审校 小勺 小象 小冰
制版 阿金
生物学
Biology
Drosophila immune cells transport oxygen through PPO2 protein phase transition
果蝇免疫细胞通过 PPO2 蛋白相变运输氧气
（导读 领研网）长期以来，昆虫的呼吸系统被认为依赖于复杂的气管系统，无需循环系统或免疫细胞的协助。本研究通过描述果蝇晶体细胞，类似于髓样细胞的免疫细胞，在应对氧气变化时，能够通过氧化前酚氧化酶 2（PPO2）蛋白调节蛋白晶体相变，使之与气管系统协同工作，储存和运输氧气，从而来控制呼吸。该结果解决了昆虫免疫系统是否与呼吸控制相关的关键问题。[相关报道：发现昆虫呼吸的新机制——免疫细胞与气管系统的协作]
Connectomic reconstruction of a female Drosophila ventral nerve cord
雌性果蝇腹神经索的连接组重建
（导读 严冰冰）对神经环路向下调控的肌肉进行定位，有助于深入理解大脑如何控制躯体行为。本文使用自动化工具，对成年雌性果蝇的腹侧神经索（VNC）电镜数据集进行分析，分割神经元、识别突触，发现约 4500 万个突触和 14,600 个神经元胞体。为了阐释连接组结果，作者使用基因工程编辑的驱动子品系与 X 光全息式纳米层析成像技术，对果蝇腿部和翅膀运动神经元的肌肉靶标进行定位。基于这份运动神经元图谱，进一步识别出果蝇起飞时负责协调腿部与翅膀运动的神经环路。[论文详细信息]
Synaptic architecture of leg and wing premotor control networks in Drosophila
果蝇腿部和翅膀前运动控制网络的突触结构
（导读 严冰冰）运动神经元（MN）从中枢神经系统投射出来，激活下游肌肉，以调控运动，这个过程由复杂的前运动网络进行协调。本文使用神经连接组学数据，分析控制果蝇腿部和翅膀的前运动环路的内在连接逻辑，发现这两种前运动网络都聚类形成功能模块。在大部分腿部运动模块中，各个前运动神经元的突触权重与其靶向调控的 MN 大小成比例，这是层级式 MN 招募的环路基础。相对而言，调控翅膀的前运动网络不具备成比例的突触连接特征，这可能有助于更灵活地招募控制翅膀运动的肌肉。[相关报道：研究人员绘制出果蝇运动的神经线路图]
Kinetic features dictate sensorimotor alignment in the superior colliculus
上丘区域由运动特征决定的感觉运动对齐
（导读 严冰冰）执行目标导向行为的基础是将感知地图与运动地图进行空间对齐。目前关于上丘的感知运动转换模型依赖于从静态空间感受野向运动终端的拓扑对应。为了验证这个经典的静态模型，本文对上丘不同层神经元进行在体的细胞内和细胞外记录，包括束缚和非束缚情况，以检测单个运动神经元和前运动神经元对运动和视觉的响应，发现感知向量与运动向量在向量空间中的直接对齐，而非经典假设里空间感受野与运动终端的对齐。基于上述动态对齐原则而搭建的神经网络可以很好地支持动物行为，例如快速拦截运动目标和静止目标。[论文详细信息]
Geographical migration and fitness dynamics of Streptococcus pneumoniae
肺炎链球菌的人口地理流动和适应度动态
（导读 小天）肺炎链球菌是全球肺炎与脑膜炎的主要致病原因。本研究使用地理定位的南非个体基因组测序数据，重构出人口流动和基因组数据模型，表明肺炎链球菌在南非需要经过 50 年的传播才能在全国范围内均匀混合，主要由人口流动集中性所驱动。在疫苗实施后的几年里，NVT 菌株相对于 VT 菌株的相对适应性增加，越来越多的 NVT 菌株对青霉素产生耐药性。[论文详细信息]
Legionella effector LnaB is a phosphoryl AMPylase that impairs phosphosignalling
军团杆菌效应物 LnaB 是一种磷酸化 AMPylase，可损害磷酸信号传导
（导读 才生）腺苷酸化是一种翻译后修饰，通常用腺苷-磷酸（AMP）修饰蛋白质的氨基酸侧链。本研究发现嗜肺军团杆菌（Legionella pneumophila）的效应物 LnaB，以 ATP 为配体，肌动蛋白为宿主激活剂，在不依赖 E1/E2 泛素化过程的情况下，对由 SidE 家族效应蛋白和去泛素酶 DupA/B 产生的 PRR42-Ub 上磷酸基表现出 AMPyliase 活性，LanB 产物被 ADP-核糖基水解酶 MavL 水解为 Ub，从而阻止 PRR42-Ub 和 ADPRR42-Ub 的累积，保护宿主细胞中的泛素化。[论文详细信息]
