原创 领研网 科研圈 2022-05-05 12:40
生物学
Biology
Mapping genomic loci implicates genes and synaptic biology in schizophrenia
大规模研究揭示精神分裂症的相关基因
（导读 领研网）精神分裂症具有一定遗传基础，但对于发挥作用的基因仍知之甚少。本研究对比了7万余名精神分裂症患者和24万余名非患者的基因组，发现有287个与精神分裂症相关的区域，并识别出其中120个可能导致精神分裂症的基因，大部分相关突变集中在神经元表达基因中。而且对于精神分裂症患者，神经元功能异常可能涉及多个脑区。[相关报道：里程碑！《自然》揭示迄今最清晰的精神分裂症遗传根源]
Rare coding variants in ten genes confer substantial risk for schizophrenia
十个基因中的罕见编码变体产生精神分裂症的巨大风险
（导读 领研网）罕见编码突变提供最直接证据证明基因功能与疾病发病机制之间的联系。本研究通过荟萃分析对比了24248名精神分裂症病例与97322名对照组个体的全外显子测序数据，发现10个基因中的超罕见编码变体（URVs）与精神分裂症显著相关，且风险值在3-50范围之内。这些基因在中枢神经系统中高表达，且与突触的形成、结构和功能相关。该结果表明常见和罕见遗传风险因子至少部分集中在相同的致病生物学过程中。[相关报道：2篇Nature+1篇Nat Genet｜殊途同归——精神分裂症中常见变异与罕见变异]
Somatic mutation rates scale with lifespan across mammals
体细胞突变率与哺乳动物的寿命成正比
（导读 领研网）除了人类以外正常组织内体细胞突变的速率和模式仍知之甚少。本研究对来自56名个体的208个肠隐窝进行全基因组测序，发现体细胞突变发生在所有物种中，以看似内源性突变过程为主，包括5-甲基胞嘧啶脱氨和氧化损伤。此外不同物种每年体细胞的突变速率差异显著，与物种寿命呈强烈反比关系。所有数据揭示了哺乳动物常见的突变过程，表示体细胞突变可能是衰老的影响因子之一。[相关报道：“长寿明星”为啥能活得久？16种动物提供抗癌与衰老的新线索]
Brain charts for the human lifespan
全生命周期的人脑发育图公布
（导读 领研网）本研究基于全球100多项研究中来自101 457名个体的123 984张大脑核磁共振图像数据，描绘了覆盖人类整个生命周期的大脑发育标准参考图，展示人类大脑在生命早期迅速扩张，随着生命的足迹而缓慢收缩的过程，同时未来可用于全年龄段的闹健康数字化评估和疾病诊断。不过该研究的数据以欧美和北美人群以及这些群体中欧洲裔个体为主，可能导致潜在的偏差。[相关报道：全年龄脑图发布——脑图成像在手，大脑密码我有]
Mapping human haematopoietic stem cells from haemogenic endothelium to birth
绘制从造血内皮到出生的人类造血干细胞图谱
（导读 阿金）由于无法确认人类造血干细胞（HSCs）在不同造血位点出现并成熟的情况，HSCs的发育过程仍待确认。本研究绘制出人类造血器官从最初的妊娠到出生的单细胞转录组图谱，发现HSC特征RUNX1+HOXA9+MLLT3+MECOM+HLF+SPINK2+在整个妊娠过程中将HSCs与祖细胞区分开来。使用空间转录组学和免疫荧光技术，研究人员在腹腔主动脉造血细胞群中可视化了HSCs的起源到成熟这一过程。该结果为深入理解HSCs成熟与功能提供新途径。[相关报道：造血干细胞发育图谱：“我是谁”、“我在哪”、“我来自哪里”]
Basis of narrow-spectrum activity of fidaxomicin on Clostridioides difficile
非达霉素对艰难梭菌窄谱活性的基础
（导读 阿金）非达霉素广泛用来治疗艰难梭菌（Cdiff）感染，但其在人类肠道微生物组学内窄谱活性的分子机制仍待阐释。本研究解析出与非达霉素结合Cdiff RNA聚合酶复合物的冷冻电镜结构，确认Cdiff RNA聚合酶的一个关键非达霉素结合决定因子，并且发现Cdiff RNA聚合酶中的一个单个残基是非达霉素窄谱活性的敏化元件。该结果为靶向人类重要病原体的药物设计提供新思路。[论文详细信息]
Molecular basis of receptor binding and antibody neutralization of Omicron
新冠病毒奥密克戎变异株的受体结合和抗体中和分子基础
（导读 阿金）本研究解析出新冠病毒奥密克戎变异株刺突蛋白在封闭和开放状态下的冷冻电镜结构，比G614菌株的对应物更紧凑，与奥密克戎残基取代诱导增强的原聚体间和S1-S2互作显著相关。封闭状态结构揭示了奥密克戎免疫逃避能力的构象机制。同时还捕捉到了奥密克戎S-ACE2复合物的三种状态，塑造了更有利的静电表面特征以及全面增强的S-ACE2互作。该结果为更有效的新冠疫苗研发提供新基础。[论文详细信息]
