最新31篇Nature研究论文的学科分类及短评

Nature期刊是世界上最著名和最具影响力的综合性科学期刊之一，其出版社Nature Publishing Group位于英国。Nature的目的在于发表原创的、高质量的科学研究论文，涵盖从基础科学到应用科学的各个领域，包括物理学、化学、生物学、地球科学、医学等。该期刊的影响因子也极高（最新的影响因子为50.5），是科学界极为重视的一个出版平台。

Nature发表的最新研究论文：

1. Io的潮汐响应排除浅层熔岩海洋的存在
2. 早期现代人类基因组揭示尼安德特人基因混合时间
3. 芳香环开环交替反应在合成化学中的应用
4. 皮肤自我抗体调节宿主与微生物的相互作用
5. 非核糖体肽合成中缩合反应的结构与机制
6. 低密度脂蛋白中的载脂蛋白B100结构研究
7. Zorya系统防御噬菌体的结构与机制
8. 皮肤常见共生菌的免疫反应与工程化
9. 中和GDF-15可克服癌症免疫治疗中的耐药性
10. 解析DGC结构揭示肌营养不良症突变机制
11. 胎盘靶向VEGF mRNA纳米粒改善小鼠先兆子痫
12. 鳄鱼头部鳞片的自组织压缩折叠机制
13. 全球植物对日降雨变异性敏感性的研究
14. 载脂蛋白B100与低密度脂蛋白受体结合结构
15. 极紫外领域利用脉冲塑形实现强场量子控制
16. Dystrophin-glycoprotein复合物的结构与组装过程
17. 高通量化学反应的连续集体分析工具
18. 小分子靶向甲基转移酶NSP14抑制病毒复制
19. 非核糖体肽合成中交联模块间缩合反应的研究
20. mRNA帽结构识别机制的研究
21. X射线线性二向色性定向断层成像分析微观缺陷
22. 健康成人血液学设定点的稳定性与个体差异
23. 基于牺牲性毛细管泵的多尺度生物形态工程化
24. 魔角双层石墨烯中的电子-声子耦合及其超导性
25. JWST观测600百万年宇宙中的低质量星系
26. 动态基因回路控制T细胞的休眠与激活
27. 新型稳定分子筛ZMQ-1的结构与应用
28. 锰碲化物中的变磁性纳米尺度成像与控制
29. TRiC分子伴侣与PDCD5共同作用促进蛋白质折叠
30. 量子误差纠正研究低于表面码阈值的实现
31. JWST观测主带小行星及陨石源的研究

Nature最新研究论文所属学科分类如下：

本期研究论文皆属于自然科学类论文

1. 地球科学
Io的潮汐响应排除浅层熔岩海洋的存在【1】

2. 生物学
早期现代人类基因组揭示尼安德特人基因混合时间【2】
皮肤自我抗体调节宿主与微生物的相互作用【4】
皮肤常见共生菌的免疫反应与工程化【8】
中和GDF-15可克服癌症免疫治疗中的耐药性【9】
解析DGC结构揭示肌营养不良症突变机制【10】
胎盘趋向性VEGF mRNA脂质纳米粒改善小鼠先兆子痫【11】
动态基因回路控制T细胞的休眠与激活【26】
TRiC分子伴侣与PDCD5共同作用促进蛋白质折叠【29】

3. 化学
芳香环开环交替反应在合成化学中的应用【3】
非核糖体肽合成中缩合反应的结构与机制【5】
非核糖体肽合成中交联模块间缩合反应的研究【19】
高通量化学反应的连续集体分析工具【17】
小分子靶向甲基转移酶NSP14抑制病毒复制【18】
mRNA帽结构识别机制的研究【20】

4. 物理学
极紫外领域利用脉冲塑形实现强场量子控制【15】
锰碲化物中的变磁性纳米尺度成像与控制【28】
量子误差纠正研究低于表面码阈值的实现【30】

5. 材料科学
Zorya系统防御噬菌体的结构与机制【7】
新型稳定分子筛ZMQ-1的结构与应用【27】
X射线线性二向色性定向断层成像分析微观缺陷【21】
魔角双层石墨烯中的电子-声子耦合及其超导性【24】

