本期研究

1. 来自12γ-射线星系高达1.4千兆电子伏的超高能光子【曹臻@中国科学院】

2. 多模固态量子存储器的电信预示纠缠

3. 两个吸收量子存储器间的预示纠缠分布【郭光灿@中国科学技术大学】

4. WSe2/MoSe2异质双层膜中的三极管

5. 钙钛矿型太阳能电池有机夹层的CO2掺杂

6. 六方氮化硼的本征增韧与稳定裂纹扩展

7. 界面水对外加电场的不对称响应

8. 温带湖泊大面积缺氧

9. 在埃塞俄比亚和马拉维，谷物的营养质量在地理空间上各不相同

10. 一个高质量的倭黑猩猩基因组完善了对原始人类进化的分析

11. 当舌头到达并错过目标时，与皮质相关的校正

12. 抑制TMEM16蛋白的药物可阻断SARS-CoV-2突波诱导的合胞体

13. 感觉神经元衍生的TAFA4促进巨噬细胞组织修复功能

14. 老化的免疫系统驱动实体器官的衰老和衰老

15. 基于AI的病理学预测未知原发癌的起源

16. 细菌感染期间RNF213对脂多糖的泛素化

17. MIR-NAT抑制MAPT翻译并帮助神经变性中的蛋白质稳态

18. 哺乳动物RNA聚合酶Ⅱ预启动复合物的结构

19. 人类介体-RNA聚合酶II预启动复合物的结构

封面：量子网络在远程互联节点上分发和存储纠缠的能力将使量子通信、量子传感或分布式量子计算等应用成为可能。在本周的期刊中，Hugues de Riedmaten和他的同事展示了两个远程固态量子存储器之间的纠缠。在两个存储器之间探测到一个光子就预示着这种纠缠，并在存储器晶体中存储长达25微秒。此外，该装置使用波长适合光纤电信网络的光子，这为利用现有电信基础设施运行量子网络和量子中继器提供了可能性。封面图像提供了系统的艺术诠释。这两个晶体被连接到一个电信光纤网络，预示纠缠的光子（在中心）产生了两种可能性，以相互重叠的镜像表示，其中一个晶体处于激发态。在本期的相关工作中，李传峰和他的同事们提出了两个相距3.5米的量子存储器之间的双光子纠缠。

12. 抑制TMEM16蛋白的药物可阻断SARS-CoV-2突波诱导的合胞体

Drugs that inhibit TMEM16 proteins block SARS-CoV-2 spike-induced syncytia

COVID-19是一种具有独特特征的疾病，包括肺血栓形成，频繁腹泻，炎症反应异常激活以及与肺泡水肿一致的肺功能快速恶化。这些发现的病理基础仍然未知。在这里，我们显示COVID-19患者的肺部含有形态异常和频繁多核化的感染肺细胞。这些合胞体的产生是由细胞质膜水平上SARS-CoV-2刺突蛋白的激活引起的。在这些观察的基础上，我们用3000多种批准的药物进行了两次基于显微镜的高含量筛选，以寻找尖峰驱动合胞体的抑制剂。我们集中于鉴定抑制尖峰介导的细胞融合的83种药物，其中几种属于确定的药理学类别。我们将注意力集中在有效的药物上，这些药物也可以防止病毒复制和相关的细胞病变。最有效的分子之一是抗蠕虫药物氯硝柳胺，它通过抑制TMEM16F（也称为八环素6）的活性，显着减弱了尖峰表达细胞中的钙振荡和膜电导，钙激活的离子通道和scramblase，负责磷脂酰丝氨酸在细胞表面的暴露。这些发现提示了COVID-19疾病发病机制的潜在机制，并支持氯硝柳胺用于治疗的再利用。

 13. 感觉神经元衍生的TAFA4促进巨噬细胞组织修复功能

Sensory neuron-derived TAFA4 promotes macrophage tissue repair functions

炎症是对组织损伤的防御反应，需要严格调节以防止愈合受损。组织驻留巨噬细胞在组织修复中起关键作用，但在愈合过程中调节炎症和促修复巨噬细胞反应之间平衡的精确分子机制仍然知之甚少。在这里，我们展示了感觉神经元在促进巨噬细胞组织修复功能中的主要作用。在晒伤样小鼠皮肤损伤模型中，条件性消融表达G的感觉神经元αi相互作用蛋白（GINIP）导致组织再生缺陷和皮肤纤维化。阐明潜在的分子机制揭示了神经肽TAFA4的关键作用，神经肽TAFA4由C-低阈值机械感受器（GINIP+神经元的子集）在皮肤中产生。TAFA4直接在体外调节巨噬细胞的炎症特征。在Tafa4缺陷小鼠中的体内研究显示Tafa4在UV诱导的皮肤损伤后促进真皮巨噬细胞产生IL-10。该TAFA4-IL-10轴还确保IL-10+TIM4+真皮巨噬细胞的存活和维持，减少皮肤炎症并促进组织再生。这些结果揭示了由神经肽TAFA4驱动的神经免疫调节途径，其促进巨噬细胞的抗炎功能并防止组织损伤后的纤维化，并且可以导致炎性疾病的新治疗观点。

