Nature一周论文导读｜2022年11月10日

审校 小勺 阿金

制版 阿金

（导读 阿金）表征演化速度和模式的变化构建现存物种的表型多样性是宏观演化的核心目标。本研究分析了现存鸟类的形态多样性，记录了从泛骨骼比例到单根骨骼局部三维形状变化的结构规模，发现飞禽亚种群和骨骼部分中演化模式的显著变化反映了地球主要环境中宏观景观结构的差异性。与水环境相关的群体，尤其是水鸟，突显了与运动能力相关身体比例和骨骼形态，而陆地鸟类局部体型变化则与环境直接互作相关。该结果表明了环境类型分化可能引发演化模式的早期分化。[论文详细信息]

（导读 领研网）传染病是驱动人类演化的最强选择性压力之一。本研究从死于黑死病流行的1340年代的206具尸体遗骸中提取出DNA样本并进行测序分析，从数百个基因替补暗中确定了4个基因变体与人们对鼠疫耶尔森菌的免疫能力有最明显的关系，尤其是ERAP2基因，在这个基因上拥有一个特定变体的两个拷贝的人，在大流行期间存活率明显更高。该结果表明如今人群中的免疫能力以及自身免疫疾病表型或许是经历黑死病之后自然选择的结果。[相关报道：这场杀死千万人的瘟疫，重新塑造了我们的免疫能力]

（导读 领研网）神经递质的释放受到囊泡池大小的限制。本研究确定突触结合蛋白-3（SYT3）是突触前高亲和力Ca²⁺传感器，驱动囊泡补充和短期突触可塑性。SYT3是CDR和广泛变化释放特性突触中快速囊泡补充所必须，该结果揭示了突触前SYT3的关键作用，有助于进一步理解活性依赖性囊泡补充如何促进神经回路功能和神经精神疾病。[论文详细信息]

（导读 阿金）Toll/IL-1受体（TIR）结构域是识别细菌、植物和动物体内病原体入侵的免疫受体关键成分。本研究识别出一个大型噬菌体编码蛋白质家族：Thoeris抗防御1（Tad1），会抑制Thoeris免疫，Tad1蛋白结合并且隔离由TIR结构域蛋白质生成的免疫信号传导分子，使噬菌体感知与免疫效应子激活解耦，让Thoeris失活。Tad1还有效隔离植物TIR结构域蛋白的衍生分子。该结果确认了核心免疫信号传导分子的化学结构。[论文详细信息]

（导读 领研网）在大多数哺乳动物体内，抗体由重链和轻链组成，通过V、D、J和C基因片段重组依次产生，每条链包含三个互补决定区域（CDR1-CDR3）。本研究发现对于初始抗体，使用共同轻链V基因的概率是0%，但对于记忆功能抗体，概率则上升至80%。该特性由此被命名为轻链一致性，且由重链决定。该结果为抗体功能分类提供新思考角度。[论文详细信息]

（导读 领研网）衰老细胞的累积是衰老相关炎症和各种衰老相关疾病的主要原因之一。本研究发现衰老细胞异质表达免疫检查点PD-L1，PD-L1⁺衰老细胞在体内随年龄增长而积累，PD-L1^-细胞对T细胞监测敏感，而PD-L1⁺细胞则更具抗性。而PD-L1在衰老细胞中的异质累计至少部分由E2F1介导的转录和蛋白酶体活性降低引起。该结果为研发更有效果的抗衰老疗法提供新策略。[相关报道：抗衰老“秘方”：PD-L1/PD-1阻断法]

（导读 领研网）细胞会响应物理刺激，而细胞外流体黏度是理解各种生理以及病理例如癌症变化的关键物理因素。本研究将癌细胞暴露于高黏度条件下，发现肌动蛋白最先发生变化，较高的阻力推动癌细胞形成更加密集的肌动蛋白网络，表现出超强移动性从而与细胞表面的水分子通道合作，促进内部吸水扩张。此外，这种条件也可以让细胞产生记忆，从而持续移动。该结果为认识癌细胞扩散过程提供新思路。[相关报道：癌细胞都这么卷了！《自然》发现它们会拼命锻炼，只为变得更强、更快]

