本期研究

1. 嫦娥五号年轻玄武岩干月幔储层

2. 来自嫦娥五号玄武岩的月球上20亿年前的火山活动

3. Procellarum KREEP Terrane 中嫦娥五号玄武岩的非 KREEP 起源

4. 可编程量子涡旋对撞机中的声发射和湮灭

5. 通过人工智能引导人类直觉来推进数学发展

6. 光机耗散孤子

7. 原位拉曼光谱揭示界面水的结构和解离

8. 从古代环境基因组学看北极生物群的晚第四纪动态

9. 秀丽隐杆线虫 有丝分裂后神经系统的时间转变

10. 独立控制前额叶信号和噪声的丘脑回路

11. 海草和海洋细菌之间的陆生型固氮共生

12. 人类微生物组编码对抗糖尿病药物阿卡波糖的抗性

13. 细菌 TIR 结构域通过免疫信号分子的抗病毒活性

14. 帮助热线电话揭示了 COVID-19 大流行期间的心理健康问题

15. SARS-CoV-2 的隐秘传播和第一波 COVID-19 浪潮

16. 海地儿童猪三角洲冠状病毒的独立感染

17. MORC3 的自我保护使毒力因子触发免疫成为可能

18. 细胞因子介导的 ALK 家族受体激活的结构基础

19. 间变性淋巴瘤激酶受体的激活机制

20. 醛驱动的转录应激触发厌食性 DNA 损伤反应

21. 人瘙痒受体复合物的结构、功能和药理学

22. 人痒GPCRs的结构、功能和药理学

AI引导的直觉

纯数学涉及发现数学对象之间的模式，并使用这些联系来制定猜想。自 1960 年代以来，数学家们已经部署了计算机来帮助他们发现这些模式，但在本周的问题中，亚历山大·戴维斯( Alexander Davies) 和他的同事们展示了机器学习在该过程中的使用。首先算法搜索数学对象之间的模式和关系并试图理解它们，然后数学家使用观察来引导他们对潜在猜想的直觉。研究人员将他们的方法应用于数学的两个领域，从而发现了拓扑学中的一个新定理和表示论中的一个新猜想。

9. 秀丽隐杆线虫 有丝分裂后神经系统的时间转变

Temporal transitions in the post-mitotic nervous system of Caenorhabditis elegans

在大多数动物中，大部分神经系统是在胚胎发育1期间生成并组装成神经元回路的。然而，在青少年阶段，神经系统仍在进行广泛的解剖和功能的变化，最终形成由成年阶段一个完全成熟的神经系统。跨胚胎后发育的有丝分裂后神经元的分子变化以及控制这些时间转变的遗传程序尚不清楚。在这里，使用模型系统秀丽隐杆线虫，我们全面表征了胚胎后发育过程中跨时间转变的有丝分裂后神经系统的不同功能状态（运动行为）和相应的不同分子状态（转录组）。我们观察到基因表达中普遍存在的神经元类型特异性变化，其中许多是由保守的异时性 microRNA LIN-4 的发育上调控制的，随后通过抑制其靶标转录促进成熟的神经元转录程序因子lin-14。这些分子转变的功能相关性以 LIN-14 转录因子的时间调节靶基因nlp-45为例，一种神经肽编码基因，我们发现它是胚胎后发育过程中探索活动的几个不同时间转变所必需的。我们的研究提供了对控制神经元类型特异性基因电池的调控策略的见解，以调节胚胎后发育的时间、性和环境维度的不同行为状态。

10. 独立控制前额叶信号和噪声的丘脑回路

Thalamic circuits for independent control of prefrontal signal and noise

内侧丘脑和前额叶皮层之间的相互作用对于认知至关重要。对人类的研究表明，这些相互作用可能会解决决策中的不确定性，但确切的机制尚不清楚。在这里，我们确定了前额叶皮层的两种不同的内侧投射，它们在不确定性下的决策中具有互补的机械作用。具体而言，我们发现当任务输入稀疏时，表达多巴胺受体 (D2) 的投影会放大前额叶信号，而当任务输入密集但相互冲突时，表达海人鱼酸受体 (GRIK4) 的投影会抑制前额叶噪声。总的来说，我们的数据表明，处理由低信号引起的不确定性与由高噪声引起的不确定性有不同的大脑机制，并为纠正具有突出前额叶成分的疾病的决策异常提供了一个机械切入点。

11. 海草和海洋细菌之间的陆生型固氮共生

Terrestrial-type nitrogen-fixing symbiosis between seagrass and a marine bacterium

共生 N 2固定微生物在氮限制环境 中真核生物对氮的同化中起着至关重要的作用。特别是在陆地植物中，N 2固定共生体出现在各种远缘植物谱系中，并且通常涉及宿主和共生体之间的密切关联。海草是在大约 1 亿年前从陆生开花植物迁移回大海进化而来的，因此缺乏对这种亲密共生关系的描述。在这里，我们描述了一个 N 2固定共生体，' CandidatusCelerinatantimonas neptuna'，生活在海草根组织内，在那里它向宿主提供氨和氨基酸以换取糖分。因此，这种共生关系让人想起陆地 N 2固定植物共生关系。Ca之间的共生关系。C. neptuna 及其寄主Posidonia Oceanica使高产海草草甸能够在氮含量有限的地中海中茁壮成长。Ca的亲戚。C. neptuna 分布于世界各地的沿海生态系统中，在这些生态系统中，它们可能与其他海草和盐沼植物形成类似的共生关系。就像ñ 2 -定影微生物可能通过早期陆地植物已资助氮土壤贫瘠的殖民，祖先钙。C. neptuna 及其亲属可能使开花植物能够侵入缺氮的海洋栖息地，在那里它们形成了极其高效的蓝碳生态系统。

