Nature一周论文导读

想得开居士 10月13日

生物学。Biology

Fine-root traits in the global spectrum of plant form and function

全球植物形态和功能谱中的细根性状

植物性状决定了植物个体如何应对异质性环境。本研究结合定义功能空间的性状分析,确定了全球植物形态和功能谱系(GSPFF)的主要趋势,发现根系经济空间(RES)捕捉额外信息。通过地上和细根平面总结揭示非冗余信息所学的维度,两个平面都表现出物种高度聚集,但生长形态、科和生物群落之间的分化比地面形状低。该结果强调了将地下有机体纳入GSPFF探索不同自然选择压力和植物整体性状整合的重要性。

Pollinators contribute to the maintenance of flowering plant diversity

传粉媒介有助于维持开花植物的多样性

本研究发现传粉者使用的微环境分区和非对称性促进使得在生物多样性热点地区的罕见物种具有适应性优势。传粉者通过花的性状筛选出的同时开花物种,更稀有的物种具有更强的传粉者特化,使其较更常见物种具有更高的授粉介导的雄性、雌性适应性。植物共享授粉者资源时,通过花粉传递变化出现的非对称性促进将以更常见物种为代价,使稀有物种受益,表明植物-传粉者相互作用的重要性。[相关报道:《自然》——保护全世界的30多万种花,华人学者指出关键因素]

Genetic and epigenetic coordination of cortical interneuron development

皮质中间神经元发育的遗传和表观遗传协调

内部神经元的极度多样性是大脑皮层的特征之一。通过构建细胞类型特异性的基因调控网络,研究者观察到起源于同一谱系的小白蛋白阳性细胞和生长抑素阳性细胞在皮质内定位后启动不同的程序。用这些网络模拟共调控因子Mef2c的差异转录需求,并通过功能缺失实验证实了预测。研究揭示了一个共同的分子程序如何分化进而使得不同神经元亚型获得高度特异性,为检验细胞多样性的出现,定量和预测候选基因对细胞类型特异性发育的影响提供了一个框架。[相关报道:揭秘大脑皮层中间神经元发育]

Rational design of a new antibiotic class for drug-resistant infections

合理设计针对耐药性感染的新型抗生素

开发针对耐药性革兰氏阴性病原体感染的新型抗生素是全球紧要任务。本研究表述一种合理的药物设计方案:来自革兰氏阴性菌青霉素结合蛋白质的二氮杂双环辛烷抑制剂,以克服多种耐药机制。该抑制剂在β-内酰胺酶存在情况下仍保持活性。该优化策略利用了孔蛋白渗透性及生化效力,产生体内外皆有活性的ETX0462。该结果为成功在临床试验中研发首批新型革兰氏阴性化学型抗生素提供新基础。

A lymphocyte–microglia–astrocyte axis in chronic active multiple sclerosis

慢性活动性多发性硬化症中的淋巴细胞-小胶质细胞-星形胶质细胞轴

多发性硬化症(MS)病变在形成后的几个月内出现持续的脱髓鞘和轴突变性。研究人员分析不同炎症阶段脱髓鞘白质病变的边缘组织,发现明显的胶质细胞和免疫细胞多样性,特别是在慢性炎症病变边缘。多发性硬化症中的小胶质细胞转录谱与其他神经退行性疾病中小胶质细胞的转录谱重叠,表明原发性和继发性神经退行性疾病有共同的机制,可以使用类似的治疗方法。研究确定了补体1q (C1q)的关键作用,而C1q抑制是慢性白质炎症的潜在治疗途径。

Acinar cell clonal expansion in pancreas homeostasis and carcinogenesis

胰腺稳态和致癌作用中腺泡细胞的克隆扩增

胰腺导管腺癌(PDAC)是全球癌症死亡的主要原因之一。但胰腺细胞更新和PDAC启动的机制仍待解决。该研究利用内源性端粒酶逆转录酶(Tert)基因座的谱系追踪,发现了一个分布于外分泌室的罕见的Tert阳性胰腺腺泡细胞亚群。这些TERThigh腺泡细胞通过腺泡细胞克隆扩增更新胰腺,并特异性表达Kras突变体,进而上调Ras-MAPK信号通路,激活下游激酶ERK (phospho-ERK),从而加速腺泡克隆体的形成和肿瘤的分化转移。所有数据揭示了TERThigh腺泡细胞启动胰腺肿瘤发生过程中的作用机制。