Antibody evasion properties of SARS-CoV-2 Omicron sublineages
新冠病毒奥密克戎变异株亚谱系的抗体逃逸特性
（导读 阿金）本研究探讨了新冠病毒奥密克戎变异株新型亚谱系的抗原特征，通过分析来自感染过野生型新冠病毒患者或者接受过现有mRNA疫苗接种个体的多克隆血清，发现针对BA.1+R346K和BA.2的中和活性显著丧失。奥密克戎三个亚谱系同样威胁到现有疫苗的效力。而且BA.2还可显著抵抗17种单克隆中和抗体。结果表明目前批准的单克隆抗体疗法无法覆盖奥密克戎变体的所有亚谱系。[相关报道：单克隆抗体bebtelovimab对奥密克戎各亚型有效]
Activation of STING by targeting a pocket in the transmembrane domain
通过靶向跨膜结构域中的口袋激活 STING
（导读 阿金）干扰素基因刺激因子（STING）是对抗DNA病毒或者细菌的先天免疫适应蛋白。本研究解析出结合C53和cGAMP的STING的冷冻电镜结构，揭示出一种稳定的低聚物结构，通过并排堆积形成，整体形状卷曲起来。C53与STING跨膜结构域中的神秘口袋结构相结合，触发跨膜螺旋体向外迁移，介导高阶低聚物的形成。该结果表明cGAMP和C53共同诱导STING表现更强大的活性。[论文详细信息]
CAR T cell killing requires the IFNγR pathway in solid but not liquid tumours
CAR T 细胞杀伤需要实体肿瘤而非液体肿瘤中的 IFNγR 通路
（导读 阿金）嵌合抗原受体疗法（CAR）对治疗血液系统恶性肿瘤的治疗效果明显，但对实体肿瘤的疗效欠佳。本研究对胶质母细胞瘤展开全基因组CRISPR敲除筛查，系统识别出一条潜在的耐药通路，发现干扰素-γ受体（IFNγR）信号传导通路中的基因缺失让胶质母细胞瘤以及其他实体肿瘤在体内和体外更能抵抗CAR T细胞的杀伤力。结果揭示了液体和实体肿瘤在与CAR T细胞的互作存在差异，提升T细胞和肿瘤细胞的结合互作可能提升实体肿瘤的应答。[相关报道：CAR T细胞的杀伤作用需要实体瘤中的IFNγR信号通路]
Nonlinear control of transcription through enhancer–promoter interactions
通过增强子-启动子相互作用对转录进行非线性控制
（导读 阿金）目前尚不清楚染色体的相互作用如何转化为转录输出。本研究将增强子定位在与固定启动子相对的密集染色体位置上，测量了启动子输出以及最低调控和结构复杂程度的基因组区域内的相互作用。定量分析表明增强子的转录效果取决于其与通过非线性关系接触启动子的概率。非线性可能源于单个细胞内增强子-启动子的瞬时互作翻译为更慢的启动子暴发动力学。同时增强子强度可能还决定了转录的绝对水平。[论文详细信息]
Structure of active human telomerase with telomere shelterin protein TPP1
具有端粒保护蛋白TPP1活性的人类端粒酶结构
（导读 阿金）人类端粒酶是RNA-蛋白质复合物，其活性是癌症进程、干细胞更新和细胞衰老的决定因子。本研究端粒酶逆转录酶（TERT）和端粒酶RNA（TER）的人类端粒酶催化核心冷冻电镜结构，以及含有保护蛋白TPP1的端粒酶冷冻电镜结构。TPP1与TERT独有的端粒酶N端结构域（TEN）和端粒酶RAP基序（TRAP）形成的结构化界面定义了对招募和激活的要求。同时参与基板与端粒DNA处理的TERT和TER元件在结构上很大程度与四膜虫端粒酶中的同源。该结果强调了TER-TERT和TPP1相互作用对端粒酶活性、招募以及作为药物靶点的重要性。[论文详细信息]
材料科学
Materials Science
Revitalizing interface in protonic ceramic cells by acid etch
通过酸腐蚀活化质子陶瓷电池界面
（导读 阿金）质子陶瓷电化学电池能够在600°C一下运行。本研究表明低温处理的氧电极-电解质界面之间接触不充分容易降低电化学电池的使用效率。因此研发出一套简单的酸处理，可有效活化高温退火电解质表面，改进电化学性能和稳定性。得到的电池可在350°C的低温运行，最大功率密度在600℃时可以达到1.62W/cm²。该结果强调了陶瓷电化学器件中界面工程化的重要作用。[论文详细信息]
Triplet fusion upconversion nanocapsules for volumetric 3D printing
基于三重态融合的上转换纳米胶囊实现体积3D打印技术
（导读 陈欣桐）基于双光子吸收的体积3D打印技术所需的激光能量限制了其在纳米尺度外的应用。本文提出应用三重态融合上转换技术进行打印，以低于4mW的连续波激发，通过微囊化和配体溶解使树脂发生上转换，利用激子控制阈值以实现单体素或平行打印。该方法所需的能量密度低比双光子打印所需密度低多个数量级。[相关报道：哈佛、MIT团队打造“真正的3D打印技术”]
物理学
Physics