Surveillance of SARS-CoV-2 at the Huanan Seafood Market
华南海鲜市场的新冠病毒监测
（导读 小天）本研究报告了武汉华南海鲜市场内的新冠病毒监测结果，从 2020 年 1 月 1 日起总共收集了一千多份样本，来自海鲜市场的病毒与人源分离株 HCoV-19/Wuhan/IVDC-HB-01/2019 之间的核苷酸相似度高达 99.99%~100%，在环境样本中检测到新冠病毒谱系 A，结果提供了疫情暴发早期新冠病毒在该海鲜市场内的分布与传播情况。[相关报道：高福团队公布华南海鲜市场调查报告：未发现动物与新冠病毒的关联，多处环境样本呈阳性]
Inhibition of M. tuberculosis and human ATP synthase by BDQ and TBAJ-587
BDQ 和 TBAJ-587 抑制结核分枝杆菌和人类 ATP 合成酶
（导读 领研网）贝达喹啉（BDQ）是一种靶向结核分枝杆菌 ATP 合成酶的抑制剂，可高效抑制结核分枝杆菌生长，是耐药结核病长程治疗方案的首选药物。本研究解析出结核杆菌 ATP 合成酶分别结合 BDQ 和 TBAJ-587 状态下的冷冻电镜三维结构，BDQ 和 TBQJ-587 以相同方式结合到结核分枝杆菌 ATP 合成酶转子的多个位点，阻止其旋转，干扰 ATP 合成。而且 BDQ 和 TBAJ-587 对人源 ATP 合成酶的活性均有影响，从而为新一代贝达喹啉衍生物的设计提供新思路。[相关报道：贡红日/饶子和/刘凤江/高岩团队揭示抗结核药物贝达喹啉及其衍生物的作用机理]
Endoplasmic reticulum–plasma membrane contact gradients direct cell migration
内质网-质膜接触梯度引导细胞迁移
（导读 才生）细胞定向迁移受到细胞内信号传导从前到后的细胞极化驱动。本研究揭示了细胞极性建立所依赖的长程抑制机制，该机制并不依赖于某个特定蛋白的极性分布，而取决于细胞内部结构，内质网-细胞膜间的互作位点上的极化。该结果解开了细胞迁移领域多年来的谜团。[论文详细信息]
An intermediate Rb–E2F activity state safeguards proliferation commitment
Rb–E2F 活性的中间状态保障增殖承诺
（导读 才生）组织修复、免疫防御以及癌症进程都取决于细胞在静息与增殖之间的重要决定。本研究报告了细胞在 G1 期间借助 E2F 与 CDK2 之间的正反馈机制，做出继续进入增殖状态或者退出进入静息状态的决策。在 G1 期早期，E2F 与 CDK2 的活性具有可逆性，并处于中间状态，E2F 的活性与 Rb 蛋白中 T373 位点的磷酸化水平正相关，而且该位点的磷酸化过程主要受 CDK2 或 CDK4/CDK6 的调控。当 Rb 蛋白在多个位点发生过度磷酸化，T373 位点磷酸化的 Rb 蛋白会从染色质上释放，从而完全激活 E2F。[论文详细信息]
dsRNA formation leads to preferential nuclear export and gene expression
dsRNA 形成导致优先核输出和基因表达
（导读 领研网）mRNA 在输出过程中利用了多种分子。本研究通过电泳迁移率分析发现酵母异二聚体 Mex67-Mtr2 更倾向于更广泛地结合反义 RNA 与信使 RNA 形成的双链 RNA，优先从细胞核出口到细胞质，借助解旋酶 Dbp2 加速 mRNA 输出，从而促进基因表达。这些双链 RNA 具有更高的容量和对输出受体 Mex67 的亲和力，在输出过程中占据主导地位。该结果解释了细胞生成大量反义 RNA 的缘由，进一步加深了对疾病发展的认识，扩宽了相应的对抗思路。[相关报道：双链 RNA 形成及转运机制调控基因的表达]
TnpB homologues exapted from transposons are RNA-guided transcription factors
衍生自转座子的 TnpB 同源物是 RNA 引导转录因子
（导读 阿金）编码转座子的 tnpB 和 iscB 基因编码 RNA 引导 DNA 核酶，促使不同 CRISPR 相关核酶的出现，包括 Cas9 和 Cas12。本研究使用系统发生学、结构预测、比较基因组学以及功能测试，揭示了可编程转录因子的多重独立基因生成事件，研究人员将这些因子命名为 TnpB 样核酶死亡阻遏蛋白（TldRs）。这些蛋白利用天然存在的引导 RNA，特异性靶向基因组的保守启动子区域，以类似于人类发明的 CRISPR 干扰机制强效抑制基因表达。该结果展示了通过编码转座子基因的重复适应可实现各种分子创新，并揭示了不同 RNA 引导转录因子的演化轨迹。[论文详细信息]