（导读 领研网）在真核细胞中，肌动蛋白含量丰富，聚合成肌动蛋白丝，随后又形成网络，成为细胞骨架的组成部分。本研究利用冷冻电镜技术获取了肌动蛋白丝三种状态下的三维图像：与ATP结合，磷酸盐释放前与ADP结合，以及磷酸盐释放后与ADP结合。通过结构解析，研究人员推断出水分子的运动机制：水分子在ATP口袋结构中的位置发生变化，与磷酸盐发生相互作用，由此引发水解。[论文详细信息]

（导读 阿金）ATP水解偶联肌动蛋白聚合是细胞力生成的基础机制。本研究发现肌动蛋白的核苷酸状态调控弯曲力诱发的F-肌动蛋白结构变化，ADP-F-肌动蛋白和ADP-Pi-F-肌动蛋白冷冻电镜结构揭示了水分子桥接亚基间界面，介导丝状晶格柔性。通过机器学习重构弯曲的丝状结构，揭示了亚基间的结构重排，可通过螺旋扭曲改变和单个启动子的变形表征。该结果表明肌动蛋白核苷酸状态可作为F-肌动蛋白机械调控的辅助调控因子。[论文详细信息]

（导读 领研网）急性髓系白血病（AML）是一类常见的白血病，成人和儿童中都有可能发生。本研究整合了25名AML患者和7名健康捐赠者的样本，首次系统研究并揭示了顺势调控元件、DNA甲基化与3D基因组在AML中的作用。基于A/B染色质区室的分组能够反映AML遗传亚型，而AML中基因拓扑相关域和染色质环也发生复发性和亚型特异性改变。而基因组结构变异导致的增强子劫持是肿瘤发生的重要驱动因素。结果揭示了AML的新致病机制，为新疗法的研发提供新思路。[相关报道：急性髓系白血病迄今最全面图谱诞生，揭示发病新机制]

（导读 阿金）SEA复合物（SEAC）是生长调控因子，作为GTP酶激活蛋白（GAP）作用于Gtr1，可分为两类亚型复合物：SEACIT和SEACAT。本研究解析出天然八亚基SEAC的冷冻电镜结构，SEAC拥有模块结构，在其中COPII样笼状结构对应SEACAT，与柔性侧翼结合，该侧翼结构通过Sea3与核心相连接。GATOR1的GAP机制在SEACIT中表现出保守性，而GAP活性不受SEACAT的影响。该结果表明SCEACAT在结合TORC1调控因子过程中发挥支架作用。[论文详细信息]

（导读 阿金）实体肿瘤受到神经纤维刺激，而疼痛触发的感受神经元对肿瘤的新神经刺激是否影响癌症免疫监测仍待阐释。本研究表明黑色素瘤细胞与伤害性感受神经元相互作用，导致神经突增生，对有害配体做出应答，响应神经肽释放。降钙素基因相关肽（CGRP）直接增加细胞毒性CD8⁺ T细胞的耗竭，限制了其消灭黑色素瘤的能力。该结果揭示了一条新策略，通过消除CGRP对细胞毒性CD8⁺ T细胞的免疫调控作用以增强抗肿瘤免疫力。[论文详细信息]

（导读 领研网）光竞争被认为是草原生态系统中植物多样性的核心机制。本研究在实验条件下重建光照效果，结合施肥和放牧，测试食草动物对植物群落丰富度和多样性的影响，结果发现一方面施肥可迅速降低物种丰度和多样性，当添加光照可减轻光竞争作用，逆转因富营养而导致的物质损失，另一方面食草动物的缺失也会降低物种丰度和多样性，同时还是控制光利用率和植物多样性的主要因素。[论文详细信息]

（导读 领研网）本研究针对持续存在的新冠肺炎流行问题，召集了来自112个国家和地区386名学术、卫生、非政府组织、政府机其他专家组成多学科小组，旨在采取具体行动结束新冠疫情对公共健康的持续全球威胁。基于不同文化和领域背景，总共提出41份共识声明和57条建议，其中强调疫苗是抗击新冠肺炎的有力工具，此外还需要在减少空气、动物、国际旅行等方面做好全面预防。[论文详细信息]

