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Nature 科学研究新论文 研究主题分析

已有 1175 次阅读 2023-2-1 09:23 |个人分类:信息分析|系统分类:论文交流




生物学

Biology


The molecular evolution of spermatogenesis across mammals

哺乳动物精子生成的分子演化


(导读 阿金)雄性哺乳动物为保证生育后代所承受的进化压力导致了睾丸的快速进化。本研究报告了来自11个物种,覆盖三大主要哺乳动物谱系和鸟类,包括七类灵长动物的单核转录组数据演化分析,结果发现雄性动物睾丸的快速进化受到基因表达变化、氨基酸替换和生精阶段后期的新基因共同驱动,可能由减少的多肽性限制、单倍体选择和转录允许染色质促成。研究人员识别出不同物种单个基因的时间表达变化以及调控祖先生精过程的保守表达程序。该成果从分子层面揭示了精子生成的演化过程。[论文详细信息]


Locus coeruleus activity improves cochlear implant performance

蓝斑活动改善人工耳蜗性能


(导读 严冰冰)人工耳蜗(CI)长期使用后的性能不稳定可能源于听觉系统神经可塑性差异。脑干蓝斑核(LC)去甲肾上腺素是影响可塑性的因素。本文训练植入多通道CI的耳聋大鼠进行奖赏性听觉任务,在学习速率与最佳表现上发现个体差异。光遗传激活LC可提高学习速率与长期准确性。听觉皮层对CI激活的响应与行为对应,对奖赏对应声音的响应增加,而对奖赏无关声音的辨别减弱。中枢神经调控系统的有效参与,可成为临床上优化神经假体使用的潜在靶点。[相关报道:人工耳蜗改善听力的神经机制]


Pathogenic bacteria modulate pheromone response to promote mating

致病菌调节信息素应答以促进交配


(导读 阿金)病原体导致选择性压力,而宿主-病原体互作改变许多动物的社交行为。本研究表明接触致病菌Pseudomonas aeruginosa的成年雌雄同体秀丽隐杆线虫通过诱导化学受体STR-44调节AWA感知神经元对信息素的感知应答,从而促进交配。所以STR-44是信息素受体,结果揭示了病原体诱导的社行为可塑性因果机制,从而促进宿主动物的遗传多样性与适应性。[论文详细信息]


Actin cytoskeleton and complex cell architecture in an Asgard archaeon

阿斯加德古菌中的肌动蛋白细胞骨架和复杂细胞结构


(导读 阿金)阿斯加德古菌据信是已知的与真核生物关系最亲近的物种,其基因组包含上百种真核细菌特征蛋白(ESPs)。本研究培养出高度富集的Lokiarchaeum ossiferum,能在20 °C的厌氧条件下在有机碳源中生长,与单个培养的阿斯加德菌株相比拥有更大的基因组。而其蛋白编码基因中有5%是ESPs。研究人员还使用冷冻电镜对富集培养物进行了成像,揭示其独特的球形细胞体和分支突起网络。该成果为真核生物的早期进化提供新见解。[论文详细信息]


Pathogen spillover driven by rapid changes in bat ecology

蝙蝠生境变化促使人畜共患病毒出现


(导读 领研网)人畜共患病外溢是指一种病原体从动物传播至人类,一般需要通过某种中间宿主。亨德拉病毒便是其中一种。本研究分析了关于亚热带澳大利亚土地使用变化、蝙蝠行为和亨德拉病毒从蝙蝠溢出到马的历时25年的数据,结果现实土地使用和气候的变化驱使蝙蝠的居住地向农业和城镇地区迁移。与此同时,蝙蝠自然生境的丧失也使蝙蝠栖息在离人类更近的地区。结果揭示了人畜共患病毒溢出的关键过程。[论文详细信息]


