Nature一周论文导读年3月

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生物学

Biology

Million-year-oldDNAshedslightonthegenomichistoryofmammoths

数百万年前的DNA揭示了猛犸象的基因组历史

（导读刘诗宇）对许多物种形成事件的的交叉取样往往需要早至早更新世的基因时间序列，但此前恢复的最古老基因信息来自仅78-56万年前的马样本。本研究恢复了三头来自早至中更新世的猛犸样本，其中两头至少在1百万年以上，并发现早更新世时期东西伯利亚分布了两支不同的猛犸象支系。其中一支演化出了长毛象，新发现的另一支则是最初定居北美的猛犸象的祖先。分析显示哥伦比亚猛犸源自这个支系于中更新世一次大致等比的杂交，而与长毛象有关的寒冷适应突变在1百万年前就已存在。[相关报道：跨越百万年的障碍，发现最古老的DNA]

Activationanddisruptionofaneuralmechanismfornovelchoiceinmonkeys

激活和破坏猴子新颖选择的神经机制

（导读刘诗宇）动物研究中价值导向决定的调节神经机制可能不同于人类成像研究涉及的神经机制。本研究显示，猕猴自发地根据先前遇到的选项中相似的组分推断新选项的价值，而机能性磁共振成像（fMRI）显示内侧额叶皮质（MFC）调节此过程。研究利用模仿网格细胞的编码方案，对正做出新决定的MFC中的选项进行了多维呈现，而破坏MFC则会影响新决定的评估价值。[论文详细信息]

STINGcontrolsnociceptionviatypeIinterferonsignallinginsensoryneurons

STING通过I型干扰素信号传导控制感觉神经元的伤害感受

（导读一晴）先天免疫调节因子STING是自身和病源性DNA的关键传感器，诱导I型干扰素（IFN-I）和其他细胞因子促进免疫细胞介导的病原体和肿瘤细胞的清除。通过外周痛觉神经元传递的疼痛有助于提醒生物体注意各种破坏性刺激。本研究证明STING通过外周痛觉感受器中的IFN-I信号来调节痛觉，IFN-Is能够迅速抑制STING诱导的痛觉感受器的兴奋性从而介导抗痛性。STING-IFN-I信号轴作为一个重要的生理痛觉调节机制将有望成为治疗慢性疼痛的新靶点。[相关报道：纪如荣团队报道STING感知疼痛的机理]

MacrophagesprovideatransientmusclestemcellnicheviaNAMPTsecretion

巨噬细胞通过分泌NAMPT为肌肉干细胞提供短暂的微环境

（导读刘诗宇）由于无法对伤口中复杂的细胞相互作用进行可视化，卫星细胞对骨骼肌再生的作用尚不明确。本研究利用斑马鱼的损伤模型对肌卫星细胞与先天性免疫系统在整个伤口修复过程中的相互作用进行系统性实时捕捉，发现一组特定的巨噬细胞驻留在伤口处，分泌对肌肉再生必要的烟酰胺磷酸核糖转移酶（Nampt），从而形成一个短暂的干细胞激活微环境，直接提供增殖诱导信号，调控修复过程。[论文详细信息]

TheTOR–EIN2axismediatesnuclearsignallingtomodulateplantgrowth

TOR–EIN2轴介导核信号调节植物生长

（导读刘诗宇）雷帕霉素靶蛋白（TOR）激酶在真核动物细胞中调节多种重要功能，但此前研究多集中于其在翻译而非转录网络中的调节作用。本研究确认，拟南芥中由葡萄糖激活的TOR激酶直接磷酸化乙烯不敏感蛋白2（EIN2）并阻止其核定位，从而解除对多种生长相关目的基因的转录抑制。分析表明“葡萄糖-TOR-ENI2”轴调节的细胞增长增殖过程与经典的“乙烯-CTR1-EIN2”轴去耦，且由不同磷酸化位点调节。[论文详细信息]

AIM2inregulatoryTcellsrestrainsautoimmunediseases

调节性T细胞AIM2抑制自身免疫性疾病

（导读张滢）本研究发现AIM2在人和小鼠Treg细胞中均高表达，并由TGFβ所诱导，其启动子被Treg细胞相关的转录因子占据。RNA测序、生化和代谢分析表明AIM2减弱了AKT磷酸化、mTOR和MYC信号转导以及糖酵解途径，但促进了Treg细胞中脂质的氧化磷酸化。研究表明AIM2的T细胞内在作用是通过减弱AKT-mTOR信号传导和改变免疫代谢，增强Treg细胞的稳定性来抑制自身免疫。[论文详细信息]

