Nature 一周论文导读 | 2025年2月6日

审校 小勺 小象 小冰

制版 阿金

（导读 严冰冰）雌性哺乳动物细胞含有2个X染色体，分别来自父母。在发育过程中，其中1份拷贝会被随机失活。来自母亲（X m ）或父亲（X p ）的X染色体失活导致X嵌合，该现象在雌性个体中存在差异。这种差异可通过DNA甲基化和基因表达等方式，调控表观遗传修饰，从而影响衰老与疾病进程。本文测试是否X m 染色体激活影响大脑与身体，描绘X m 神经元与X p 神经元的特征。在雌性小鼠中，X m 染色体激活损伤认知，导致衰老后认知水平更低，伴随海马脑区生物衰老或表观遗传衰老的加速。结果有助于更好地理解雌性个体认知健康的异质性。 [ 相关报道：来自母亲的X染色体，会加速大脑衰老 ]

（导读 严冰冰）本文构建了包含来自20个不同年龄阶段的420万个细胞的空间分辨单细胞转录组图谱，包括运动锻炼与部分重编程两种干预。基于该空间转录组图谱训练机器学习模型，构建了空间衰老时钟，以识别空间和细胞类型特异性的转录组印记。结果提示稀有细胞类型可对邻近细胞有很强影响，是对抗组织衰老的靶标。空间衰老时钟是研究细胞间互作的有用工具，是对衰老与疾病干预的有效评估工具。 [ 相关报道：恢复大脑年轻，需要两手抓！阻止“坏”细胞搞破坏很重要 ]

（导读 领研网）无脑回畸形是一类罕见且复杂的脑结构性疾病，其发病主要与神经发生和神经元迁移过程的异常密切相关。本研究通过全外显子测序发现无脑回畸形谱系患者中存在PIDD1基因隐性突变。通过脑类器官模型结合多组学分析，研究不仅深入解析了不同的无脑回畸形类器官模型中保守性的mTOR信号紊乱，及其对蛋白质翻译、代谢及神经祖细胞命运的影响，还提出了脑选择性mTORC1激活剂作为潜在治疗策略的可能性，为未来开发干预手段奠定了理论基础。 [ 相关报道：mTOR 信号失调是无脑回畸形的致病关键 ]

（导读 领研网）生物衰老可以定义为分子和生物功能不同方面内稳态的逐渐丧失。本研究以小鼠为模型，绘制出一张大脑衰老图谱，展示了受衰老影响最为明显的细胞类型和热点脑区，其中，基因表达对年龄最为敏感的细胞类型包括小胶质细胞、某些类型的巨噬细胞、少突胶质细胞、伸展细胞、上皮细胞。而下丘脑可能是大脑衰老的“枢纽“。该结果找到了参与大脑衰老过程的关键参与因素。 [ 相关报道：大脑抗衰老，饮食很重要！《自然》找到了大脑衰老的关键变化 ]

（导读 领研网）植物缺乏特异的移动免疫细胞，任何遭遇病原体的细胞类型都能触发免疫反应，并相互交流。本研究通过基因表达和表观遗传修饰鉴定出大量不同细胞状态，发现一种称为PRIMER细胞的稀有细胞群，它们出现在免疫活性热点中心，可能是植物防御反应的启动因子，表达转录因子GT-3a，以调节植物免疫。该结果有助于更多单个植物细胞相应环境压力源的新发现。 [ 相关报道：植物免疫新突破！ Nature 论文揭秘罕见PRIMER细胞状态 ]

（导读 领研网）干细胞的异质性与其所处的微环境或“龛位”息息相关。本研究发现骨髓微环境中的造血干细胞（HSCs）存在一种新的层级结构，这种结构对干细胞的再生潜力和免疫豁免能力有重要影响。研究表明，高度免疫豁免的NOhi HSCs定位于含有特殊纤毛内皮和免疫检查点分子CD200大量表达的毛细血管中，通过IFT20、eNOS和自噬信号共同调控其再生功能及免疫保护；而免疫豁免性较低的NOlow HSCs则定位于其他已知 “龛位”。该结果揭示了微环境对干细胞层级和免疫耐受的全新调控机制，为干细胞移植和免疫治疗提供了新视角。 [ 相关报道：骨髓微环境协调干细胞层次和免疫耐受的新机制 ]

