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Nature 一周论文导读

时间: 2020年02月10日 | 作者: Admin | 来源: 领研网(linkresearcher.com)
审校 棒冰 小锅 小勺 书牧 紫苏 小象 制版 阿金 生物学 Biology Ancient West African foragers in the context of African population history 非洲居民史背景下的古代西非觅食者 图片来源:GEOGRAPHIC IMAGE COL



审校 棒冰 小锅 小勺 书牧 紫苏 小象

制版 阿金


生物学

Biology


Ancient West African foragers in the context of African population history

非洲居民史背景下的古代西非觅食者


图片来源:GEOGRAPHIC IMAGE COLLECTION/ALAMY STOCK PHOTO


(导读MQ)本研究分析了4名埋葬在非洲喀麦隆西部的Shum Laka古代儿童的DNA(两名来自约8000年前,另两名来自约3000年前),其中一名携带现在仅在当地发现的Y染色体单倍型A00,但全基因组显示与当今中非西部的狩猎采集者最为相似。这意味着生活在喀麦隆西部的大分一分彩和非洲说班图语的大分一分彩,并非这几名儿童所代表的个体或种群的后裔。研究推断出一个非洲范围的系统发育,其特征是广泛的混合和三个突出的辐射。[论文详细信息]



A distributional code for value in dopamine-based reinforcement learning

基于多巴胺的强化学习中的价值分布式编码


(导读 刘奇)多巴胺奖励预测误差理论已为理解大脑中奖励和价值表示提供了一个统一框架。本研究源自分布式强化学习,提出一个基于多巴胺的强化学习的解释。研究假设大脑以概率分布方式代表未来可能的回报,而非单一均值方式,可有效并行地代表多个未来结果,并使用小鼠腹侧被盖区单个单元记录进行测试。研究结果为神经网络实现分布式强化学习提供了有力证据。[相关报道:大脑也在用分布式强化学习?DeepMind新研究登上Nature]



Hyperactivation of sympathetic nerves drives depletion of melanocyte stem cells

交感神经的过度活化导致黑素细胞干细胞的耗竭


(导读MQ)目前能证明压力加速白发产生的研究很少。本研究在小鼠中发现急性应激通过快速消耗黑色素干细胞导致毛发变白。交感神经激活并释放去甲肾上腺素驱动此效应,而非免疫攻击或肾上腺应激激素。压力条件下,交感神经激活导致静息的黑素细胞干细胞迅速增殖并分化迁移,在微环境中永久性枯竭。综上结果举例说明了体干细胞的维持直接受整体生理状态影响。[相关报道:Nature最新研究解决生物难题:压力如何导致白发?]



Host-mediated ubiquitination of a mycobacterial protein suppresses immunity

宿主介导的分枝杆菌蛋白泛素化抑制免疫应答


(导读 王思菲)本研究发现宿主E3泛素连接酶ANAPC2和分枝杆菌蛋白Rv0222互作,促进赖氨酸-11泛素链与Rv0222赖氨酸-76的连接,从而抑制促炎细胞因子的表达。用shRNA抑制ANAPC2或将Rv0222的泛素位点突变均削弱Rv0222对促炎因子的抑制作用。ANAPC2将Rv0222上的赖氨酸-11泛素化,促进TRAF6募集酪氨酸磷酸酶SHP1,避免赖氨酸-63泛素化及TRAF6的活化。综上结果确立结核分枝杆菌抑制宿主免疫的新机制。[相关报道:戈宝学/饶子和合作团队揭示结核菌逃逸抗结核免疫新机制]



VEGF-C-driven lymphatic drainage enables immunosurveillance of brain tumours

VEGF-C驱动的淋巴引流可对脑肿瘤进行免疫监视


图片来源:drugtargetreview.com


(导读 王思菲)本研究利用小鼠胶质母细胞瘤模型,发现操控脑膜淋巴管系统可促进抗脑瘤免疫应答。异位表达VEGF-C能促进颈深淋巴结CD8 T细胞活化,CD8 T细胞迁移到肿瘤处,清除肿瘤并形成长期抗肿瘤记忆应答。转染表达VEGF-C的mRNA可协同检查点阻断疗法根除胶质母细胞瘤。综上结果揭示VEGF-C促进免疫监视的能力,提示未来治疗脑瘤的新策略。[相关报道:治疗脑肿瘤新策略——突破脑屏障,对肿瘤实行免疫监视!]



