生物学
Biology
Microfluidic chain reaction of structurally programmed capillary flow events
结构编程的毛细管流动事件的微流体链式反应
（导读 阿金）微流控（微流体芯片实验室）将实验室基本操作集成在微米尺度芯片上，但在实际应用中仍依赖于笨重的辅助设备。本研究设计出一种微流体链式反应（MCR），通过3D打印技术构建芯片，由纸泵提供自由能，自动执行液体处理算法。该MCR无需额外设备，在原位结构上编码程序，形成多功能芯片上实验室，在液体处理和即时诊断方面应用范围广。
A natural mutator allele shapes mutation spectrum variation in mice
自然突变等位基因塑造小鼠的突变谱变化
（导读 阿金）尽管种系突变率和谱系在物种内和物种间有所不同，但突变率的常见遗传修饰因子尚未在自然中被识别出。本研究使用称作BXD的重组近交小鼠品系寻找影响种系突变生成的位点，这些小鼠品系来自实验室C57BL/6J （B单倍型）和DBA/2J（D单倍型）品系后代。结果发现在4号染色体定量性状基因座上，遗传D单倍型的小鼠比遗传B单倍型的小鼠积聚的C>A种系突变率高50%。而且B和D定量性状基因座单倍型编码不同的Mutyh等位基因。该结果提供证据证明常见的基因变异调控模型动物物种体内的种系突变生成。
Genetic and chemotherapeutic influences on germline hypermutation
遗传和化疗对生殖细胞超突变的影响
（导读 阿金）种系突变产生各种演变的基因变异，也是遗传疾病的原因。而父母年龄是个体基因组中新种系突变数量的主要决定因素。本研究分析了拥有罕见遗传疾病的21879个家庭的全基因组序列，识别出12个具有超突变基因组的个体。在大部分家庭中，过度突变来自父亲。两个家庭拥有种系超突变的基因驱动因子，而其父亲携带DNA修复基因中的破坏性基因变异。结果表明超突变相当罕见，而过度突变数量相对较少，拥有超突变基因组的大部分个体不会发展出遗传疾病。
Young CSF restores oligodendrogenesis and memory in aged mice via Fgf17
年轻的 CSF 通过 Fgf17 恢复老年小鼠的少突胶质细胞生成和记忆
（导读 一晴）脑脊液(CSF)构成脑细胞的直接环境，为脑细胞提供营养化合物。研究发现将年轻的脑脊液直接注入年老的大脑可以改善记忆功能。对海马的无偏性转录组分析发现少突胶质细胞对这种恢复后的脑脊液环境最敏感。年轻的脑脊液能促进老年海马和原代培养的少突胶质细胞祖细胞(OPC)的增殖和分化。血清反应因子(SRF)是暴露于年轻脑脊液后OPC增殖的中介。在脑脊液中灌注成纤维细胞生长因子17 (Fgf17)足以诱导老年小鼠的OPC增殖和长期记忆巩固，而阻断Fgf17则损害年轻小鼠的认知功能。这些发现表明年轻的脑脊液具有返老还童的能力，并确定Fgf17是在衰老的大脑中恢复少突胶质细胞功能的关键靶点。[相关报道：注入年轻的脑脊液，大脑就能“返老还童”？]
Left–right symmetry of zebrafish embryos requires somite surface tension
斑马鱼胚胎的左右对称需要体节表面张力
（导读 阿金）脊椎动物的体轴会周期性分割成两边对称的体节对。本研究表明在斑马鱼胚胎中，初始体节前后长度和位置都不精确，许多体节对最终形成左右不对称结构。而前后长度的调节是体节形状改变的结果，调节机制受到体节表面张力的促进。干扰涉及表面张力的分子会抑制长度调节。结果表明组织表面张力提供一种通用机制以调节形状，确保组织在发育胚胎中的精确性和对称性。
Phage anti-CBASS and anti-Pycsar nucleases subvert bacterial immunity
噬菌体抗 CBASS 和抗 Pycsar 核酸酶破坏细菌免疫
（导读 阿金）噬菌体使用多种策略对抗宿主CRISPR和限制性修饰系统，但目前尚未清楚其逃避CBASS和Pycsar免疫的机制。本研究表明噬菌体编码抗CBASS（Acb）和抗Pyscar（Apyc）蛋白，通过特异性降解激活宿主免疫的环核苷酸信号来抵消宿主的防御机制。研究人员发现来自噬菌体T4的Acb1和来自噬菌体SBSphiJ的Aphyc1是不同免疫逃逸蛋白家族的基本组成。Acb1和Apyc1阻断下游效应子活性，保护CBASS和Pycsar的防御体系。该结果揭示了噬菌体生物学中关键的免疫逃逸机制。
Group A Streptococcus induces GSDMA-dependent pyroptosis in keratinocytes
A组链球菌在角质形成细胞中诱导GSDMA依赖性焦亡
