生物学
Biology
Spatial epigenome–transcriptome co-profiling of mammalian tissues
哺乳动物组织的空间表观组与转录组联合分析
（导读 严冰冰）本文报道了两种联合空间组学分析技术，对同一组织样本的全基因组测序分析，同时检测染色质可及性与基因表达，或者组蛋白修饰（H3K27me3, H3K27ac或H3K4me3）与基因表达，达到接近单细胞分辨率。这两种技术可应用于胚胎期与幼年小鼠大脑、成年人类大脑的测序，探索表观遗传机制如何调控转录表型及细胞动力学。尽管空间转录组或空间表观组结果具有高度一致性，二者也报导了不同特征，提示这两种技术在定义细胞状态时侧重不同方面。结果提示组织内空间表观遗传启动、分化及基因调控的新特征。[论文详细信息]
An atlas of genetic scores to predict multi-omic traits
预测多组学特征的基因评分图集
（导读 阿金）多组学特征可通过基因预测。本研究利用机器学习方法和涵盖多组学数据的献血者队列，为17,227个分子特征进行了基因评分，通过欧洲、亚洲和非裔美洲祖先个体队列评估了基因评分的准确性。研究人员使用这些多组学基因评分量化了生物通路的基因控制，生成了合成多组学数据集，识别疾病相关性。还建立了一个门户网站方便公众接触所有基因评分和结果，为拓展和提高多组学基因评分提供新平台。[论文详细信息]
Thalamus drives vocal onsets in the zebra finch courtship song
丘脑驱动斑胸草雀求爱歌曲的发声
（导读 严冰冰）运动皮层环路及长距离输入都参与运动执行。本文发现，丘脑输入调控斑胸草雀歌曲核团HVC前运动神经元的特异亚群位于HVC的丘脑轴突活动与歌曲有很强相关性，扰动丘脑功能将导致歌曲在音节边界被截断。通过刺激丘脑，识别HVC内受丘脑支配的部分神经元，约占该网络内15%的前运动神经元。丘脑输入可能选择性地靶向这些“起始细胞”，从而启动每个歌曲成分。本文提示，在行为学相关的运动序列中丘脑指导皮层动态。[论文详细信息]
Gut enterochromaffin cells drive visceral pain and anxiety
肠道肠嗜铬细胞驱动内脏疼痛和焦虑
（导读 阿金）肠胃道不适是大部分肠道疾病的标志，也是慢性内脏疼痛的重要组成部分。肠嗜铬（EC）细胞是肠上皮细胞中罕见可兴奋的5-羟色胺能神经内分泌细胞，能检测并将刺激信号传递给附近的黏膜神经末梢。通过增强或者抑制EC细胞功能，这些细胞促进对肠道扩张的内脏高敏性，并介导了异戊酸（ISV）的神经致敏作用。干扰EC细胞活性促进类似焦虑的行为，阻断信号传导后会恢复正常。该结果证明了EC细胞在内脏疼痛和焦虑中的作用。[论文详细信息]
Spatial multiomics map of trophoblast development in early pregnancy
妊娠早期滋养层发育的空间多组学图
（导读 阿金）人类胎盘和子宫粘膜层蜕膜之间的关系对为妊娠期的胎儿提供养分，保护胎儿发挥重要作用。本研究生成了包括肌层在内的整个人类母胎界面空间分辨率多组学单细胞图谱，解析出滋养层分化的完整轨迹。通过图谱，研究人员推断出介导外渗出滋养细胞（EVT）渗透入蜕膜的可能转录因子，保存在EVT从初级滋养细胞类器官以及滋养细胞干细胞分化的体外模型中，并且预测了细胞-细胞通讯事件对滋养层侵入和胎盘床巨细胞形成的影响。[论文详细信息]
Norovirus MLKL-like protein initiates cell death to induce viral egress
诺如病毒MLKL样蛋白启动细胞死亡以诱导病毒排出
（导读 阿金）诺如病毒属于无包膜病毒，需要细胞裂解释放病毒颗粒，但目前尚不清楚导致诺如病毒感染触发的细胞死亡和裂解机制。本研究识别出诺如病毒诱导细胞死亡的机制，发现诺如病毒编码的NTP酶NS3包含一个N端四螺旋束结构域，与假激酶混合系激酶域（MLKL）的膜干扰结构域同源。NS3拥有线粒体定位信号，通过靶向线粒体诱导细胞死亡。结果表明诺如病毒获得了宿主MLKL样核孔形成结构域，诱导线粒体功能障碍促进病毒排出。[论文详细信息]
Lung adenocarcinoma promotion by air pollutants
空气污染物对肺腺癌的促进作用
（导读 领研网）空气污染每年在全球会造成数百万人死亡，其中超过25万人死于肺腺癌。本研究从英国、加拿大、韩国和中国台湾搜集了环境和流行病学数据，主要关注了由表皮生长因子受体（EGFR）突变导致的肺癌，发现患上这一类型的肺癌和暴露于PM2.5显著有关。PM2.5在人的肺部会创造一个炎症环境，虽然不会直接诱导DNA突变来引发癌症，但会促进患者肺部已经存在突变的细胞增殖，导致癌症。[相关报道：终于！空气污染致癌机制被解开，预防肺癌或许可以这么做...]