（导读 领研网）脊椎动物的体内共存着丰富的微生物，与微生物群在长期共同进化中，建立了复杂的互作机制，胆汁酸（BAs）代谢是“宿主-微生物群”互作的典型代表。本研究发现宿主合成的胆汁酸-甲基半胱胺（BA–MCY）结合物通过拮抗FXR，能够促进胆汁酸合成并改善高胆固醇血症。BA–MCY存在于人类血清中，其生成受微生物群和饮食的调控，在平衡宿主与微生物群介导的胆汁酸代谢中发挥了关键作用。 [ 相关报道：宿主与微生物协作调控胆汁酸代谢的平衡机制 ]

（导读 领研网）肿瘤微环境（TME）中癌细胞的免疫逃逸机制已引起广泛关注。本研究通过对多种癌症类型的临床样本进行分析，揭示了癌细胞通过线粒体（mtDNA）转移实现免疫逃逸的全新机制，发现癌细胞能够将携带线粒体DNA突变的线粒体转移至T细胞，使T细胞进入衰老状态，影响其效应功能和记忆形成能力，从而严重削弱抗肿瘤免疫反应。 [ 相关报道：线粒体转移：癌细胞免疫逃逸的秘密武器？ ]

（导读 领研网）在罕见遗传病治疗领域，反义寡核苷酸（ASO） 因其精准靶向特定基因的能力成为一种极具潜力的治疗策略。本研究开发了一个快速、稳定且可扩展的平台来构建患者来源的细胞类器官模型，通过一种新的iPS细胞重编程流程，利用先前基因检测中普遍可得的冷冻保存外周血单个核细胞（PBMC），仅需三周就能建立iPS细胞系并重现与患者疾病相关的表型，并且利用患者特异性ASO能够逆转这些疾病表型。该结果有助于推动多种罕见遗传病治疗临床前ASO先导药物的快速进展。 [ 论文详细信息 ]

（导读 领研网）在发生了转移性肿瘤的患者中，大约54%是肺部转移。本研究表明营养分子或许是肺转移的另一个重要推手，尤其是天冬氨酸具有诱导散播性癌细胞级联信号的作用，可以帮助癌细胞启动增强侵袭性的蛋白翻译程序，显著提升癌细胞的生存能力。该结果暗示着天冬氨酸信号通路激活可能是肺癌转移的标志性特征。 [ 相关报道：促癌氨基酸又多一种！《自然》：这种氨基酸让癌细胞更强大，加速肿瘤肺转移 ]

（导读 领研网）转录因子在基因顺式调控元件上的组合对于细胞类型特异性基因表达至关重要。本研究发现TF通过合作或竞争方式作用于核小体阵列，并通过特定的基序引导其与增强子的结合。研究提出，核小体纤维上的基序作为路标，指导转录因子与特定增强子的结合。该结果为理解转录因子如何在细胞重编程中发挥作用提供了重要的机制性线索。 [ 相关报道：核小体纤维拓扑结构引导转录因子与增强子结合 ]

（导读 阿金）非核糖体肽合成酶是用于生产关键治疗药物的流水线生物合成通路，通常被排列成大型多结构域蛋白质，即巨型合成酶。本研究开发出位点选择性交联探针，从构象层面限制并解析出载体蛋白质及其伴侣酶结构域之间的互作。结构表征成为理解巨型合成酶结构分子细节的关键，为未来相关通路的生物合成设计提供关键信息。 [ 论文详细信息 ]

（导读 阿金）非核糖体肽合成酶（NRPS）的缩合过程难以表征。本研究生成了一个由两部分组成的双模块NRPS蛋白质，分别使用适当的不可水解底物类似物进行修饰，通过蛋白质连接将两部分组装起来，并解析出底物结合态与产物结合态的结构，揭示了巨型酶准备关键化学步骤时亲和攻击的精准朝向。结果表明NRPS的C结构域使用协同反应机制，活性位点组氨酸发挥稳定氢键受体的作用。 [ 论文详细信息 ]