（导读 一晴）Gasdermins (GSDMs)是一类在细胞死亡过程中的细胞膜成孔因子。本研究发现链球菌GAS分泌的一种蛋白酶毒力因子SpeB会诱导GSDMA依赖性的焦死亡。GSDMA的SpeB裂解释放出一个活性的氨基末端片段，可以插入膜形成裂解孔。GSDMA在GAS侵袭性皮肤感染的免疫防御中起关键作用。此外，GSDMs可以独立于宿主调控因子作为外源蛋白酶的直接传感器。结果表明，GSDMA可以发挥类似于保卫蛋白的作用，直接检测存在严重感染威胁的微生物的毒性活动。
Landscape of helper and regulatory antitumour CD4+ T cells in melanoma
黑色素瘤中辅助性和调节性抗肿瘤 CD4+ T 细胞图谱
（导读 阿金）在肿瘤微环境中，CD4+ T细胞可促进或抑制抗肿瘤应答，但癌症如何利用生理过程实现免疫逃逸仍待解释。本研究对浸润人类黑色素瘤标本的CD4+ T细胞表型与肿瘤特异性展开深度分析，发现黑色素瘤细胞通过识别HLA II类限制性新抗原以及HLA I类限制性肿瘤相关抗原直接诱导耗竭的细胞毒性CD4+ T细胞。分析数据揭示了黑色素瘤中浸润型CD4+ T细胞景观，指出了其中有利于HLA II类阳性黑色素瘤的免疫逃逸机制。
Selective inhibition of miRNA processing by a herpesvirus-encoded miRNA
疱疹病毒编码的 miRNA 选择性抑制 miRNA的处理过程
（导读 阿金）疱疹病毒掌控着宿主细胞调节和免疫逃逸能力，提高感染性，终身潜伏与重新激活能力。本研究识别出病毒小分子RNA（miRNA）介导宿主miRNA处理过程的抑制，作为一种细胞机制在人类疱疹病毒6A（HHV-6A）干扰线粒体架构、逃避宿主天然防御机制、驱动病毒从潜伏切换到感染状态时发挥作用。病毒编码的miR-aU14选择性抑制多种miR-30家族成员的处理过程。结果表明miRNA介导的miRNA抑制是通用的细胞机制，因此靶向miR-aU14将成为预防疱疹病毒重新激活的治疗新策略。
Nonlinear mechanics of human mitotic chromosomes
人类有丝分裂染色体的非线性力学
（导读 阿金）目前尚不完全清楚有丝分裂染色体的结构组织。本研究介绍一种基于光学捕获和操控的人类染色体组织探索流程，在严格可控实验条件下实现细胞分裂中期天然染色体的高分辨率力测量和荧光成像。研究人员使用该方法发现在增加机械负荷的情况下，染色体表现出非线性僵化行为，并提供证据证明TOP2A发挥作用保持染色体的紧凑性。该方法为调查正常或疾病相关染色体结构与动态学提供新途径。
Design of protein-binding proteins from the target structure alone
仅通过靶点结构设计蛋白质结合蛋白
（导读 阿金）结合靶点蛋白表面特定位点的蛋白质设计仍具挑战。本研究描述一种通用解决方案，首先探索可能结合模式的广泛空间，选择出蛋白表面区域，然后在最理想的结合模式附近进行强化搜索。研究人员将结合蛋白的从头设计与12种具有不同形状和表面特性的各种蛋白靶点结合，展示了该方法的广泛适用性。而生物物理表征证明结合因子具有超稳定性，表现出纳摩尔至皮摩尔的亲和力。该结果为靶向设计适用于治疗与诊断的结合蛋白提供新途径。[相关报道：设计蛋白质药物或许从未如此简单！人造蛋白再迎突破]
Structural basis of NPR1 in activating plant immunity
NPR1激活植物免疫的结构基础
（导读 领研网）植物蛋白NPR1对保护被子植物免遭多种病虫害侵袭起到至关重要的作用。本研究首先通过冷冻电镜提供了NPR1的初步结构，随后根据这些信息团队为进一步的晶体学研究准备蛋白质材料，最终获得NPR1及关键功能区域的高分辨率图像。[相关报道：保卫作物安全的关键蛋白，终于揭开神秘面纱]
USP14-regulated allostery of the human proteasome by time-resolved cryo-EM
冷冻电镜解析人类蛋白酶体的 USP14 调节变构
（导读 领研网）蛋白酶体功能紊乱，与癌症、神经退行性疾病、免疫疾病等一系列人类疾病有关。本研究解析出蛋白酶体的一个主要调控分子——去泛素化酶USP14与26S泛素底物复合物的冷冻电竞结构，捕获了USP14-26S复合体降解多泛素化底物过程的13种不同功能中间状态的高分辨率非平衡构象。该成果对于发现靶向药物意义重大。[相关报道：北大毛有东团队《自然》发文，突破性技术破解蛋白质降解关键机制]
物理学
Physics
Direct observation of the dead-cone effect in quantum chromodynamics
首次直接观测到粒子物理中的“死锥”效应
（导读 领研网）夸克在粒子对撞机中碰撞后会释放胶子，而在胶子飞行方向周围形成胶子发射被抑制的区域，即“死锥”。本研究通过在LHC中应用最先进的分析技术对质子-质子碰撞的大样本进行分析，识别出研究人员最终识别出粲夸克产生的喷流，并追溯粲夸克发射胶子的整个过程。通过比较通过比较粲夸克和胶子以及无质量夸克的胶子发射模式，发现了粲夸克发射过程中的死锥。该结果可能提供一种测量夸克质量的方法。
