Nature一周论文导读｜2023年4月27日
Clonal haematopoiesis and risk of chronic liver disease（导读 领研网）慢性肝病是全球的公共卫生健康负担。本研究们对多个数据库的临床信息进行了比对，并通过动物实验阐明了潜能未定的克隆性造血（CHIP）和慢性肝病之间的联系。CHIP的发病率在4%-9%，在分析队列中突变最多的基因是DNMT3A和TET2，而JAK2突变CHIP以及TET2突变CHIP人群的慢性肝病发病率分别增加了16倍和5倍。该结果既揭示了CHIP与慢性肝病之间的联系，也确定了促成该联系的关键基因突变。https://www.nature.com/articles/s41586-023-05857-4Aberrant activation of TCL1A promotes stem cell expansion in clonal haematopoiesis（导读 阿金）各种驱动基因中的突变增强造血干细胞（HSCs）的适应性，导致克隆性造血，这种损伤是血癌的前体，但其适应性机制仍待阐释。本研究研发出一套方法，从单个时间点数据推测干细胞扩增速度，并用来分析5071名有克隆性造血的患者，全基因组关联研究表明TCL1A启动子中一个常见的遗传多态性与扩增速度降低相关，但不同驱动基因的效果不同。TET2或者ASXL1中的突变导致TCL1A蛋白质的表达以及HSCs的体外扩增。该结果表明TCL1A激活可介导克隆性造血中若干常见突变驱动基因的适应性优势。https://www.nature.com/articles/s41586-023-05806-1Astrocyte–neuron subproteomes and obsessive–compulsive disorder mechanisms（导读 阿金）星形胶质细胞和神经元在大脑中发生广泛的相互作用，确认星形胶质细胞和神经元蛋白质组是阐明蛋白质网络及其对生理和疾病影响的关键。本研究使用细胞特异、亚区室特异的邻近依赖性生物素化来分析在体纹状体星形胶质细胞和神经元蛋白质组，不仅评估了其细胞溶质和质膜区室，揭示信号传导机制中细胞在蛋白质层面的差异，还评估了星形胶质细胞的亚细胞区室以发现其亚蛋白质组及关键细胞信号传导和内稳态功能基础。https://www.nature.com/articles/s41586-023-05927-7Dedifferentiation maintains melanocyte stem cells in a dynamic niche（导读 领研网）在哺乳动物体内，黑色素干细胞（ melanocyte stem cell，McSC）可能会比其他干细胞更早失效，进而导致毛发变白。本研究科学家对小鼠毛囊中的McSC进行了长达两年多的观察，发现它们有一种独特的生活方式，能在毛囊中上下移动。McSC向毛囊移动时，就会开始分化，产生一些黑色素细胞的特定性状。而随着它们回到毛基质区域，能再去分化，重新回到干细胞状态。McSC的转运会减少导致新形成的毛发变成灰色。这一发现或可以开发改善McSC活性来预防头发变白的新疗法奠定基础。https://www.nature.com/articles/s41586-023-05960-6Mirusviruses link herpesviruses to giant viruses新型病毒Mirusvirus将疱疹病毒与巨型病毒联系起来（导读 阿金）DNA病毒对生态及细胞生物的演化影响深远，但其整体多样性和演化轨迹仍待阐释。本研究对阳光海域展开系统发育引导的元基因组调查，发现感染浮游生物的疱疹病毒亲缘病毒，形成新门类病毒Mirusviricota，其病毒形态发生证明该病毒类型源于Duplodnaviria病毒，而多种组成则表明与感染动物的疱疹病毒有共同祖先。而病毒基因很大部分与另一病毒Varidnaviria的巨型真核DNA病毒同源。所有这些嵌合属性将Mirusviricota与疱疹病毒和巨型真核病毒联系起来，并对海洋生态系统以及真核DNA病毒演化持续发挥作用。https://www.nature.com/articles/s41586-023-05962-4Lactate regulates cell cycle by remodeling the anaphase promoting complex（导读 阿金）目前尚不清楚乳酸的积聚如何影响细胞增殖状态。本研究使用系统方法确定人类蛋白质组中乳酸依赖的蛋白质调控，数据分析表明乳酸积累重塑后期促进复合物（APC/C），刺激细胞周期蛋白的定时降解，同时让增殖的人类细胞中的有丝分裂有效退出。该结果确定了乳酸直接调节蛋白质功能、调控细胞周期和增殖的生化机制。https://www.nature.com/articles/s41586-023-05939-3Extrachromosomal DNA in the cancerous transformation of Barrett’s oesophagus（导读 领研网）染色体外DNA（ecDNA）结构在人类癌症中广泛存在，尤其是在晚期肿瘤中。本研究ecDNA 可以通过几种不同的机制促进癌症发展，ecDNA甚至可以在癌前细胞中出现，它们的存在启动了细胞癌变。结果表明 ecDNA 不仅仅是基因组不稳定的晚期表现，这些发现提高了早期干预或预防携带 ecDNA 的癌症患者发展的可能性。