Computational design of soluble and functional membrane protein analogues
可溶性和功能性膜蛋白类似物的设计
（导读 阿金）仅使用计算方法实现复杂蛋白质折叠的从头设计仍待挑战。本研究使用强大的深度学习流程，不仅设计复杂的蛋白质折叠，还能设计完整膜蛋白的可溶性类似物，这样的可溶性蛋白组学中没有发现独特的膜拓扑结构，其结构特征可在溶液中复现。而生物物理学与结构分析则证明了设计出的蛋白质存在高度的热稳定性以及显著的设计准确性。该结果有助于进一步扩展功能性可溶性蛋白质的折叠空间。[论文详细信息]
Bitter taste TAS2R14 activation by intracellular tastants and cholesterol
苦味受体 TAS2R14 由细胞内味觉物质和胆固醇激活
（导读 领研网）苦味受体 TAS2R14 是人体 25 个苦味受体中识别苦味分子范围最广的受体。本研究利用单颗粒冷冻电镜技术，获得人源苦味受体 TAS2R14 分别与植物来源马兜铃酸 A（AA），药物分子氟芬那酸（FFA）和 compound 28.1 结合，以及与不同 G 蛋白偶联状态的结构解析图，发现 TAS2R14 中至少存在三个可悲不同配体调控的位点。而受体的第六个跨膜螺旋 TM6 的胞内端通过构象变化调节配体识别与结合激活。该结果有助于加深对苦味受体全新配体识别和受体激活机制的理解。[论文详细信息]
Hotspot shelters stimulate frog resistance to chytridiomycosis
热点保护栖息地刺激青蛙对壶菌病的抗性
（导读 小天）壶菌病是全球广泛传播的真菌感染疾病，导致至少 90 种两栖动物物种灭绝，还严重影响到上百种其他物种的生存。本研究表明人工光照加热的栖息地可以吸引濒危蛙类，让它们保持较高的体温免遭感染，随后栖息地中的蛙类即便身处更低温的条件也对壶菌病产生抗性。由此提供了一条简单、低成本但能广泛应用的策略来保护自然界的蛙类物种，而且该策略还可用于处于相同生态化境内的两栖类物种。[论文详细信息]
地球科学
Geoscience
Inner core backtracking by seismic waveform change reversals
通过地震波形变化反转实现内核回溯
（导读 小天）悬浮在液态外核内的地球固体内核据推测相对于地球表面旋转，或者基于地震的重复发生做出相应变化。本研究汇总了来自南桑威奇群岛自 1991-2023 年的 143 对不同重复发生的地震数据，分析了北美北部中等缝隙阵列记录下的内核穿透波 PKIKP 数据。结果表明从 2003-2008 年内核逐渐发生超旋转，然后从 2008-2023 年旋转速度放缓直至恢复到先前水平。结果表明需要在地球内核、外核与地幔之间建立新的动态变化模型。[论文详细信息]
Onset of coupled atmosphere–ocean oxygenation 2.3 billion years ago
23 亿年前大气与海洋开始氧合
（导读 小天）太古宙-元古代过渡期之后不久很快分子氧气就开始上升，大气氧的上升表现出振荡性，可能直到 22 亿年前多次出现缺氧状态。本研究报告了南非德兰士瓦盆地海洋页岩的 TI 同位素比和氧化还原敏感元素数据，发现自生的 205Tl/203Tl 比率贬低，表明生成氧气的海底广泛埋藏着氧化锰，而氧还敏感元素丰度更高，与生成氧气的水体扩张程度相吻合。该结果将地球早期历史中大气氧气动态变化与海洋领域结合起来，促成了地球氧化还原历史的重要转折点。[论文详细信息]
化学
Chemistry
Stereospecific alkenylidene homologation of organoboronates by SNV reaction
通过 SNV 反应实现有机硼酸酯的立体定向亚烯基同系化反应
（导读 菜菜）协同亲核取代反应（SN2）是有机合成中引入新的官能团和构建碳-碳和碳-杂原子键的基本邮寄转化，但在 sp2 乙烯基亲电试剂上进行响应的立体反转亲核取代反应（SNV）则相当罕见。本研究通过金属络合物中可能的张力释放机理加速协同的 SNV 反应，实现有机硼酸酯的通用和立体特异性亚乙烯基同系化反应。该方法使得多个亚乙烯基单元的迭代结合成为可能，得到具有合成挑战性的交叉共轭多烯类化合物。[论文详细信息]
Direct radical functionalization of native sugars
天然糖的直接自由基官能化