6. 天文学
JWST观测600百万年宇宙中的低质量星系【25】
JWST观测主带小行星及陨石源的研究【31】

7. 生物化学与分子生物学
载脂蛋白B100与低密度脂蛋白受体结合结构【14】
载脂蛋白B100与低密度脂蛋白受体结合的结构【6】

8. 生物物理学
Dystrophin-glycoprotein复合物的结构与组装过程【16】

9. 生物技术与工程
基于牺牲性毛细管泵的多尺度生物形态工程化【23】

以下是最新Nature文章汇总信息：

【1】 Io’s tidal response precludes a shallow magma ocean（Io的潮汐反应排除了浅地幔海洋的存在）：这篇文章研究了木卫二（Io）的潮汐响应机制，阐明了该卫星的内部构造和地质活动的动态过程。由于Io的强烈潮汐作用，导致其内部无法维持一个浅层的熔岩海洋。此研究对行星地质学、天文学以及外星生命的探索具有重要意义。

【2】 Earliest modern human genomes constrain timing of Neanderthal admixture（最早的现代人类基因组限制了尼安德特人混血的时间）：这篇文章通过研究最早的现代人类基因组，推测了尼安德特人基因与早期现代人类基因的混合时间。这为人类进化的时间框架提供了新的证据，并有助于理解人类和尼安德特人的相互影响，推动古人类学、基因学领域的发展。

【3】 Aromatic ring-opening metathesis（芳香环开环交替反应）：这篇文章探讨了一种芳香化合物的开环交替反应机制，具有重要的化学反应价值，尤其在合成化学和高分子材料的制备方面。此研究有助于开发新的反应途径和催化剂，广泛应用于药物合成和材料科学。

【4】 Skin autonomous antibody production regulates host-microbiota interactions（皮肤自我抗体产生调节宿主-微生物群落相互作用）：该研究发现皮肤能够自主产生抗体，调节宿主与皮肤微生物的相互作用。此研究对免疫学、皮肤生物学以及微生物群落与人体健康之间的关系提供了新的视角，具有潜在的临床应用价值。

【5】 Structures and mechanism of condensation in nonribosomal peptide synthesis（非核糖体肽合成中的缩合结构和机制）：这篇文章揭示了非核糖体肽合成中的缩合反应的结构和机制，为理解非核糖体肽的生物合成提供了重要的信息，能够推动药物发现和天然产物的研究。

【6】 The structure of apolipoprotein B100 from human low-density lipoprotein（人类低密度脂蛋白中的载脂蛋白B100结构）：这篇文章通过结构研究，揭示了低密度脂蛋白中载脂蛋白B100的详细结构。研究为心血管疾病的治疗提供了潜在靶点，并对脂质代谢的理解具有重要意义。

该研究首次解析了低密度脂蛋白（LDL）主要成分——载脂蛋白B100（apoB100）的结构，利用冷冻电镜、AlphaFold和分子动力学精修等综合方法，达到了亚纳米级分辨率。研究表明，apoB100结构由一个大而球形的N端区域和一个约61纳米长的连续亲水-疏水β-sheet组成，后者像皮带一样环绕着LDL颗粒。该β-sheet上分布着9个跨链插入结构，它们横跨脂质表面，通过长程相互作用提供额外的结构支撑。研究还通过与200多个分子内交联数据的比对，验证了该结构的准确性。该研究揭示了apoB100各个结构域如何协调作用，维持LDL的形态和稳定性，推动了对LDL合成、结构和功能的深入理解，可为新型治疗方法的设计提供帮助。

【7】 Structure and mechanism of the Zorya anti-phage defense system（Zorya抗噬菌体防御系统的结构与机制）：这项研究详细描述了Zorya系统的结构和其对抗噬菌体的防御机制。对于研究微生物免疫系统和开发新的抗生素或抗病毒策略具有潜在应用价值。

【8】 Discovery and engineering of the antibody response to a prominent skin commensal（皮肤常见共生菌的抗体反应的发现与工程化）：该研究集中于皮肤上常见微生物的免疫反应机制，探讨了如何通过工程化增强宿主对皮肤微生物的免疫反应。研究为皮肤免疫学及微生物组学提供了新的思路。

该研究发现皮肤常驻菌表皮葡萄球菌（S. epidermidis）不仅能引发CD8+ T细胞反应，还能够诱导持久且特异性的抗体反应，这一反应在人类和非人类灵长类动物中均有保守性。通过一系列细胞壁突变体，研究揭示了细胞表面蛋白Aap是主要靶标。研究人员通过将Aap的β-螺旋结构域替换为破伤风毒素C段，成功诱导小鼠产生强效的中和抗体，保护小鼠免受致命挑战。此外，研究还展示了Aap-SpyCatcher嵌合体表达的S. epidermidis株可以与重组免疫原结合，作为标签的共生菌在生理性定植条件下引发高效的抗体反应，包括鼻腔和肺部粘膜中的强烈IgA反应。该研究揭示了针对常见皮肤共生菌的免疫反应涉及T细胞和B细胞的协调作用，后者可用于开发新的局部疫苗策略。