https://www.nature.com/articles/s41586-023-05937-5STING inhibits the reactivation of dormant metastasis in lung adenocarcinoma（导读 领研网）无论是自然条件下，还是经过针对性治疗，从原位瘤上脱落的癌细胞有一些会存活下来，并长期处于休眠状态。本研究对肿瘤细胞中一些活跃变化的基因进行了筛查，干扰素基因刺激因子（STING）通路似乎有着极大的特异性，当脱落的癌细胞进入休眠阶段时，STING通路的活性非常低，可逃过免疫系统追踪。直到周围条件变得合适，癌细胞开始复苏，它们在此时调高STING活性，不过也让癌细胞在免疫系统中暴露。该结果给科学家指出了一个全新的癌症治疗靶点。https://www.nature.com/articles/s41586-023-05880-5Ageing-associated changes in transcriptional elongation influence longevity（导读 领研网）破解衰老过程的生物学机制、找到延缓甚至逆转衰老的方法，一直是热点问题。本研究从全基因组层面分析了线虫、果蝇、大鼠、小鼠和人类这5种极具代表性的动物的转录过程，在转录延伸阶段，RNA聚合酶II（Pol II）沿着DNA模板移动的速度加快，但与此同时，Pol II负责的转录过程准确性却在下降。同时还观察到错误的RNA剪切增多，形成更多环状RNA，这些变化与寿命缩短相关。该结果不仅揭开了动物衰老的分子机制，而且证实减少能量摄入等干预措施的延寿作用。https://www.nature.com/articles/s41586-023-05922-yCTCF is a DNA-tension-dependent barrier to cohesin-mediated loop extrusionCTCF是DNA张力依赖屏障，影响黏连蛋白介导的环挤出（导读 阿金）在真核生物体内，黏连蛋白挤压基因组DNA形成环，在阻碍这一过程中DNA结合蛋白质CCCTC结合因子（CTCF）生成拓扑相关结构域（TADs）在基因调控和重组过程中发挥关键作用。本研究成像了体外DNA上单个CTCF和黏连蛋白分子的相互作用，发现CTCF阻断黏连蛋白的扩散，也阻断挤压成环的黏连蛋白，此外CTCF还依赖DNA张力发挥作用。该结果表明CTCF不仅阻碍黏连蛋白介导的环挤出，还是该过程的主动调控因子。https://www.nature.com/articles/s41586-023-05961-5mRNA recognition and packaging by the human transcription–export complex（导读 阿金）新生成的mRNA通过加工、包装入成熟的核糖核蛋白复合物（mRNPs），并被转录-输出复合物（TREX）识别实现核输出。本研究报告了重组和内源性人源mRNPs结合2-MDa TREX形成的复合物的冷冻电镜结构与断层扫描结构。mRNPs通过TREX亚基ALYREF和mRNP结合外显子连接复合物之间的多价相互作用被识别。而外显子连接复合物可通过ALYREF多聚化，也揭示了mRNP的组织机制。https://www.nature.com/articles/s41586-023-05904-0Establishment and function of chromatin organization at replication origins（导读 阿金）起始识别复合物（ORC）是启动真核生物染色体复制的关键。本研究使用基因组生物化学重构了近300个复制起始位点，从出芽酵母中筛查出17个纯化的染色质因子，发现ORC会协调染色体重塑因子INO80，ISW1a，ISW2和Chd1，在复制起始位点和侧边核小体阵列上耗竭染色体。结果揭示了ORC的另一重要功能：在复制起始位点上主导调控核小体组织。https://www.nature.com/articles/s41586-023-05926-8The Smc5/6 complex is a DNA loop-extruding motor（导读 阿金）染色体结构维持（SMC）蛋白质复合物是染色体空间组织的关键组成。本研究使用单分子成像技术，表明Smc5/6通过挤出这一过程形成DNA环，ATP水解后，Smc5/6将DNA对称卷起成环。而且Smc5/6以二聚体形式实现环挤出。此外还发现亚基Nse5和Nse6是环挤出的负调节因子。结果揭示了Smc5/6在分子层面上的功能，而DNA环挤出是真核生物SMC复合物的保守机制。https://www.nature.com/articles/s41586-023-05963-3Dynamic crosslinking compatibilizes immiscible mixed plastics（导读 领研网）塑料回收利用一直是解决塑料污染的关键方案。本研究提出一套不混融聚合物的通用混合方案，将动态交联剂安装到几类混合后不相容的聚合物上，实现混合聚合物链之间的键合，可实现废弃塑料的快速混合回收并再加工利用。该方案为塑料的回收利用提供新思路。