（导读 小天）代表白垩纪冠鸟类谱系的化石相当罕见，但对阐明早期鸟类演化分化的生态变化至关重要。本研究使用X射线微型计算机断层扫描并三维数字化重建了史前鸟类 Vegavis iai 的头骨化石，揭示其脑壳、上颚、喙部和下颌骨的细节以及大脑形状，发现与现代水禽一致的特征，但 Vegavis iai 长有细长而尖锐的喙以及有力的鄂肌，用于捕食鱼类，类似于现今的潜水鸟类。 [ 论文详细信息 ]

（导读 领研网）热固性塑料广泛应用于光固化3D打印技术，但一旦固化成型，便难以再次加工，废弃后也无法有效回收。本研究聚焦于生物基单体——二氢呋喃（DHF），通过开环易位聚合和阳离子聚合两步反应，使DHF单体交联形成新型热固性材料。在反应过程中精切控制光照时间、强度和催化剂浓度，实现了对材料交联密度和各项性质的精准调控。该技术赋予了新型热固性材料多样的物理特性。 [ 论文详细信息 ]

（导读 菜菜）碳-氢（C-H）键是每个有机分子的基础。本研究报告一类全新的铜依赖性卤化酶ApnU，属于DUF3328蛋白家族，能够催化非活化的C( sp ³ )-H键的多重氯化、碘化和硫氰化反应。ApnU活性中心为双核II型铜中心，以二硫键交联的同源二聚体形式存在。该结果不仅扩展了对双核铜依赖性氧化酶家族的认识，还拓宽了其在药物分子合成中的应用潜力。 [ 论文详细信息 ]

（导读 小天）在约12.5万年前的末次间冰期间，海平面高度要比如今高出几米，很大程度上来源于大西洋冰盖流失。本研究使用来自斯凯特雷恩冰隆的冰核海盐数据，发现在末次间冰期大部分时候，尼龙冰架仍处于原位，接近于现今的程度。而水同位素数据也符合大西洋冰架消融的情况。结果要求重新评估末次间冰期海平面程度的其他影响因素，同时削弱了模型模拟对直至2300年以及以后未来海平面上升速度的最高预测结果。 [ 论文详细信息 ]

（导读 领研网）淡水是10%以上已知物种的家园，淡水多样性带来多种益处，同时也受到生物多样性损失的影响。本研究为世界自然保护联盟濒危物种红色名录提供对多分类群的全球淡水动物群的评估，发现这些物种中有接近四分之一面临高灭绝风险，其中十足目的受威胁物种百分比最高（30%）。另外还指出了污染、水坝、农业和入侵物种带来了主要威胁。 [ 论文详细信息 ]

（导读 领研网）超导体的宏观量子特性可以通过超流刚度（ρs）来表征。本研究报告了在魔角扭曲三层石墨烯（TTG）中测量ρs的结果，揭示了非常规的节点隙超导性。通过利用射频反射技术测量与微波谐振器耦合的超导TTG的动力学感抗响应，发现ρs在低温下呈线性温度依赖，并且在电流偏置依赖中观察到非线性迈斯纳效应，这两者都表明超导序参量中存在节点结构。结果为TTG中的节点超导性提供了强有力的证据。 [ 相关报道：魔角石墨烯，再发 Nature ! ]

（导读 领研网）“魔角”石墨烯早在2018年被证明具有超导电性，电子以库珀对形式形成超流体。本研究使用传统方法组装魔角扭转双层石墨烯（MATBG），将其夹在两层绝缘的六方氮化硼之间，随后将MATBG一端锐化，暴露出新鲜的表面，在该表面上沉积铝，将这个带有MATBG的铝引线连接到更大的铝制微波谐振器上，并通过谐振器发送微波信号，观察由此产生的谐振频率偏移。结果发现该值远超过传统超导理论所预测数值的10倍，说明“魔角”石墨烯的超导性主要受量子几何的影响。 [ 相关报道：“魔角”石墨烯的超流刚度 ]