LipidsignallingenforcesfunctionalspecializationofTregcellsintumours

脂质信号传导增强肿瘤中Treg细胞的功能专一性

（导读一晴）调节性T细胞(Treg细胞)在肿瘤微环境中具有多重身份，因此在靶向治疗癌症中的过程中需要识别影响其功能的特定环境。本研究发现抑制Treg细胞中依赖于甾醇调控元件结合蛋白(SREBPs)的脂质合成和代谢信号传递可以有效促进抗肿瘤免疫反应，且不产生免疫毒性。这一研究结果表明，代谢重编程或能够增强肿瘤中Treg细胞的功能专一化，为肿瘤的免疫治疗提出了新的分子靶点。[论文详细信息]

m6ARNAmethylationregulatesthefateofendogenousretroviruses

m6ARNA甲基化调节内源性逆转录病毒的命运

（导读郭怿暄）本研究在小鼠胚胎干细胞中进行CRISPR筛选，发现RNA甲基化是清除内源性逆转录病毒（ERVs）的一种途径。具体来说，METTL3-METTL14复合物催化RNA甲基化，IAPs等病毒mRNA的5’非编码区被m6A甲基化后，可招募YTHDF家族m6A阅读蛋白，从而促进IAPmRNA的降解。该结果表明RNA甲基化可清除ERV来源的RNA，从而保护细胞。[论文详细信息]

METTL3regulatesheterochromatininmouseembryonicstemcells

METTL3调节小鼠胚胎干细胞中的异染色质

（导读郭怿暄）METTL3介导mRNA的m6A甲基化，还可与染色质结合。本研究发现METTL3与IAP型内源性逆转录病毒家族基因结合，维持其异染色质状态。另一方面，IAP基因转录而成的mRNA会被METTL3甲基化修饰，并与甲基化阅读蛋白YTHDC1结合，反过来促进并维持METTL3与IAP染色质的紧密结合。该结果揭示了哺乳动物中一种异染色质调节机制。[相关报道：复旦表观团队揭示METTL3调控小鼠胚胎干细胞异染色质形成机制]

TheRNAm6AreaderYTHDC1silencesretrotransposonsandguardsEScellidentity

RNAm6A阅读蛋白YTHDC1使逆转座子沉默并保护ES细胞身份

（导读郭怿暄）本研究发现RNAm6A修饰和与之结合的YTHDC1蛋白可抑制小鼠胚胎干细胞（ES）的分化，维持其干性。ES细胞中，YTHDC1与多种逆转录转座子的转录本结合并使其沉默，YTHDC1还抑制Dux蛋白（该蛋白是促使ES细胞向二细胞期分化的重要因子），并提高SETDB1介导的组蛋白H3K9me3修饰水平。[论文详细信息]

Glutamatetransportershaveachloridechannelwithtwohydrophobicgates

谷氨酸转运蛋白中含有一个由两个疏水门控控制的氯离子通道

（导读张滢）本研究中，研究人员利用冷冻电子显微镜捕捉到了一种谷氨酸转运蛋白同系物在转运循环中形成的水腔结构，并结合分子动力学模拟，表明该结构由两个疏水区域控制，可介导水和氯离子同时通过。该研究证实谷氨酸转运蛋白具有双重功能，有助于完善可溶性物质载体1A转运蛋白家族的完整转运循环过程。[论文详细信息]

LossoffurincleavagesiteattenuatesSARS-CoV-2pathogenesis

失去弗林蛋白酶剪切位点减弱SARS-CoV-2的病理发生

（导读刘诗宇）SARS-CoV-2刺突蛋白具有弗林剪切位点（PRRAR），但其对病毒感染和病理发生的作用尚不明确。本研究建立了缺乏此位点（ΔPRRA）的SARS-CoV-2变异株，发现其在人类呼吸细胞系和仓鼠与小鼠SARS-CoV-2疾病模型中复制速度显著减弱，同时能为宿主提供抵抗母系SARS-CoV-2的保护。COVID-19患者血清和靶定受体结合域的单克隆抗体对变异株的中和值也显著降低。该结果表明弗林剪切位点对SARS-CoV-2感染过程和抗体中和过程的意义。[论文详细信息]

Climate-drivenflywaychangesandmemory-basedlong-distancemigration

气候驱动的迁徙路线变化和基于记忆的长距离迁移

（导读张滢）本研究通过整合在欧亚北极地区繁殖的游隼种群的多年卫星追踪数据和种群基因组信息，建立了一套迁徙系统。研究发现这些游隼在欧亚大陆上共有五条迁徙路线，这些路线的形成与繁殖地在末次盛冰期到全新世之间的繁殖地随环境的改变有关。而ADCY8基因与种群水平迁徙距离的差异有关，调控研究发现该基因最可能因与长期记忆的形成有关受到选择。该研究利用生态交互和演化过程来研究气候驱动的迁徙改变，或有助于推进候鸟的保护。[相关报道：研究发现游隼迁徙对应的单个基因，或与长期记忆相关]