https://www.nature.com/articles/s41586-023-05858-3pH-dependent water permeability switching and its memory in MoS2membranes（导读 领研网）过去几十年在智能膜方面取得了许多进展，但创造一种具有稳定滞后行为的合成膜用于分子运输仍然是一个挑战。本研究展示分子通过智能相变的MoS2膜对外部pH值的记忆效应和刺激性调节的运输，表明水和离子在1T′ MoS2膜上的渗透遵循一种依赖于pH值的滞后现象。而这种现象是MoS2的1T′相所特有的。该研究加深了对纳米尺度上水传输机制的理解。https://www.nature.com/articles/s41586-023-05849-4Self-powered perovskite photon-counting detectors（导读 领研网）金属卤化物钙钛矿（MNPs）已成功用于太阳能电池、发光二极管和太阳能燃料的应用中。本研究展示了自供电的多晶钙钛矿光电探测器在光子计数方面可以与商用硅光电倍增管（SiPMs）相媲美。钙钛矿PCDs能够以比SiPMs更好的能量分辨率收集γ射线能谱，并在高达85°C的高温下保持性能。该结果开辟了钙钛矿光子计数的新应用。https://www.nature.com/articles/s41586-023-05847-6Continuous symmetry breaking in a two-dimensional Rydberg array（导读 阿金）自发对称破缺是分类物质相的以及相变的基础。本研究报告一套二维偶极子XY模型，使用可变成的里德堡量子模拟器，实现连续的自旋-旋转对称，同时还展示了XY铁磁体与XY反铁磁体相关低温态的绝热制备。调查结果补充说明了使用里德堡阻断机制实现Ising型相互作用以展示离散自旋-旋转对称性。https://www.nature.com/articles/s41586-023-05859-2Build-up and dephasing of Floquet–Bloch bands on subcycle timescalesFloquet-Bloch能带在亚周期时间尺度上的建立和退相（导读 阿金）强光场为固体新功能的定制实现提供新途径，而Floquet-Bloch态在电子周期性驱动下形成，并表现出奇异量子相位。本研究通过对Floquet-Bloch能带的超快速建立过程进行成像，证明了能带间和能带内激子的相互作用，及其与Floquet物理学的关联，观测到在单个光学周期内Floquet侧能带出现的过程，能带间加速与多个侧能带同时进行，直到高能电子散射入体块态，耗散同时破坏Floquet能带。该结果为在时间域直接观测Floquet物理学提供新途径。https://www.nature.com/articles/s41586-023-05850-xTracing attosecond electron emission from a nanometric metal tip（导读 阿金）暴露于强电场的固体通过隧穿释放电子，这一基本量子过程是诸多应用的核心。本研究通过后向散射电子双色调制光谱揭示了纳米结构的亚光学周期强光场发射动力学，达到阿秒级精度。该结果为量化源自固态的强场光子发射时间与主动控制提供新途径，对诸如超快电子源、量子简并研究等领域产生直接影响。https://www.nature.com/articles/s41586-023-05839-6【AI-人工智能】Human–machine collaboration for improving semiconductor process development（导读 阿金）制造半导体芯片的瓶颈之一就是化学表面等离激元工艺的成本不断增加。本研究使用贝叶斯优化算法调查了人工智能如何降低研发复杂半导体芯片工艺成本，发现人类工程师在半导体芯片研发早期阶段表现更优秀，但从长远来看，人工智能算法能节省更多研发成本。而且将高度专业的人类设计师与采用‘人类先，电脑后’的算法策略结合，实现同样的目标要比仅用人类专家节省一半的成本。该结果强调了人类与计算机组合策略的重要意义。https://www.nature.com/articles/s41586-023-05773-7【Astronomy-天文】A ring-like accretion structure in M87 connecting its black hole and jet（导读 领研网）距离我们不远的射电星系M87是研究黑洞吸积和喷流形成的主要目标。本研究利用全球毫米波甚长基线干涉测量阵列（GMVA）联合阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）和格陵兰望远镜（GLT），在3.5毫米波长的新波段拍摄了黑洞和喷流的全景图，不仅可以看到落入黑洞的物质产生了额外的辐射，还揭示了喷流是如何从中央超大质量黑洞周围的环状结构中出现的。这项成果使我们能够更全面地了解黑洞周围的物理过程。https://www.nature.com/articles/s41586-023-05843-w本文来自gongzhong号“领研网”。如需转载，请联系contact@linkresearcher.com，或通过gongzhong号菜单与我们取得联系。
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