【9】 Neutralizing GDF-15 can overcome anti-PD-1 and anti-PD-L1 resistance in solid tumours（中和GDF-15可以克服抗PD-1和抗PD-L1耐药性治疗实体瘤）：本研究表明，通过中和GDF-15，可以有效克服癌症免疫治疗中的抗PD-1和抗PD-L1的耐药性，为癌症免疫治疗提供了新的策略。

【10】 Native DGC structure rationalizes muscular dystrophy-causing mutations（原位DGC结构阐明肌营养不良症突变机制）：该研究通过解析肌营养不良症相关的原位Dystrophin–glycoprotein complex（DGC）结构，阐明了该结构如何受到突变影响，为理解肌肉疾病提供了结构性生物学的新见解。

【11】 Placenta-tropic VEGF mRNA lipid nanoparticles ameliorate murine pre-eclampsia（胎盘趋向性VEGF mRNA脂质纳米粒改善小鼠先兆子痫）：该研究开发了一种针对胎盘的VEGF mRNA脂质纳米粒载体，有助于改善小鼠先兆子痫的状况，并为治疗妊娠相关疾病提供了新的技术平台。

【12】 Self-organized patterning of crocodile head scales by compressive folding（鳄鱼头部鳞片的自组织压缩折叠模式）：这篇研究探讨了鳄鱼头部鳞片的自组织过程，揭示了鳞片形成的机制，即通过机械压缩折叠来实现，而不是依赖基因调控。此研究对发育生物学、形态学等领域具有重要启示。

【13】 Large global-scale vegetation sensitivity to daily rainfall variability（全球尺度植物对日降雨变异性的敏感性）：该研究表明，全球范围内的植物生长与日降雨频率和强度的变化有密切关系，而不仅仅与年降雨总量有关。此发现对气候变化、生态学和农业气候适应性研究具有重要意义。

【14】 Structure of apolipoprotein B100 bound to the low-density lipoprotein receptor（载脂蛋白B100与低密度脂蛋白受体结合的结构）：这篇文章进一步分析了载脂蛋白B100与低密度脂蛋白受体结合的结构，为理解心血管疾病的病理过程及潜在治疗靶点提供了结构基础。

该研究通过冷冻电镜技术揭示了低密度脂蛋白（LDL）上载脂蛋白B100（apoB100）与低密度脂蛋白受体（LDLR）相互作用的详细结构。研究展示了apoB100在LDL上的结构以及它与LDLR结合时形成的复合物。这一结合涉及两个主要的接口：一个是由LDLR的小配体结合模块与apoB100的多个碱性区域形成的接口，另一个则是LDLR的β-螺旋结构域与apoB100的N端域之间的接口。研究还揭示了这两个接口如何共同作用于LDL二聚体的形成，以及LDLR如何在结合LDL与自我结合构象之间循环。此外，研究表明，已知的与高LDL胆固醇水平相关的apoB100或LDLR突变位点正位于这些结合接口处。这些发现为理解胆固醇代谢和相关疾病提供了新的结构性见解。

【15】 Strong-field quantum control in the extreme ultraviolet domain using pulse shaping（利用脉冲塑形实现极紫外领域的强场量子控制）：本研究探索了在极紫外波段通过脉冲塑形控制氦原子的量子行为，为量子控制技术的发展和应用开辟了新方向。

【16】 Structure and assembly of the dystrophin glycoprotein complex（肌营养不良症相关的Dystrophin–glycoprotein复合物的结构和组装）：这项研究深入揭示了Dystrophin-glycoprotein complex的结构及其组装过程，为肌肉疾病的治疗策略提供了基础。

【17】 Continuous collective analysis of chemical reactions（化学反应的连续集体分析）：这篇文章通过质量谱碎片化模式，为高通量化学合成实验的快速定量分析提供了分析条形码。这项技术为加速化学反应分析提供了新的工具，尤其对于大规模化学合成和药物发现具有重要应用价值。

【18】 Small-molecule inhibition of SARS-CoV-2 NSP14 RNA cap methyltransferase（小分子抑制SARS-CoV-2 NSP14 RNA帽甲基转移酶）：本研究报道了一种首个非共价小分子抑制剂，该抑制剂能够靶向SARS-CoV-2病毒的甲基转移酶NSP14，有效抑制病毒复制。此发现为抗新冠病毒治疗提供了新的靶点和药物设计思路。