Integrated intracellular organization and its variations in human iPS cells

整合细胞内组织及其在人 iPS 细胞中的变异


(导读 领研网)人体内形态各异的细胞构成了生命的基本单位,但其内在的组织方式有着惊人的一致性。本研究创建了由超过20万个人诱导多能干细胞组成的高分辨率三维图像集合,队标记出25个独立的细胞结构。研究人员通过计算分析,开发出一套“形态空间”坐标来描述不同干细胞的形态。结果表明细胞结构的组织形式有助于追踪并获取细胞重要信息。[相关报道:20万个细胞,揭开细胞内部结构之谜]


A DNA methylation atlas of normal human cell types

正常人类细胞类型的 DNA 甲基化图谱


(导读 领研网)DNA甲基化是控制基因表达和染色质组织的基本表观遗传标志,有助于了解细胞身份和发育过程。本研究通过从205个健康人样本中分选出来的39种不同细胞类型构建出人类甲基化图谱,发现在单个细胞类型中,特异性非甲基化的位点通常位于转录增强子中,高度甲基化位点较罕见,富含CpG岛,多梳靶点和CTCF结合位点。[相关报道:检出精度提升一个数量级:最全人类细胞DNA甲基化图谱诞生]


Inheritance of paternal DNA damage by histone-mediated repair restriction

组蛋白介导的修复限制导致父代 DNA 损伤遗传性


(导读 领研网)父代电离辐射暴露影响基因遗传性以及后代疾病风险。本研究发现雄性秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis. elegans)受到辐射后,第三代会出现极高的死亡率,而且表明辐射对成熟精子造成的DNA损伤无法修复,并通过组蛋白介导的修复抑制遗传给后代。结果建立了父代辐射暴露对后代健康影响的遗传机制,有助于加深对人类先天性疾病以及癌症的理解。[相关报道:《自然》重磅发现—辐射损伤通过父亲遗传,对精子DNA的破坏无法修复]


Structural basis of broad-spectrum β-lactam resistance in Staphylococcus aureus

金黄色葡萄球菌内广谱β-内酰胺抗性的结构基础


(导读 阿金)金黄色葡萄球菌内的广谱β-内酰胺抗性是全球医疗难题之一。本研究报告感知β-内酰胺的受体BlaR13直接剪切BlaI,且无需额外成分。并解析出野生型BlaR1的冷冻电镜结构和有无β-内酰胺条件下的自剪切缺陷F284A突变体,揭示了一个对稳定内部信号传导环至关重要的结构域交换二聚体。结果提供了通过直接剪切抑制因子的双成分信号受体结构基础。[论文详细信息]


Structures and mechanisms of tRNA methylation by METTL1–WDR4

METTL1-WDR4介导的tRNA甲基化结构和机制


(导读 领研网)本研究利用晶体学和冷冻电镜解析了METTL1, METTL1-WDR4 和METTL1-WDR4-tRNA等多个状态下的结构,并对催化活性中心进行了详细的探讨,揭示了除METTL1的N端外,WDR4的C端对METTL1发挥正常活性也十分重要。[论文详细信息]


Structural basis of regulated m7G tRNA modification by METTL1–WDR4

METTL1-WDR4对tRNA进行m7G修饰的结构基础


(导读 领研网)RNA化学修饰是许多生物过程的关键因素。本研究解析出METTL1-WDR4与不同tRNA底物的冷冻电镜复合物结构,包括METTL1-WDR4-tRNAPhe-SAH和METTL1-WDR4-tRNAVal复合物。尽管底物不同,但METTL1-WDR4都采用类似“帆船”的整体结构结合底物。研究人员构建了METTL1-WDR4的底物识别机制模型,发现METTL1的N端参与活性口袋结构构建,通过磷酸化引发空间位阻效应抑制甲基化转移酶活性。[论文详细信息]


化学

Chemistry


An electric molecular motor

电动分子马达


(导读 阿金)宏观的电动马达对现代社会的方方面面发挥重要作用。本研究描述一种基于[3]连环烷的电分子马达,其中两个CBPQT4+环由溶液中的电能驱动。环的结构保证双环在闪烁能量棘轮的情况下承受近85%的定向运动,而且双环产生二维势能面(PES)。再加入第二个CBPQT4+环后通过两个动力环的相互作用进一步增强对称破缺性。该成果为进一步实现表面束缚电动分子马达提供新基础。[相关报道:四个步骤,合成人工分子马达]