Polariton Bose–Einstein condensate from a bound state in the continuum
连续体中束缚态的极化子玻色-爱因斯他凝聚体
（导读 阿金）连续体中的束缚态（BICs）是独特的拓扑态，但其作为理论上具有无限寿命的拓扑保护态的潜力仍有待开发。本研究表明，由于BIC独特的非辐射特性，在BIC中出现极化子的非平衡玻色-爱因斯坦凝聚态。BIC的超长寿命与波导几何紧密限制相互结合，能实现凝聚态的超低阈值密度。通过连接玻色子凝聚态和对称保护辐射本征模态，研究人员揭示了赋予宏观量子态拓扑特性的方法。该结果为在集成器件中实现节能极化子凝聚态提供新途径。
Observation of a molecular bond between ions and Rydberg atoms
观察离子和里德伯原子之间的分子键
（导读 阿金）里德伯原子可形成不同寻常的分子键类型。本研究观测到一种新的分子离子类型，其基于离子电荷与键长为数毫米的里德伯原子翻转诱导的偶极子之间的相互作用。研究人员测量了振动谱，并使用高分辨率离子显微镜解析出分子键长度与角度排列。超长的分子键导致极低的分子动力学。这些结果为深入研究分子动力学的时空效应开辟新道路。
Microcomb-driven silicon photonic systems
微腔光梳驱动的硅光子系统
（导读 阿金）目前在硅基光电子芯片上研发多路并行的硅基光源仍具挑战。本研究通过半导体激光器泵浦集成微腔光频梳，结合成熟可靠的硅基光电子集成解决方案，完成大规模集成系统的高效并行化，实现T比特速率微通信和亚GHz微波光子信号处理。该成果有望应用于数据中心、5/6G通信、自动驾驶、光计算等领域。
化学
Chemistry
Programmable heating and quenching for efficient thermochemical synthesis
用于高效热化学合成的可编程加热和淬火
（导读 阿金）传统的热化学合成在改进合成速率、选择性、催化剂稳定性和节能等方面面临诸多挑战。本研究报告一种非平衡连续合成技术，通过可编程的电流在高温和低温之间快速切换反应，实现脉冲加热和淬火。快速淬火保证高选择性和良好的催化剂稳定性，同时降低平均温度节省能耗。该结果为实现高效的非平衡热化学合成提供了新模型。
Intermolecular [2π+2σ]-photocycloaddition enabled by triplet energy transfer
三重态能量转移实现分子间[2π+2σ]-光环加成
（导读 阿金）在光化学[2+2]-环加成反应过程中，两个烯烃亚基成环形成两个碳-碳σ-键。本研究报告一种分子间[2+2]-光环加成反应，使用双环[1.1.0]丁烷（BCB）作为2σ-电子反应物，并由可见光介导的三重态能量转移催化实现光环加成反应。该策略为先前无法获得的结构基序提供新途径。
Synergistic HNO3–H2SO4–NH3 upper tropospheric particle formation
HNO3–H2SO4–NH3协同形成上对流层颗粒
（导读 阿金）高空上对流层中的新颗粒是全球云凝聚核（CCN）的主要来源。本研究表明硝酸、硫酸和氨三者协同形成颗粒，形成速度超过这三个成分中任意两个成分形成的速度。而这一机制的重点在于氨的含量。一旦颗粒形成，氨与大量硝酸共同凝聚足以促进CCN的快速生长。该模型确认了氨在亚洲季风中的转换作用，驱动HNO3–H2SO4–NH3在上对流层的快速成核。
其他
【Climate change-气候变化】Expanding ocean food production under climate change
在气候变化环境下扩大海洋食物生产
（导读 阿金）海产品的真正未来取决于人类对气候变化的响应措施。本研究调查了在气候变化背景下渔业和海水养殖的协调变革是否增加海产品人均生产，结果发现适应气候变化的渔业变革措施非常必要，但不足以维持全球海产品人均生产。而可持续海水养殖具有增加人均海产品的巨大潜力。与此同时减少排放有助于减少不平等现象，增加变革效果，控制风险。该结果揭示了面对气候变化带来的调账，为满足不断增长的食物需求，海洋必须生产更多食物。
【Astronomy-天文】A trail of dark-matter-free galaxies from a bullet-dwarf collision
矮星碰撞后无暗物质星系踪迹
（导读 阿金）NGC 1052星团中超扩散星系DF2和DF4拥有异常特征：富集明亮的大型球状星团，极低速度的色散等。本研究表明DF2和DF4的视距与径向速度符合约80亿年前一次矮星碰撞后融合形成的结果。此外，DF2和DF4属于某一大型低光度天体群中的线性亚结构部分。研究人员推测它们所有都源自同一事件，最终形成无暗物质踪迹的星系。
转自：科研圈
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