A quantum processor based on coherent transport of entangled atom arrays
基于纠缠原子阵列相干传输的量子处理器
（导读 阿金）在量子处理器内设计量子比特之间可编程的并行操作，是构建可扩展量子信息系统的关键。本研究展示一种具备动态、非局域连接性的量子处理器，其中纠缠的量子比特以高度并行的方式在两个空间维度间相干传输。该方法使用到光镊捕获并传输的中性原子阵列，超精细状态用来作为鲁棒的量子信息储存，而受激发进入Rydberg状态则用于生成纠缠态。该成果为实现在可扩展量子处理、模拟以及计量学的应用提供新途径。[论文详细信息]
Multi-qubit entanglement and algorithms on a neutral-atom quantum computer
中性原子量子计算机上的多量子比特纠缠和算法
（导读 阿金）量子门控的量子计算机模型有潜力解决复杂的计算问题。本研究展示了可编程量子门控中性原子计算机模型中的若干量子算法，其架构基于使用经扫描整个二维量子比特阵列的紧密聚焦的光束实现单个原子的单次寻址。展示的算法包括至多6个量子比特的GHZ纠缠态、化学问题的量子相位估计以及最大切割图像问题的量子近似优化算法。所有结果强调了中性原子量子比特阵列处理可编程量子计算的能力。[论文详细信息]
Quantum state preparation and tomography of entangled mechanical resonators
纠缠机械谐振器的量子态制备和断层扫描
（导读 阿金）精确设计的机械谐振器能保持时间、过滤信号并感知运动，成为当今技术领域不可或缺的重要组成。本研究使用超导量子比特调控并读出一对纳米机械谐振器的量子态。该器件能够进行快速量子比特-机械交换操作，用来明确操控机械态。同时还展示了制备出的非经典和机械纠缠态的断层扫描图。该结果向实现基于反馈的量子声学处理器运行迈进一步。[论文详细信息]
Light-induced ferromagnetism in moiré superlattices
莫尔超晶格中的光诱导铁磁性
（导读 阿金）载流子间的多体相互作用是相关物理学的核心。本研究报告了光学激发可高度调谐莫尔捕获载流子的自旋-自旋相互作用，导致WS2/WSe2莫尔超晶格中铁磁序的出现。所观察到的现象指向光激发激子介导莫尔捕获空穴间的交换偶联的机制。这一相互作用要比直接偶联的距离更长，因此在稀释的空穴领域内也会出现磁序。该发现给莫尔量子物质的多体哈密顿量提供了一个动态调谐旋钮。[论文详细信息]
其他
【Astronomy-天文】Localized thermonuclear bursts from accreting magnetic white dwarfs
吸积的磁性白矮星发生局部热核爆发
（导读 领研网）在双星系统中，白矮星从邻近的伴星出吸取氢，氢落在白矮星表面迅速发生聚变称为氦，造成新星现象。本研究通过NASA的凌星系外行星巡天卫星（TESS）发现一些相对小型的新星爆发事件，爆发范围主要在恒星体磁极，每次需燃烧相当于35亿个金字塔质量的物质。由于爆发限于星体部分区域，持续仅数小时，科学家称之为微新星。[相关报道：天文学家发现了一种新的恒星爆发模式]
【 Fisheries Science-水产科学】Global seasonal forecasts of marine heatwaves
海洋热浪的全球季节性预报
（导读 阿金）海洋热浪会干扰海洋生态系统，其显著的生态和社会环境影响给海洋资源管理带来极大挑战。本研究使用大型多模型数据集合，汇总了全球气候评估数据，用来评估未来一年内海洋热浪预测情况。结果发现海洋热浪的起始、强度和持续时长具有可预测性，根据区域、季节和大规模气候模型状态，可以提前1至12个月提供可能的有效预测。结果强调了运行海洋热浪预测系统的重要性。[论文详细信息]
【Geoscience-地球科学】A plume origin for hydrous melt at the lithosphere–asthenosphere boundary
岩石圈-软流圈边界处含水熔体的羽流起源
（导读 阿金）板块构造需要岩石圈-软流圈边界（LAB）下的低粘度层，但其韧性转变起源仍有争议。本研究将地幔融入挥发物质的实验限制参数化与贝叶斯电阻反演率相结合，将其用于科科斯板块下LAB通道的大地电磁数据敏感度，结果发现导电通道或者需要异常大量的熔体部分以及中等含量的挥发物质，或者中等含量的熔体部分以及异常大量的挥发物质成分，取决于地幔温度。该结果表明地幔羽流会填充LAB通道中富含挥发物质的熔体。[论文详细信息]
【Climate-气候】Climate effects on archaic human habitats and species successions
与古气候相关的古人类分布
（导读 领研网）本研究表明在过去200万年历，古人类分布受到地球气候变化的严重影响，在更新世早期古人类在气候变异率较弱的环境中定居，到了更新世末期开始在全世界流浪，能够适应各种气候条件。此外，30万年至40万年前南非和欧亚大陆的气候波动可能导致海德堡人分别向智人和尼安德特人的演化转变。[论文详细信息]