12. 人类微生物组编码对抗糖尿病药物阿卡波糖的抗性

The human microbiome encodes resistance to the antidiabetic drug acarbose

人类微生物组编码了大量的生化酶和途径，其中大部分仍未得到表征。在这里，我们使用基于宏基因组学的搜索策略，发现人类肠道和口腔微生物组的细菌成员编码酶，这些酶选择性磷酸化临床使用的抗糖尿病药物阿卡波糖，导致其失活。阿卡波糖是人和细菌 α-葡萄糖苷酶3的抑制剂，限制目标生物体代谢复杂碳水化合物的能力。使用生化分析、X 射线晶体学和宏基因组分析，我们表明微生物组衍生的阿卡波糖激酶对阿卡波糖具有特异性，为其窝藏生物提供针对阿卡波糖活性的保护优势，并且广泛存在于西方和非西方国家的微生物组中。西方人口。这些结果提供了微生物群对非抗生素药物普遍耐药的一个例子，并表明阿卡波糖耐药性已在人类微生物群中传播，作为对抗密切相关分子的潜在内源性生产者的防御策略。

13. 细菌 TIR 结构域通过免疫信号分子的抗病毒活性

Antiviral activity of bacterial TIR domains via immune signalling molecules

Toll/白细胞介素-1 受体 (TIR) 域是动物和植物免疫系统的典型组成部分。在植物中，免疫受体对细胞内病原体的感应会触发它们的 TIR 结构域以生成一种分子，该分子是环状 ADP-核糖的变体。假设该分子通过尚未解决的途径介导植物细胞死亡。TIR 结构域也已被证明与一种称为 Thoeris 的细菌抗噬菌体防御系统有关，但 Thoeris 防御的机制仍然未知。在这里，我们表明噬菌体感染会触发 Thoeris TIR 结构域蛋白产生环状 ADP 核糖的异构体。该分子信号激活第二种蛋白质 ThsA，然后耗尽细胞中必需分子烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 (NAD) 的含量，并导致感染流产和细胞死亡。我们还表明，类似于真核先天免疫系统，细菌 TIR 域蛋白决定了对入侵病原体的免疫特异性。我们的结果描述了细菌中的抗病毒信号通路，并表明细胞内信号分子的产生是 TIR 结构域的一种古老的免疫学功能，在植物和细菌免疫中都是保守的。

17. MORC3 的自我保护使毒力因子触发免疫成为可能

Self-guarding of MORC3 enables virulence factor-triggered immunity

病原体使用毒力因子来抑制免疫系统。该防护假定，主机监视（或“后卫”）临界先天免疫途径，使得由毒力因子的破坏引发的二次免疫应答。在这里，我们描述了人类单核细胞中的“自我保护”免疫通路，其中保护和保护功能结合在一个蛋白质中。我们发现该途径由 ICP0 触发，ICP0 是 1 型单纯疱疹病毒的关键毒力因子，导致抗病毒 I 型干扰素 (IFN) 的强烈诱导。值得注意的是，ICP0 对 IFN 的诱导独立于经典免疫途径以及 IRF3 和 IRF7 转录因子。CRISPR 筛选确定了 ICP0 目标 MORC34作为 IFN 的重要负调节因子。损失MORC3概括由ICP0引起的IRF3-和IRF7独立的干扰素反应。从机制上讲，ICP0 会降解 MORC3，从而导致与IFNB1基因座相邻的MORC3调节的 DNA 元件 (MRE) 的去抑制。该MRE是必需的顺为IFNB1诱导的MORC3途径，但不是必需的规范干扰素诱导途径。除了抑制 MRE 以调节IFNB1 外，MORC3 还是 HSV-1 的直接限制因子5. 因此，我们的结果提出了一个模型，其中 MORC3 的主要抗病毒功能通过其次级 IFN 抑制功能自我保护——因此，降解 MORC3 以避免其主要抗病毒功能的病毒将释放次级抗病毒干扰素反应。

20. 醛驱动的转录应激触发厌食性 DNA 损伤反应

Aldehyde-driven transcriptional stress triggers an anorexic DNA damage response

内源性DNA损害可能扰乱转录，从而触发修复的损伤，劣化RNA聚合酶II和关闭全局转录的多方面细胞应答。这种反应是在人类疾病科凯恩综合征，它是由科凯恩综合征A（CSA）或CSB蛋白的损失造成的不存在。然而，内源性 DNA 损伤的来源以及这如何导致这种疾病的显着退化特征仍然未知。在这里我们发现内源性甲醛阻碍转录，具有显着的生理后果。甲醛清除缺陷的小鼠 ( Adh5 -/-) 和 CSB ( Csb m/m；Csb也称为Ercc6 ) 发展为恶病质和神经变性，并死于肾功能衰竭，这些特征类似于人类 Cockayne 综合征。使用单细胞 RNA 测序，我们发现甲醛驱动的转录应激刺激了肾近端小管细胞亚群的厌食肽 GDF15 的表达。用抗 GDF15 抗体阻断这种反应可减轻Adh5 -/- Csb m/m 中的恶病质老鼠。因此，CSB 可以保护肾脏和大脑免受内源性甲醛引起的 DNA 损伤，同时还能抑制厌食的内分泌信号。该信号的激活可能有助于在 Cockayne 综合征中观察到的恶病质以及化疗引起的厌食性体重减轻。这种反应的一个合理的进化目的是确保对食物中的基因毒素的厌恶。

https://www.nature.com/nature/volumes/600/issues/7887