 14. 老化的免疫系统驱动实体器官的衰老

An aged immune system drives senescence and ageing of solid organs

免疫系统的衰老或免疫衰老会导致老年人的发病率和死亡率。为了确定免疫系统衰老对机体衰老的贡献，我们在这里选择性地删除了编码关键DNA修复蛋白的Ercc1，在小鼠造血细胞中增加内源性DNA损伤的负担，从而仅在免疫系统中衰老。我们显示Vav-iCre+/−;Ercc1−/fl小鼠成年后健康，然后表现出免疫衰老的过早发作，其特征在于特定免疫细胞群的消耗和衰老以及免疫功能受损，类似于野生型小鼠衰老期间发生的变化。值得注意的是，非淋巴器官也表现出衰老和损伤增加，这表明衰老的老年免疫细胞可以促进全身衰老。Vav-iCre脾细胞的移植+/−;Ercc1−/将fl或老年野生型小鼠转入年轻小鼠中诱导反式衰老，而年轻免疫细胞的移植减弱衰老。Vav-iCre的治疗+/−;Ercc1−/具有雷帕霉素的fl小鼠减少了免疫细胞中的衰老标志物并改善了免疫功能。这些数据表明，衰老免疫系统在驱动全身衰老中具有因果作用，因此代表了延长健康衰老的关键治疗靶点。

 15. 基于AI的病理学预测未知原发癌的起源

AI-based pathology predicts origins for cancers of unknown primary

未知原发性（CUP）起源的癌症是一组神秘的诊断，其中无法确定肿瘤起源的主要解剖部位。这提出了相当大的挑战，因为现代治疗方法主要针对原发性肿瘤。最近的研究集中在使用基因组学和转录组学来鉴定肿瘤的起源。然而，基因组测试并不总是进行，并且在资源匮乏的环境中缺乏临床渗透性。在这里，为了克服这些挑战，我们提出了一种基于深度学习的算法-通过深度学习（TOAD）进行肿瘤起源评估-可以使用常规获得的组织学幻灯片为原发肿瘤的起源提供鉴别诊断。我们使用具有已知主要起源的肿瘤的整张幻灯片图像来训练同时将肿瘤识别为原发性或转移性并预测其起源部位的模型。在我们已知主要来源的肿瘤测试集中，该模型达到了0.83的前1位准确度和0.96的前3位准确度，而在我们的外部测试集中，它达到了0.80的前1位和前3位准确度和0.93。我们进一步策划了317例CUP的数据集，对其进行了鉴别诊断。我们的模型预测得出61%的案例一致，而前三名的协议为82%。TOAD可以用作辅助工具，为转移性肿瘤和杯子的复杂病例分配鉴别诊断，并且可以与辅助检查和广泛的诊断工作结合使用或代替辅助检查以减少CUP的发生。

 16. 细菌感染期间RNF213对脂多糖的泛素化

Ubiquitylation of lipopolysaccharide by RNF213 during bacterial infection

泛素化是真核生物中广泛存在的翻译后蛋白质修饰，标志着侵入细胞质的细菌作为抗菌自噬的载体。细菌上泛素化底物的身份尚不清楚。在这里，我们显示侵入胞质溶胶的沙门氏菌上的泛素外壳是通过E3泛素连接酶RNF213连接蛋白质底物，细菌脂多糖（LPS）的脂质a部分的泛素化形成的。RNF213是moyamoya病的危险因素，moyamoya病导致中风的supraclinoid颈内动脉进行性狭窄（特别是在儿童中）。RNF213限制细胞溶质沙门氏菌的增殖，对于产生细菌泛素涂层，直接（通过LPS的泛素化）和间接（通过募集LUBAC，LUBAC是将M1连接的泛素链添加到预先存在的泛素涂层上的下游E3连接酶）。在缺乏RNF213的细胞中，细菌不吸引泛素依赖性自噬受体或诱导抗菌自噬。LPS对侵入胞质溶胶的沙门氏菌的泛素化需要RNF213的动力蛋白样核心，但不需要其RING结构域。相反，LPS的泛素化依赖于E3壳中的RING结构。我们得出这样的结论：泛素化延伸到蛋白质底物之外，并且LPS的泛素化触发细胞自主免疫，并且我们假设除LPS之外的非蛋白质物质也可能变得泛素化。