【19】 Crosslinking intermodular condensation in non-ribosomal peptide biosynthesis（非核糖体肽合成中的交联模块间缩合反应）：研究利用位点选择性交联探针，揭示了Tyrocidine合成酶中缩合域与载体蛋白底物之间的关键相互作用，为非核糖体肽的生物合成机制提供了新的结构性见解。这一发现对于天然产物的合成和新型抗生素的开发具有重要意义。

【20】 The mechanism of mRNA cap recognition（mRNA帽结构识别机制）：该研究探讨了eIF4F亚基之间的变构通信，驱动mRNA帽结构的识别及随后的翻译激活过程。此机制的深入理解对于开发新的翻译调控策略和研究翻译相关疾病具有重要价值。

该研究利用单分子荧光成像系统，揭示了真核起始因子eIF4F在mRNA翻译起始过程中如何识别并激活mRNA。研究发现，eIF4F在mRNA的全长上随机采样，并通过亚基间的变构通讯驱动帽子结构的识别和后续的mRNA激活。实验表明，eIF4F的每个亚基在这一过程中扮演了不同的角色，并提出了一个模型，准确描述了mRNA激活的组成。这一模型为理解mRNA分子如何被区分以及其他RNA结合蛋白如何调控翻译起始的效率提供了一个普遍框架。

【21】 X-ray linear dichroic tomography of crystallographic and topological defects（X射线线性二向色性断层成像：结晶学和拓扑缺陷的研究）：本文提出了一种新的无损光谱方法——位相X射线线性二向色性定向断层成像，用于三维表征多晶和非晶材料中的晶内和晶间缺陷，提供纳米尺度的空间分辨率。这为材料科学中的微观缺陷研究提供了新的分析工具。

【22】 Haematological setpoints are a stable and patient-specific deep phenotype（血液学设定点是稳定的且特异性强的深度表型）：该研究表明健康成人的全血细胞计数指标在设定点周围高度调节，并且这些设定点在几十年内保持稳定。该发现为个体化医疗和精密医学提供了新的方向，能够帮助识别不同疾病的风险。

该研究通过分析来自学术医学中心的成千上万名多样化患者的数据，揭示了常规血常规（CBC）指标围绕稳定值或“设定点”波动，并且这些设定点是个体特异性的。研究发现，典型健康成人的九个CBC设定点在群体中具有明显差异，这些差异可以持续至少20年。血液学设定点反映了深层的生理表型，可用于研究获得性和遗传因素对血液学调节的影响以及其在健康成人中的变异。设定点与临床风险的显著变化相关，某些常见疾病的绝对风险（如心脏病、中风、糖尿病、肾病、骨质疏松）差异超过2%，而全因死亡的10年绝对风险差异超过5%。此外，设定点可为个体定义参考区间，个性化后续检查结果的解读。回顾性分析表明，设定点在评估糖尿病、肾病、甲状腺功能异常、缺铁和骨髓增生性肿瘤等常见病症时，提高了敏感性和特异性。研究表明，CBC设定点足够稳定且具有个体特异性，有助于实现精准医疗在健康成人中的应用。

【23】 Sacrificial capillary pumps to engineer multiscalar biological forms（牺牲性毛细管泵用于工程化多尺度生物形态）：文章介绍了一种利用基于镓的牺牲性毛细管泵生成多尺度生物结构的方法，适用于软性天然水凝胶中不同组织架构的制造。该技术为生物材料和组织工程领域提供了新的工具和思路。

【24】 Strong electron–phonon coupling in magic-angle twisted bilayer graphene（魔角双层石墨烯中的强电子-声子耦合）：通过角分辨光电子能谱技术，本文研究了超导性魔角双层石墨烯中的电子-声子耦合，发现超导性石墨烯中存在的平带副本，而在非超导性石墨烯中则不存在这一现象。这为拓扑材料和量子材料的研究提供了新的视角。

【25】 Formation of a low-mass galaxy from star clusters in a 600-million-year-old Universe（在60亿年宇宙中的星团形成低质量星系）：利用JWST（詹姆斯·韦伯太空望远镜）对一个600百万年古老宇宙中的低质量星系的观测，发现了被扩散弧包围的大规模星团。这一发现为研究早期宇宙中星系形成和演化提供了新证据。

【26】 Central control of dynamic gene circuits governs T cell rest and activation（动态基因回路的中心调控控制T细胞的休眠与激活）：这项研究揭示了通过特定的调节因子和动态基因回路，控制T细胞从休眠状态到激活状态的转换。这为免疫学、疾病研究及免疫治疗提供了新的见解。

【27】 A stable zeolite with atomically ordered and interconnected mesopore channel（具有原子级有序的互联介孔通道的稳定分子筛）：本文提出了一种新的铝硅酸盐分子筛ZMQ-1，具有独特的介孔-微孔通道结构，并表现出优异的热稳定性和水热稳定性。这一材料具有广泛的催化和吸附应用前景。