Mechanism of adrenergic CaV1.2 stimulation revealed by proximity proteomics

蛋白质组学揭示肾上腺素CaV1.2通道的激活机制


(导读MQ)本研究在小鼠心脏中表达与抗坏血酸过氧化物酶偶连的α1C或β2B亚基,并使用多重定量蛋白质组学跟踪CaV1.2附近的数百种蛋白质,发现钙通道抑制因子Rad在CaV1.2微环境中富集,在β-肾上腺素刺激过程中被耗尽。Rad或其同源物Rem在HEK293T细胞中的表达可通过蛋白激酶A刺激CaV1.3和CaV2.2。研究揭示了进化保守的机制,即可在电压门控钙通道上赋予肾上腺素调节能力。[论文详细信息]



Negative supercoil at gene boundaries modulates gene topology

基因边界处的负超螺旋调节基因拓扑


(导读MQ)本研究从酿酒酵母中发现盘绕不足的DNA位于基因边界,过度盘绕的DNA位于编码区。该分布不取决于Pol II或S期。Top2和Hmo1维持基因边界的负超螺旋,而Top1作用于编码区。转录在编码区产生RNA-DNA杂交,独立于复制叉方向。S期Hmo1保护盘绕不足的DNA免受Top2影响,Top2限制PolII和Top1在编码单元内,避免转录泄露和基因边界的异常杂交。基因边界负超螺旋阻止编码区的超螺旋扩散和核小体重定位。[论文详细信息]



Improved protein structure prediction using potentials from deep learning

利用深度学习改进蛋白质结构预测


(导读 刘奇)通过分析同源序列中的协变推断氨基酸残基接触信息有助于蛋白质结构预测。研究证明可训练神经网络对残基对间距离做准确预测,构造平均力势,准确描述蛋白质结构。本系统名为AlphaFold,对具有较少同源序列的序列也可实现高精度预测,代表蛋白质结构预测领域重大进步。这种准确性的提高有助于深入了解蛋白质功能作用。[相关报道:精确预测蛋白结构可以依赖Google吗?DeepMind团队开发新型深度学习算法精确预测蛋白结构]



Structure of SAGA and mechanism of TBP deposition on gene promoters

解析SAGA的结构及TBP在基因启动子上聚集的机制 


 (导读MQ)SAGA(Spt–Ada–Gcn5–乙酰基转移酶)通过两个染色质修饰酶模块和传递TBP使起始前复合物在DNA上成核来刺激转录。本研究解析了酵母SAGA结合TBP的结构,揭示了协调SAGA不同功能域的复杂相互作用网络,并解析了SAGA核心部分组蛋白折叠结构域的八聚体。生化分析指出TBP传递机制及其从SAGA释放依赖转录因子IIA。该研究有助于了解TBP特异传递到基因启动子的机制及SAGA在调控基因表达中的多种作用。[论文详细信息]



Structure of the transcription coactivator SAGA

解析转录共激活因子SAGA的结构


(导读MQ)参与转录的共激活因子SAGA中央核心模块的结构尚不清楚。本研究解析了酿酒酵母SAGA的冷冻电镜结构,揭示核心模块由Taf5,Sgf73和Spt20亚基和一个组蛋白八聚体样折叠组成。八聚体样折叠包含Taf6–Taf9,Taf10–Spt7,Taf12–Ada1和两个Spt3的组蛋白折叠结构域。Spt3和临近Spt8亚基与TBP相互作用。核小体与SAGA结合将核心模块表面的HAT和DUB移开,使DUB可与泛素化的核小体一侧结合。[论文详细信息]


化学

Chemistry


Redox-switchable carboranes for uranium capture and release

可氧化还原转化的碳硼烷用于铀的捕获和释放


图片来源:debuglies.com


(导读 MQ)从海水或核废料中捕获铀酰的方法研究较多,但捕获后铀酰的控制释放研究较少。本研究利用邻位取代的碳硼烷(1,2-(Ph2PO)2-1,2-C2B10H10)簇分子可转换的螯合性和给电子性,在单相(有机)或双相(有机/水)模型溶剂中,调控化学或电化学捕捉和释放UO22+。当取代碳硼烷还原为氨基碳硼烷时,配体咬合角增加,C-C键断裂,笼打开。电化学方法用于铀酰的捕获释放可以补充现有的吸附处理方法。[论文详细信息]