（导读 领研网）天然糖和碳水化合物包含许多反应性类似的羟基，但直接将天然糖转化为复杂的糖苷仍具挑战。本研究使用均裂自由基化学方法，在光激活下与亲电体进行自由基交叉偶联，通过对单糖和寡糖的异头位选择性官能化，实现天然糖类化合物位点和立体选择性的糖基化。该方法为获取代谢稳定的糖基化合物提供简易途径。[论文详细信息]
材料科学
Materials Scienc
Glassy gels toughened by solvent
溶剂增韧玻璃凝胶
（导读 领研网）玻璃聚合物往往异常坚硬，难以破碎，但延展性却有限。本研究从玻璃聚合物前体开始，与离子液体混合，随后倒入模具中在在紫外线照射下“固化”，最终获得的玻璃状凝胶不仅继承了玻璃聚合物的硬度，而在在受到足够外力作用时，能拉伸至原长度五倍而不破裂。随后通过简单加热处理，还能恢复原始形状，表现出优异的弹性恢复能力。该结果为玻璃凝胶的应用提供了广阔前景。[相关报道：材料科学新突破：液体含量超 50% 的“玻璃凝胶”诞生]
Room-temperature spin injection across a chiral perovskite/III–V interface
室温自旋注入穿过手性钙钛矿/III-V 界面
（导读 菜菜）室温以及无磁场条件下半导体结构内的自旋累积是实现更广泛范围内光电功能的关键。本研究展示了自旋注入穿过手性卤化物钙钛矿/III-V 界面的过程，在标准半导体 III–V (AlxGa1−x)0.5In0.5P 多重量子井发光二极管中实现自旋累积，该自旋累积可通过圆偏振光探测到。而且手性钙钛矿/III-V 界面表现出纯净的半导体-半导体界面，其上面的费米能级可达到平衡状态。该结果证明了手性钙钛矿半导体可以用于控制自旋。[论文详细信息]
Tunable superconductivity in electron- and hole-doped Bernal bilayer graphene
电子和空穴掺杂的 Bernal 双层石墨烯中的可调超导性
（导读 领研网）基于石墨烯的高质量二维电子系统已成为研究超导性的高度可调平台。本研究通过静电掺杂在电子和空穴掺杂的 Bernal 双层石墨烯（BBG）/WSe2 器件中观察到超导性和一系列对称性破坏相，仅当施加的电场将 BBG 电子或空穴波函数驱动至 WSe2 层时，才会出现超导性，而且还可通过施加的垂直电场进一步调节超导强度。空穴掺杂的超导性与 Ising 型超导体一致，而电子掺杂的超导性则遵循泡利极限。结果突出了与BBG中导带相关的丰富物理特性。[相关报道：上海交通大学/武汉大学，Nature！]
物理学
Physics
Tunable entangled photon-pair generation in a liquid crystal
液晶中可调谐纠缠光子对的生成
（导读 领研网）作为纠缠光子对的重要来源，自发参量下转换（SPDC）目前只能在固态晶体中实现。本研究发现一种具有特殊结构的铁电向列项（NF）液晶，在保持流动性的同时，具有强烈的中心对称性破缺。其内部分子细长且不对称，还可以通过外部电场重新定向，以改变输出光子对的偏振与生成速率。该结果有助于灵活、高效且可调谐的新一代量子光源的实现。[相关报道：在液晶中实现高效、灵活、可调谐的量子源]
Observation of Bose–Einstein condensation of dipolar molecules
偶极分子玻色-爱因斯坦凝聚态的观察
（导读 领研网）由量子力学主导的粒子凝聚能表现出有吸引力的奇异行为。本研究利用一个钠原子和一个铯原子组成的偶极分子——钠铯分子，通过微波冷却法，对分子施加两个微波场，一个让分子旋转，另一个让分子振荡，从而减少分子间碰撞，同时操纵分子取向，使得分子进一步冷却，最终让超过 1000 个钠铯分子形成玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）。该成果在新材料或器件制造领域应用前景广阔。[论文详细信息]
天文学
Astronomy
Fast-moving stars around an intermediate-mass black hole in ω Centauri
半人马座 ω 星团中央中等质量黑洞周围快速移动的恒星
（导读 领研网）鉴于半人马 ω 球状星团质量高，其星族特性复杂，是寻找中等质量黑洞的理想目标。本研究利用哈勃空间望远镜 20 年的影响，检测了该星团中央附近恒星的运动，提出存在 7 个恒星在中央区域快速移动，说明其中央可能存在一个中等质量黑洞，其质量下限为 8200M⊙ 左右。该结果有助于未来继续搜索类似黑洞。[相关报道：快速移动的恒星证实一个“神隐”黑洞的存在]