材料科学

MaterialsScience

Large-areadisplaytextilesintegratedwithfunctionalsystems

与功能系统集成的大面积显示纺织品

（导读刘诗宇）由于缺乏高耐久和大范围组装发光元件，显示器织物仍未被实现。此研究报道一种长6米，宽25厘米，含有5*个彼此间隔微米的电致发光原件的显示器织物。它由导体纬抄和发光经抄纤维组成，并在经纬接触点发光，且发光点偏离程度不超过8%，在应力或清洗等机械作用下光强不受影响。本材料为新型织物电子设备提供了素材。[相关报道：复旦Nature论文实现《三体》科幻场景：把显示屏穿身上，还能导航、聊天的那种]

Thermal-expansionoffsetforhigh-performancefuelcellcathodes

高性能燃料电池阴极的热膨胀补偿

（导读刘诗宇）由不同组分间不匹配的热膨胀导致的巨大内应变梯度会产生热机械不稳定性并导致电池解体或损坏。本研究将具有高电化学活性和热膨胀系数的钴基钙钛矿与具有负热膨胀性的材料进行反应烧结，以制出与电解质热膨胀活动匹配的复合电极，从而引入热膨胀补偿以完全实现阴极与其他电池组分间的热机械兼容。这为高效固态氧化物燃料电池的发展奠定了基础。[相关报道：南工大Nature发文提供高反应性电池新策略]

物理学

Physics

DetectionofaparticleshowerattheGlashowresonancewithIceCube

南极冰立方在格拉肖共振中检测到粒子雨

（导读阿金）格拉肖共振是指高能带电反中微子和电子碰撞产生W-玻色子。本研究报告南极冰立方中微子天文台检测到高能粒子级联（粒子雨），符合格拉肖共振产生的粒子雨，测得的能量为6.05±0.72PeV。其特征表明共振W-玻色子的强子衰变。格拉肖共振的存在为粒子物理标准模型提供新证据，同时为从反中微子中区分出中微子提供新方法。[相关报道：IceCube证实一项60年前的理论]

Measurementofgravitationalcouplingbetweenmillimetre-sizedmasses

毫米质量块之间的重力耦合测量

（导读李昂）重力是所有已知基本力中最弱的一个，它与标准物理模型无法统一，因此对任何量级的重力进行测量都是很重要的实验尝试。本研究对两个半径1毫米的金球进行测量，将量级降至毫克以下。由于重力势的非线性，线性和二次耦合都可观测到。该研究拓展了对微观质量测量重力的边界，使得研究物体相互作用的机制成为可能。[相关报道：测量迄今最小的引力场]

Experimentalquantumspeed-upinreinforcementlearningagents

强化学习代理人中使用实验量子加速

（导读李昂）强化学习作为人工智能领域的重要算法对计算机算力有很高的要求，虽然现在有很多关于使用量子力学加速代理人学习过程的研究，但目前能减少代理人学习时间的方法还未被有报道。本研究使用量子通讯通道来加速代理人学习的速度，该装置可与通信波长的光子交互，并具备快速有源反应机制，使其可以被整合到大型量子通信网络中。[论文详细信息]

其他

Towardsreal-timephotorealistic3Dholographywithdeepneuralnetworks

借助深度神经网络实现实时逼真的3D全息照相

（导读李昂）当前基于物理方法的全息图像技术难以同时实现像素聚焦控制和精准遮挡。本研究通过基于深度学习的计算机生成全息术（CGH）管道，将单一RGB深度图像实时合成彩色3D全息图。在训练卷积神经网络（CNN）之后，得到了无斑点、高清、高分辨率的3D全息图。该方法及相关全息图数据库将释放全息图像技术潜力，有望应用于超表面设计、显微操作以及3D打印等领域。[相关报道：MIT推出3D全息图生成新方法，可在智能手机上实时运行]

Propagationoflargeearthquakesasself-healingpulsesormildcracks

以自愈脉冲或轻微裂缝传播大地震

（导读紫苏）观察表明，成熟的断层在发生大地震时，其应力水平远低于预期的静态强度。本研究使用数值模型模拟地震，该体系中准静态强但动态弱的断层主要承载相对尖锐的、自愈的脉冲状破裂，仅有一小部分断层发生滑移，而持续弱的断层则承载较温和的、滑移较分散的破裂——裂缝状破裂。这些尖锐的自愈脉冲表现出更大的动态应力变化，辐射能量较大；而持续弱断层上较温和的裂缝状破裂，产生的静态和动态应力变化相当，与地震学观测结果一致。[论文详细信息]

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