RHOJ controls EMT-associated resistance to chemotherapy
RHOJ控制上皮-间充质转化相关的化疗耐药性
（导读 领研网）现代癌症治疗已经有了许多重大突破，但化疗耐药性仍然是难以克服的障碍。本研究通过分析鳞状细胞癌小鼠体内抵抗力极强的肿瘤组织，确认其中有70%的样本中充满着大量经历了上皮-间充质转化（EMT）的细胞，这些细胞可以从现有化疗药物中存活，并且有着大量的RHOJ蛋白，这种蛋白会激活细胞中的DNA损伤修复机制，使完成EMT过程的癌细胞更加具有抵抗力。该结果表明未来可将RHOJ视为全新的化疗靶点，或能有效地解决当下抗癌疗法的耐药性问题。[相关报道：谁给了癌细胞不死之身？《自然》重磅研究揭示化疗失效原因]
Basis of the H2AK119 specificity of the Polycomb repressive deubiquitinase
Polycomb抑制去泛素化酶H2AK119特异性的结构基础
（导读 领研网）Polycomb蛋白复合物对基因表达的抑制是调控胚胎发育和细胞类型规范的基础。本研究报道了人PR-DUB（由BAP1和ASXL1组成）与染色小体复合物的冷冻电镜结构，发现ASXL1除了在形成泛素结合裂缝中起作用外，还指导BAP1的带正电荷的C端延伸与二分体附近的核小体DNA和组蛋白H3-H4结合。其中独特的核小体结合模式赋予PR-DUB对H2AK119ub1的特异性。[论文详细信息]
From primordial clocks to circadian oscillators
从原始生物钟到昼夜节律振荡器
（导读 阿金）昼夜节律在许多生物过程中发挥重要作用。本研究调查了类球红细菌（Rhodobacter sphaeroides）的原始昼夜钟，阐释其在KaiA缺失的条件下的内在运作机制。研究人员发现了适合KaiC的全新十二边形折叠结构，两者间的互作通过KaiC羧基末端的延伸实现，是古老的调节性分子，后被KaiA取代。日间构象和夜间构象之间卷曲螺旋登记蛋白的变化与连磷酸化位点相连。结果确定了日夜之间ATP至ADP比例差异作为驱动生物钟的环境线索，还揭示了自主维持的节律振荡器演化的机制细节。[论文详细信息]
Structural and mechanistic insights into fungal β-1,3-glucan synthase FKS1
真菌β-1,3-葡聚糖合酶FKS1的结构和机制
（导读 阿金）膜集成合酶FKS涉及β-1,3-葡聚糖的生物合成，是广泛使用的抗真菌药物靶点。本研究报告了酿酒酵母菌FKS1和耐棘白菌素突变体FKS1（S643P）的冷冻电镜结构，揭示了膜-细胞质界面上的酶活性位点，以及跨越膜双层的葡聚糖转运通路。研究人员还在FKS1结构中观测到多结合脂质和明显的膜扭曲，说明FKS1-膜之间存在活跃的互作。该结果有助于深入理解真菌β-1,3-葡聚糖的生物合成机制，为研发新型抗真菌药物提供新思路。[论文详细信息]
In situ structure of the red algal phycobilisome–PSII–PSI–LHC megacomplex
红藻藻胆体-光系统II-光系统I-捕光复合物超大复合体的原位结构
（导读 领研网）在产氧光合生物中，光能被天线系统捕获并转移到光系统II（PSII）和光系统I（PSI）来驱动光合作用。本研究通过结合冷冻聚焦离子束、冷冻断层扫描、子断层平均技术和原位单颗粒分析方法解析了PBS-PSII-PSI-LHC超大复合体两种构象（single-PBS-PSII-PSI-LHC和double-PBS-PSII-PSI-LHC）的原位结构，证明红藻通过间接地PBS→PSII→PSI模式向PSI进行能量传递，从而进行PSII和PSI的能量再分配。该结果为人工模拟光合作用研究提供新的理论依据。[论文详细信息]
材料科学
Materials Science
2D fin field-effect transistors integrated with epitaxial high-k gate oxide
集成外延高k栅极氧化物的2D鳍式场效应晶体管
（导读 领研网）集成电路技术的进步依赖于遵循摩尔定律的互补金属氧化物半导体（CMOS）晶体管尺寸的持续微缩。本研究报告2D鳍式-氧化物异质结构垂直排列阵列的外延合成，该异质结构具有原子级的界面和超薄的鳍片厚度，实现单取向阵列的晶圆级、位点特异性和高密度生长。该新结构为摩尔定律的进一步推广开辟新途径。[相关报道：北大彭海琳教授团队在晶体管领域取得新突破]
A LaCl3-based lithium superionic conductor compatible with lithium metal