【28】 Nanoscale imaging and control of altermagnetism in MnTe（锰碲化物中的变磁性纳米尺度成像与控制）：该研究展示了对锰碲化物（MnTe）中的变磁性进行纳米尺度成像与控制的技术进展，为实验实现理论上预测的变磁性场提供了可能。这对量子材料的研究和未来的磁性存储技术具有深远影响。

【29】 In situ analysis reveals the TRiC duty cycle and PDCD5 as an open-state cofactor（原位分析揭示了TRiC的工作周期及PDCD5作为开放态辅因子）：研究发现TRiC分子伴侣在细胞内几乎全程工作，辅助折叠新合成的蛋白质。同时，发现PDCD5作为开放态的辅因子，参与这一过程。这一发现为理解细胞蛋白质折叠和相关疾病提供了重要线索。

该研究通过冷冻电子层析技术分析了人类细胞中分子伴侣蛋白TRiC（T复合体蛋白环复合物）的结构、构象动态和空间组织。研究揭示了TRiC的不同状态，包括开放型、闭合型、底物结合型和与前折叠蛋白（prefoldin）关联的状态，并在细胞内重构了其工作周期。开放型和闭合型的底物结合TRiC状态的丰度相当，闭合型TRiC底物簇的形成表明其空间组织性。翻译抑制未显著改变工作周期中间体的分布，但减少了所有状态的底物结合和簇的形成。研究还发现，程序性细胞死亡蛋白5（PDCD5）是TRiC的特异性结合物，主要与开放型TRiC结合，且与底物和前折叠蛋白结合的位点兼容。该研究支持TRiC在细胞内高占用率下折叠新合成蛋白的功能模型，揭示其在癌症和神经退行性疾病中的潜在功能障碍机制。

【30】 Quantum error correction below the surface code threshold（低于表面码阈值的量子误差纠正）：本文探讨了量子计算中表面码误差纠正的改进，发现量子误差纠正可以在低于表面码阈值的条件下有效执行。这对于量子计算的实际应用，尤其是在错误容忍和量子计算机的稳定性方面具有重要意义。

【31】 JWST sighting of decameter main-belt asteroids and view on meteorite sources（JWST对主带小行星的十米级观测及陨石源的研究）：使用詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）对主带小行星的观测，提供了关于这些小行星的新见解，并为研究陨石的来源提供了新的数据。这项研究对于行星科学和天体物理学有着重要的贡献。

以下是本期Nature封面内容：
https://www.nature.com/nature/volumes

第 636 卷第 8042 期，2024 年 12 月 12 日

消化物轨迹

第一批恐龙出现在大约2.3亿年前的化石记录中，但到2亿年前侏罗纪时期开始时，它们已经崛起并主宰了古代生态系统。Martin Qvarnström及其同事在本周的期刊中讨论了这一变化是如何发生的。研究人员利用消化物质的化石残骸（主要是粪便和呕吐物）重建了古代食物网。由此，他们能够估计脊椎动物的生态、大小和丰度的变化，这表明火山活动和气候变化的增加可能促进了更多样化的植物作为食物，从而推动了草食恐龙的多样化（如封面上艺术家的印象所示）。这反过来又导致了更大食肉物种的进化，结果到侏罗纪开始，生态系统由恐龙主导。

Nature期刊主编：

Magdalena Skipper（玛格达莱娜·斯基普尔）
自2018 年 5 月 2 日开始，遗传学家玛格达莱娜·斯基普尔成为这本拥有 150 多年历史的期刊的首位女性领导者。作为主编，玛格达莱娜领导《自然》杂志和研究编辑团队。她是一名遗传学家，拥有丰富的编辑和出版经验：自2001年起加入自然出版集团，曾任《自然遗传学评论》主编、《自然》杂志遗传学与基因组学高级编辑以及自然合作期刊执行编辑。在成为《自然》主编之前，她是《自然通讯》的主编。她在英国剑桥MRC分子生物学实验室研究性别决定，并在伦敦ICRF实验室（今CRUK）研究脊椎动物肠上皮的Notch信号传导。她对导师制、研究诚信以及开放和公平的研究实践充满热情。她是斯普林格·自然集团多样性、平等与包容的编辑倡导者。她担任牛津大学个性化医学中心咨询委员会成员以及国际同行评审与科学出版大会的顾问；她还是英国布拉瓦尼克青年科学家奖科学咨询委员会成员。她是国际科学理事会的研究员。玛格达莱娜目前在伦敦办公室工作。