 17. MIR-NAT抑制MAPT翻译并帮助神经变性中的蛋白质稳态

MIR-NATs repress MAPT translation and aid proteostasis in neurodegeneration

人类基因组表达数千种天然反义转录物（NAT），可以调节表观遗传状态，转录，RNA稳定性或其重叠基因的翻译。在这里，我们描述了MAPT-AS1，一种在灵长类动物中保守的富含大脑的NAT。包含嵌入的哺乳动物全散在重复序列（MIR），它通过与MAPT mRNA内部核糖体进入位点竞争核糖体RNA配对来抑制tau翻译。MAPT编码tau，tau是稳定轴突微管的神经元内在无序蛋白（IDP）。过度磷酸化，易于聚集的tau形成tau蛋白病的标志性内含物。MAPT突变导致家族性额颞叶痴呆，形成MAPT H1单倍型的常见变异是许多tau蛋白病和帕金森病的重要危险因素。值得注意的是，MAPT-AS1或来自MAPT-AS1（包括MIR）的最小必需序列的表达降低，而沉默MAPT-AS1表达增加神经元tau水平，并且与人脑中的tau病理学相关。此外，我们鉴定了许多具有嵌入的MIR（MIR-NAT）的其他NAT，其在与神经变性和/或编码IDP相关的编码基因中过量表达，并且证实了MIR-NAT介导的一种这样的基因PLCG1的翻译控制。这些结果证明了MAPT-AS1在tau蛋白病中的关键作用，并揭示了MIR-NAT对IDPs6的严格控制翻译的潜在广泛贡献，特别是与神经变性中的蛋白质稳态相关。

 18. 哺乳动物RNA聚合酶Ⅱ预启动复合物的结构

Structures of mammalian RNA polymerase II pre-initiation complexes

转录的起始是哺乳动物细胞分化和发育过程中基因活性调节的重点。为了启动转录，RNA聚合酶II（Pol II）与一般转录因子组装成启动子DNA的预启动复合物（PIC）。以前的工作提供了酵母和人类 PIC的分子结构以及由一般转录因子TFIIH开放DNA的拓扑模型。在这里我们报道了PIC的高分辨率低温电子显微镜结构，包括人类和家蝇Pol II，与人类Pol II的同源性为99.9%。我们在2.5-2.8处测定了PIC与封闭和开放启动子DNA的结构Å 解析，并解析TFIIH的结构在2.9-4.0Å 解析度。我们在易位前和易位后状态捕获TFIIH易位酶XPB，并显示XPB诱导并传播DNA扭曲，以启动TATA盒下游约30个碱基对的DNA开放。我们还提供证据表明DNA开放分两步发生，并导致TFIIH从核心PIC分离，这可能会阻止DNA扭曲并启动RNA链。

 19. 人类RNA聚合酶II预启动复合物的结构

Structure of the human Mediator–RNA polymerase II pre-initiation complex

 Mediator是一种保守的共激活因子复合物，能够在真核基因上调节转录的起始。Mediator由转录激活因子募集并结合起始前复合物（PIC）以刺激RNA聚合酶II（Pol II）的磷酸化。和启动子逃脱。在这里，我们准备了人类介体的重组版本，重构了50个亚基的介体-PIC复合物，并通过冷冻电子显微镜确定了复合物的结构。Mediator的头部模块接触Pol II的茎和一般转录因子TFIIB和TFIIE，类似于在酵母的相应复合体中观察到的Mediator-PIC相互作用，。后生动物亚基MED27–MED30与MED14和MED17中的暴露区域相关，形成与激活剂结合的介体尾部模块的近端部分。Mediator将一般转录因子TFIIH的柔性连接的细胞周期蛋白依赖性激酶（CDK）激活激酶定位在Pol II的C端重复结构域附近。介体肩部结构域保持CDK活化激酶亚基CDK7，而钩状结构域接触位于激酶活性位点侧翼的CDK7元件。肩部和钩状结构域分别位于介体头部和中间模块中，它们可以彼此相对移动并且可以诱导CDK7激酶的活性构象以变构刺激C末端结构域的磷酸化。