A ligand insertion mechanism for cooperative NH3 capture in metal–organic frameworks

金属有机骨架中协同捕获NH3的配体插入机制


(导读 阿金)氨是农业和工业界关键的化学品,通过Haber-Bosch工艺得以大规模生产,但对环境所造成的影响要求更可持续性的氨生产工艺。本研究报告一套可调谐的三维框架,通过协同插入氨的金属-羧酸盐键形成致密的一维配位聚合物,从而实现可逆的氨结合。而氨吸附的压力阈值可通过简单的合成修饰进一步调谐,从而为研发高效节能的氨吸附剂提供更广泛的策略。[相关报道:新MOFs,快速、高容量捕获氨!]

材料科学

Materials Science


Enhanced superconductivity in spin–orbit proximitized bilayer graphene

自旋轨道趋近的双层石墨烯的增强超导性


(导读 领研网)在存在大型垂直电场的情况下,伯尔纳堆叠的双层石墨烯(BLG)表现出若干对称破缺金属相以及磁场诱导的超导性。本研究表明将单层WSe2置于BLG上促进库伦成对:在零磁场的情况下出现超导性,在Tc过程中磁序增强,所发生的密度范围超过八倍。平面内磁场测量揭示了BLG-WSe2超导性在很大程度上依赖掺杂的临界场。该结果为设计稳健且可高度调谐的超纯净石墨烯基超导体提供新途径。[论文详细信息]


Approaching the quantum limit in two-dimensional semiconductor contacts

接近二维半导体接触的量子极限


(导读 领研网)实现金属-半导体稳定的低电阻欧姆接触是实现高性能晶体管的关键。本研究利用半金属Sb 原子密排面较大的垂直方向原子轨道分布和与二维半导体MoS2强的范德华相互作用,增强范德华间隙中的原子轨道重叠和能带杂化,进而大幅提升接触界面电荷转移和载流子注入效率的新思路和新机制。[相关报道:接近二维半导体接触的量子极限]


物理学

Physics


Unitary p-wave interactions between fermions in an optical lattice

光学晶格中费米子之间的 p 波相互作用


(导读 阿金)费米子系统中的交换-反对称对波函数可产生非常规超导体和超流体。本研究在多轨道三维光学晶格内创建了孤立的自旋-极化费米原子对,用谱学测量了磁性Feshbach共振附近强相互作用的原子对的弹性P波相互作用能量,病可通过磁场和限制强度调谐相互作用强度。三体过程的缺失让观测弹性P波统一相互作用,以及自由原子和互作对状态之间的相干振荡成为可能。[论文详细信息]


STEREO neutrino spectrum of 235U fission rejects sterile neutrino hypothesis

新证据表明惰性中微子可能不存在


(导读 领研网)核反应堆发射中微子数量的观测结果要比理论预测的少。本研究用中微子探测器STEREO单独测量了来自铀235的反中微子产率,发现铀235的反中微子的总产率低于理论物理学家根据模型预测的产率。说明随着核反应的进行,铀235会被消耗,反中微子的赤字也在减少。因此意味着理论物理学家很可能高估了源自铀235的反中微子产率。[论文详细信息]


Kilohertz quasiperiodic oscillations in short gamma-ray bursts

伽马射线暴中的准周期振荡


(导读 领研网)短伽马射线暴(GRBs)与双中子星合并事件相关,这样的多信使天文学事件可以通过引力波与电磁光谱观测到。本研究报告了在两个短伽玛射线暴中探测到的振荡信号,发现了两个拥有振荡期的候选信号。这些振荡不完全是周期性的,其频率符合对双中子星合并的预期。结果提供了潜在的有力工具进一步调查中子星合并事件。[相关报道:发现恒星碰撞时的信号]





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