（导读 阿金）常见的载脂蛋白E（APOE）基因变体是全球约3%人口的纯合子，与阿尔兹海默症、动脉粥样硬化以及抗肿瘤免疫相关。本研究表明APOE会影响小鼠模型的新冠肺炎结果。携带APOE2或者APOE4变体的小鼠疾病快速恶化，相对于携带更普遍APOE3等位基因的小鼠，存活结果更差，同时病毒载量增加，在感染后早期适应性免疫应答遭到抑制。该结果表明APOE基因型可部分解释新冠肺炎结果异质性。[论文详细信息]

（导读 领研网）本研究报告对一颗约115亿年前的超新星早期阶段的观测，通过对超新星图像的亮度和颜色开展的分析显示，它正处于超新星的早期阶段，也就是恒星爆炸后约6小时，随后用了约8天时间快速冷却。研究人员并以此计算出这颗恒星爆炸前的半径约为太阳的530倍。该结果有助于科学家更好地理解早期宇宙存在的恒星和星系。[论文详细信息]

（导读 阿金）在大部分宇宙模型中，空间的快速膨胀是宇宙最初的动能，放大了量子涨落。而描述其动力学以及相关问题需要理解弯曲时空中标准模型和暗物质量子场。本研究在二维玻色子-爱因斯坦凝聚中实现一种量子场模拟器，具有可调控的量子阱和相互作用强度。研究人员通过波包传播实现具有正负空间曲率的时空，并在可控的空间膨胀中观察到粒子对的生成。该结果建立的新一类量子场模拟器有助于进一步了解相对论量子场动力学。[论文详细信息]

（导读 领研网）自从掺杂聚乙炔的开创性工作以来，具有高导电性和溶液加工性的导电聚合物 (CPs) 已经取得了巨大的进步。本研究展示了一种溶液处理的无侧链n-CP聚合物（聚苯并二呋喃二酮，PBFDO），该反应结合了氧化聚合和原位还原n掺杂，显着提高了掺杂效率。而所得聚合物具有出色的稳定性和出乎意料的溶液加工性，无需额外的侧链或表面活性剂。该结果为n型CP在有机电子学中的应用铺平了道路。[相关报道：n型CP，突破电导率世界纪录]

（导读 领研网）具有倒置结构的钙钛矿太阳能电池（PSCs）具有商业化的巨大潜力。本研究在钙钛矿薄膜顶层使用有机小分子-3 (Aminomethyl)pyridine（3-APy）进行简单的生长后处理，减少钙钛矿表面硬化和表面波动，之后在表面生成的反应产物减少了带电离子空穴能的形成。经过该反应性表面工程设计，最终得到的p-i-n PSC的PCE超过25%。[论文详细信息]

（导读 阿金）同位素分离方法的发现对基础科学和技术发展至关重要，但仍存在挑战。本研究报告在室温下有效分离水同位素的方法，研究人员构建出两种多孔协调聚合物（PCPs），其框架内触发的分子翻转运动发挥扩散调节功能。其中H2O蒸气优先被PCP吸附，促促进了H2O/HDO/D2O三元混合物在室温下基于动力学的蒸汽分离。[论文详细信息]

（导读 阿金）理解物质的形成需要解释质子束缚态的动力学和特性。本研究测量在低四动量转移平方下质子的电磁广义极化率，发现与核理论预测相悖的质子异常电行为，并表征了其在极化诱导的空间分布中的特征。该结果表明质子中存在一种尚未被科学家所理解的新型动力学机制，也为核理论带来新挑战。[论文详细信息]

（导读 领研网）在多相催化中，原子级分散的金属催化剂因独特的几何和电子特性、最高的原子利用效率和均匀的活性位点而备受关注。本研究用氧化铈在氧化硅平面上制作纳米岛，通过一种液相静电吸附的合成方法，最终实现的氧化铈“纳米岛”上的铂原子可以抵抗高达600℃的空气煅烧，在催化一氧化碳氧化反应的活性提升两个数量级，并兼具高稳定性。[论文详细信息]