Programmable RNA targeting with the single-protein CRISPR effector Cas7-11。使用单蛋白 CRISPR 效应物 Cas7-11 进行可编程的 RNA 靶向

CRISPR-Cas干扰由Cas效应物核酸酶介导,这些效应物核酸酶一般是多亚基复合物的组成部分(Ⅰ类CRISPR-Cas系统)或单蛋白的结构域(Ⅱ类系统)。本研究表明,III-E亚型效应物Cas7-11是Ⅰ类CRISPR-Cas系统中的单蛋白效应物,源自一个假定的Cas11结构域和多个亚型III-D衍生的Cas7亚基的融合。Cas7-11在大肠杆菌中表达时,对mRNA和噬菌体具有很强的RNA干扰效果,且无其他非特异性活性。Cas7-11为新的可编程RNA靶向工具提供了基础,扩展了人们对CRISPR系统多样性的理解。[相关报道:CRISPR工具箱再添利器,MIT团队发现精准切割RNA的新Cas酶]

UTX condensation underlies its tumour-suppressive activity

UTX 凝聚是其肿瘤抑制活性的基础

UTX是重要的肿瘤抑制因子。本研究表明UTX的相分离是其肿瘤抑制过程中染色质调节活性的基础。UTX的核心固有无序区域(clDR)形成相分离液体凝聚体,clDR的丧失是UTX肿瘤抑制功能消除的原因。UTX调控全基因组组蛋白修饰和高阶染色体互作。此外,UTX的Y染色体同源物UTY会形成分子动力学略低的凝聚体。该结果揭示了液体凝聚体在肿瘤抑制活性方面关键的生物功能。[相关报道:《自然》——抑制肿瘤生长,华人团队做出新发现]

Structure-based classification predicts drug response in EGFR-mutant NSCLC。基于结构的分类预测 EGFR 突变 NSCLC 的药物反应

表皮生长因子受体(EGFR)突变是驱动非小细胞肺癌(NSCLC)发生的一种常见突变。目前对于更多非典型EGFR突变还没有找到有效的治疗方法,其对药物的敏感性也尚不清楚。本研究描述了16715例EGFR突变NSCLC患者的突变景观,建立了EGFR突变与药物敏感性的结构-功能关系,将EGFR突变分为四个不同的亚组,接受EGFR抑制剂治疗后,回顾性预测患者预后,四个亚组的结果优于传统的外显子分组。该结果不仅可指导治疗和临床试验选择EGFR突变的NSCLC患者,还可应用于多种癌基因突变类型,提高靶向疗法中药物敏感性的预测。[相关报道:这种致死率最高的恶性肿瘤,或将迎来精准治疗时代]

材料科学 Materials Science

Extremely anisotropic van der Waals thermal conductors。

极端各向异性范德华热导体。集成电路的密实化要求热管理策略和高热导性材料。本研究报告基于大面积范德华薄膜的极端各向异性热导体,具有随机的层间旋转,在MoS2中可产生接近900的室温热各向异性比,层间旋转阻挡平面热传输,长程层间结晶度维持平面内的高热导性。制备的薄膜覆盖纳米金电极可防止电极过热,阻断热量传递到器件表面。该材料为固态系统中工程导向的热传输提供新自由度。

The role of charge recombination to triplet excitons in organic solar cells

有机太阳能电池中电荷重组对三重态激子的作用

在有机太阳能电池中使用非富勒烯受体(NFAs)可实现高电能转化率。本研究表明,使用NFAs的大部分有机太阳能电池中,开放电路条件下大部分电荷重组通过非自发型NFA三重态激子的形成实现。改变NFA三重态激子和自旋三重态电荷-转移激子的大量杂化可防止非辐射通道的电荷重组。结果为设计能量转化效率高于20%的有机太阳能电池提供新思路。[相关报道:有效抑制非辐射损耗路径,有机太阳能电池效率有望提高到20%以上]