Lactonization as a general route to β-C–H functionalization

内酯化作为β-C–H官能团化的通用途径


(导读MQ)本研究报道在Pb催化剂作用下,通过关键的N保护β氨基酸配体实现脂肪酸β-C–H键官能团化。研究大分一分彩员使用廉价的叔丁基过氧化氢(TBHP)作为氧化剂,促进Pd(IV)中心选择性还原消除形成β-内酯活性中间体。其结构的高张力高反应活性性可与多种亲核试剂反应,促使脂肪酸β-C–H键官能化。最终产物纯化简单,无需柱层析,具有良好的工业化前景。[论文详细信息]



材料五分3d

Materials Science


Synchrotron infrared spectroscopic evidence of the probable transition to metal hydrogen

氢转化为金属的同步红外光谱证据


(导读MQ)固体氢分子转化为金属的过程仍未知。本研究在425Gpa附近观察到,氢的直接带隙从0.6eV到0.1eV以下不连续变化。该结果很可能与金属态的形成有关。使用最新研制的环形金刚石砧室电池可达到400Gpa以上的压力,并用同步红外吸收光谱仪检测80 K下致密固体氢的结构变化和电子性质。数据表明,氢的金属化过程发生在分子固体中,与先前捕捉多体电子相关性的计算非常吻合。[相关报道:85年前预言的金属氢,被创造出来了?]



Gram-scale bottom-up flash graphene synthesis

自下而上的快速克级石墨烯合成


(导读 MQ)自下而上法获得高质量、产量高的石墨烯是困难的。本研究通过廉价的焦耳热闪蒸技术将垃圾中的碳在不到1秒钟变成石墨烯(闪蒸石墨烯,FG)。拉曼光谱分析显示FG的D带强度低甚至没有,表明FG是目前缺陷最少的石墨烯材料之一。石墨烯产量取决于碳源的碳含量,每克FG合成仅需7.2KJ电能。此方法大大降低了石墨烯生产成本,且实现克级制备。[论文详细信息]



其他


【Geoscience-地球五分3d】Oceanic forcing of penultimate deglacial and last interglacial sea-level rise

倒数第二次冰消期和最后一次间冰期海平面上升的海洋强迫


(导读MQ)理解末次间冰期(LIG)全球平均海平面比今天高6至9米是困难的。本研究发现,倒数第二次冰消期大西洋经向翻转循环减少的时间较长,地下温度更高,海平面上升比末次冰消期更快。这种更强的力量导致格陵兰岛和南极冰原的额外损失,全球平均海平面水平至少比现代高4米。结合倒数第二次冰消期和LIC对冰川等静压调整的综合影响,在LIC极地冰的过量流失可以解释大部分中远场区域珊瑚礁和洞穴化石所记录相对海平面。[论文详细信息]



【Physics-物理】Dualities and non-Abelian mechanics

对偶性与非阿贝尔力学


(导读 阿金)对偶性是数学映射,揭示了物理分支中看似无关系统之间的联系。本研究展示对偶性增加动力学矩阵(或哈密顿量)的对称性,设计具有涌现特性的超材料,可避开标准群理论分析。观察到伴随机械机制出现成对的不同构型,表现出相同的振动光谱和相关的弹性模量,这源于机械临界点任意一边构型对的对偶性。该结果有望完善完整量子计算和机械自旋电子学。[论文详细信息]



【Electrical Engineering-电子工程】Fully hardware-implemented memristor convolutional neural network

全硬件实现忆阻器卷积神经网络


图片来源:nature.com


(导读 刘奇)卷积神经网络(CNNs)尚未完全利用忆阻器交叉开关在硬件上实现,且因器件成品率低等问题,难以实现与软件相当的结果。本研究报告了高产、高性能忆阻器交叉阵列的制造,采用集成阵列提高并行计算效率,混合训练以适应设备缺陷,MNIST任务精度>96%。本系统能效比最先进GPU能效高两个量级以上并可扩展。本研究可为深度神经网络和边缘计算提供非冯-诺依曼硬件解决方案。[论文详细信息]