B 去泛素化酶去掉 GβL 的多聚泛素链促进 mTORC2 形成。研究结果揭示了一种 GβL-泛素依赖的开关，可以在生理和病理条件下微调 mTORC2 激酶的动态组织和活化。

社会学

Sociology

【封面文章】Locally noisy autonomous agents improve global human coordination in network experiments

网络模型实验中局部噪音改善人类整体协作

Nicholas A. Christakis et al.

机器人产生的局部噪音有助于解决整体协作问题

（导读 羊干蓝）为证明局部高随机性能够使整体更好地达到目标，研究人员设计了一个网络架构的、需要协作完成的填色游戏。网络由人与自治代理软件（可以理解为机器人）之间交互构成，结果发现，当自治代理具有一定水平的随机行为并且位于网络中间位置时，能够显著提高人类群体的集体表现，缩短游戏完成时间。

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