物理学 Physics

Imaging two-dimensional generalized Wigner crystals

二维广义维格纳晶体成像

在实空间内直接观测2D维格纳晶体晶格仍具挑战。本研究使用非入侵STM光谱技术,将石墨烯传感层置于莫尔超晶格附近,流入到石墨烯层的局域STM隧道电流由WSe2/WS2内的维格纳电子晶格调制,最终实时成像了WSe2/WS2莫尔异质结中的2D维格纳晶体。可直接观察到分数电子填充数为1/3,1/2与2/3时的不同晶格构象。该成果为理解摩尔异质结中的维格纳晶体状态提供基础,且可应用于成像其他系统中的相关电子晶格。[相关报道:人类首次拍摄到电子固体画面,伯克利华人团队研究登上Nature]

Non-Hermitian topological whispering gallery

非厄米拓扑回音廊

“耳语回廊”广泛应用于超声波疲劳和裂纹测试,以及纳米颗粒或分子的光学传感中。本研究使用基于热声效应的声音晶体作为声波增益介质,构建出一种拓扑回廊绝缘体。通过设定特定的非厄米纹理,成功打破了耳语回廊模式的手性对称,使拓扑“音频激光”模式与所需的手性耦合,而这些发现将推动无损测试和声学感应的进展。

【Planetary Science-行星科学】The importance of lake breach floods for valley incision on early Mars

早期火星上湖泊泛滥导致的洪水对山谷形成至关重要

早期火星地表环境充满活跃的水文循环。本研究揭示了当时湖泊泛滥引发洪水对整个火星的重要性,表明洪水至少侵蚀了24%的早期火星上的下切河谷,但这些河谷只占了整个河谷长度的3%左右。由此表明,早期火星湖泊洪水不仅对山谷地貌形成过程至关重要,而且还影响了更广泛的陨石坑高地景观变化,为重构火星山谷系统形成条件提供思路。[相关报道:湖泛塑造了火星上的古代河谷]

【Computer Science-计算机】Skilful precipitation nowcasting using deep generative models of radar

使用雷达的深度生成模型实现精准的降水短临预报

提前两小时预测降水,实现高分辨的短临预报支持气象部门的社会经济需求。本研究展示一套深度生成模型,通过雷达实现降水概率的短临预报。研究人员使用统计、经济与认知测量,使模型在1536千米*1280千米范围的区域中生成现实与时空一致的降水预测,预报时间提前5-90分钟不等。该生成短临预报模型有助于提升降水预报价值,支持运营效用。

【Geoscience-地球科学】Mercury stable isotopes constrain atmospheric sources to the ocean

汞稳定同位素将大气源限制在海洋中

人类通过食用海鲜产品接触到有毒的汞。本研究报告了大西洋和地中海海水表层与深海内总汞(tHg)的首次稳定同位素测量,并用来量化大气汞沉积途径。结果观察到大气汞(0)和大气沉积汞(II)间总体相似的tGH同位素组成,中值Δ200Hg特征为0.02‰。并且观察到 Δ200Hg的纬度梯度,表明高纬度的海洋Hg(0)吸收量更大。该发现表明全球海洋吸收的大气汞(0)与汞(II)沉积量相当。

【COVID-19-新冠疫情】Emergence and expansion of SARS-CoV-2 B.1.526 after identification in New York

SARS-CoV-2 B.1.526 在纽约的出现和扩散

本文报告了包含E484K在内的新冠病毒突变谱系B.1.526的出现以及2021年初在纽约成为主要流行毒株的扩散过程。该变体对两种临床使用的治疗型单克隆抗体表现出部分或者完全的抗性,对新冠肺炎康复患者血浆或疫苗接种者血清中和性的敏感度更低。B.1.526谱系遍布美国50个州,也出现在其他国家。在纽约的传播优势为35%,超过其他毒株,从而导致了新冠感染人数的骤增以及B.1.526的快速传播。

来源:科研圈

原文链接:http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzA5NDkzNjIwMg==&mid=2651726118&idx=3&sn=60b3fcc92a9515571fc2500db1102e58

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