与锂金属相容的LaCl3基锂超离子导体
（导读 领研网）无机SE的Li+导电取决于晶格设计。本研究提出一种Li+导通具有UCl3型结构的LaCl3晶格，通过La空位互连1D通道构建三维锂扩散晶格，Li+可以沿着1D通道在一大片紧密间隔的位点上快速移动，相邻通道中的Li+迁移是由La空位连接的。结果证明LaCl3基SE的电极兼容性。[相关报道：全固态电池新突破]
物理学
Physics
Real-time quantum error correction beyond break-even
超越盈亏平衡点的实时量子纠错
（导读 领研网）量子纠错（QEC）的目的在于解决复杂系统退相干难题，从而延长量子信息的存储时间。本研究证明一种完全稳定的纠错逻辑量子比特，其量子相干性所维持的时间显著长于其他QEC过程涉及的不完美量子组成。研究人员结合了若干领域内的创新技术，包括制造超导量子电路和无模增强学习实现该成果。[论文详细信息]
Beating the break-even point with a discrete-variable-encoded logical qubit
用离散变量编码的逻辑量子比特打破盈亏平衡点
（导读 领研网）本研究证明电路量子电动力学架构中的量子纠错（QEC）过程，其中逻辑量子比特以二项式编码入微波空腔光子数态，与一个辅助超导量子比特进行离散耦合。研究人员将具特定频率梳的脉冲施加于辅助量子比特，重复提取高保真度错误校验，执行具有相应反馈控制的纠错。该结果证明了硬件有效的离散编码实现容错量子计算。[论文详细信息]
Gate-tunable heavy fermions in a moiré Kondo lattice
莫尔Kondo晶格中的栅极可调重费米子
（导读 领研网）通过自旋交换相互作用耦合到流动传导电子的局域磁矩矩阵Kondo晶格是强关联量子物质的原型。本研究在AB堆垛的MoTe2/WSe2叠层中合成Kondo晶格，其中MoTe2层被调谐到Mott绝缘状态，而WSe2层中掺杂了流动导电载子。研究人员在Kondo温度下观察到具有大费米面的重费米子，以及外部磁场对重费米子的破坏、费米表面尺寸和准粒子质量突然下降。该结果打开了在基于半导体莫尔材料的单器件中原位获得具有奇异量子临界Kondo晶格相图的可能性。[相关报道：高度可调的Kondo效应！华人夫妻研究登上Nature]
其他
【Astronomy-天文】A close quasar pair in a disk–disk galaxy merger at z = 2.17
星系合并过程中的一对近距离类星体
（导读 阿金）星系合并产生超大质量黑洞对（SMBHs），如果两个SMBHs快速吸积，可被证明为双类星体。本研究报告斯隆数字巡天（SDSS）对双类星体系统J0749 + 2255的多波长观测，发现延伸的宿主星系与更明亮的致密类星体核相关，而低表面亮度潮汐特征则证明了星系之间的相互作用。该结果表明SDSS J0749 + 2255早已遵循局部SMBH质量-宿主恒星质量关系，说明至少一些SMBHs早在宿主恒星出现之前已形成。[论文详细信息]
【Chemistry-化学】Deforming lanthanum trihydride for superionic conduction
在室温下实现超离子氢离子传导
（导读 领研网）氢化物离子（H−）具有较强的还原性和较高的氧化还原电位，是一种能量载体。本研究通过在晶格中创建纳米尺寸的颗粒和缺陷，LaHx的电子导电性可以被抑制超过五个数量级。这将LaHx转变为−40°C的超离子导体，具有创纪录的高H−电导率1.0 × 10−2 S cm−1和0.12 eV的低扩散势垒。该成果有助于开发新型氢化物离子电池和燃料电池，用于能量存储和转换以及独特的电化学电池。[论文详细信息]
【Agriculture-农业】Ageing threatens sustainability of smallholder farming in China
老龄化威胁着中国小农农业的可持续性
（导读 领研网）全球人口老龄化正在加速，这一人口变迁对许多领域提出了挑战，本研究调查了15,000个农村家庭，他们都有农业作物但没有家畜，数据集中在2015-2019年间。如果假设2019年的人口轨迹（老龄化比率较低）和1990年相同，现实中农场的规模比预期中下降了4%。同时这会导致可支配收入下降15%，劳动生产率下降4%，农业产出下降5%。此外，环境肥料损失还会增加3%，可能会增加环境污染。[相关报道：中国人口老龄化影响小农农业可持续性]
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