今天小編分享的教育經驗：厲害了！東北大學、 清華、浙大、上海交大等1天14篇Nature！，歡迎閱讀。
2023 年 9 月 13 日，中國學者 / 華人學者在Nature 發表了 14 項研究成果，iNature 系統盤點這些成果：
01
2023 年 9 月 13 日，東北大學左良團隊在Nature 在線發表題為 "Flatband λ -Ti3O5 towards extraordinary solar steam generation" 的研究論文，該研究提出了一種通過引入平帶電子結構來大大提高态的關節密度的途徑。研究表明，由于 Ti-Ti 二聚體在費米能級附近引起的平坦帶，金屬 λ -Ti3O5 粉末具有 96.4% 的高太陽吸收率。通過将它們納入具有錐形腔的三維多孔水凝膠蒸發器中，在一個太陽照射下，在沒有鹽沉澱的情況下，對 3.5 重量 % 的鹽水實現了前所未有的高蒸發速率，約為每平方米每小時 6.09 千克。從根本上說，暴露在 λ -Ti3O5 表面的 Ti-Ti 二聚體和 u 型槽結構有利于吸附水分子的解離，有利于界面水以小簇的形式蒸發。該工作強調了 Ti-Ti 二聚體誘導的平面帶在連接太陽能吸收和促進水解離的特殊 u 形凹槽中的關鍵作用，為獲得具有成本效益的太陽能 - 蒸汽發電提供了見解。
據悉，這也是東北大學的首篇 Nature 研究成果。
02
2023 年 9 月 13 日，清華大學劉玉樂團隊在Nature 在線發表題為 "Molecular basis of methyl-salicylatemediated plant airborne defence" 的研究論文，該研究揭示了水楊酸甲酯 ( MeSA ) 、水楊酸結合蛋白 -2 ( SABP2 ) 、轉錄因子 NAC2 和水楊酸羧甲基轉移酶 -1 ( SAMT1 ) 形成的一個信号通路，用以介導 AD 對抗蚜蟲和病毒。空氣中的 MeSA 被鄰近植物中的 SABP2 感知并轉化為水楊酸。然後水楊酸引起信号轉導級聯，激活 NAC2-SAMT1 模塊進行 MeSA 生物合成，誘導植物抗蚜免疫，減少病毒傳播。為了對抗這種情況，一些蚜蟲傳播的病毒編碼含有解旋螺旋蛋白的蛋白，通過與 NAC2 相互作用來亞細胞重定位和破壞 NAC2 的穩定，從而抑制 AD。因此，植物對蚜蟲的排斥程度降低，更适合蚜蟲的生存、侵染和病毒傳播。該研究揭示了 AD 和蚜蟲 - 病毒共同進化的機制基礎，證明 AD 是一種潛在的生物激勵策略來控制蚜蟲和病毒。
03
2023 年 9 月 13 日，浙江大學謝濤及趙骞共同通訊在Nature 在線發表題為 "Shape memory polymer with programmable recovery onset" 的研究論文，該研究用一種通過相分離操作的四維可打印形狀記憶水凝膠實現了可編程恢復起始點的目标，其形狀移動動力學由内部質量擴散而不是普通形狀記憶聚合物的熱傳遞主導。
04
2023 年 9 月 13 日，上海交通大學樊春海及王飛共同通訊在Nature 在線發表題為 "DNA-based programmable gate arrays for general-purpose DNA computing" 的研究論文，該研究展示了一個集成多層基于 DNA 的可編程門陣列 ( DPGAs ) 的 DIC 系統。研究發現，使用通用單鏈寡核苷酸作為均勻傳輸信号，可以可靠地集成大規模的 DIC，具有最小的洩漏和高保真度，用于通用計算。重新配置具有 24 個可尋址雙軌門的單個 DPGA 可以通過布線指令編程實現超過 1000 億個不同的回路。為了控制分子的内在随機碰撞，作者設計了 DNA 折紙寄存器，為級聯 DPGAs 的異步執行提供方向性。通過一個二次方程求解的 DIC 來舉例說明這一點，DIC 由三層級聯 DPGAs 組成，包括 30 個邏輯門和大約 500 條 DNA 鏈。作者進一步證明 DPGA 與模數轉換器的集成可以對疾病相關的 microRNA 進行分類。集成無明顯信号衰減的大規模 DPGA 網絡的能力标志着邁向通用 DNA 計算的關鍵一步。
05
2023 年 9 月 13 日，香港城市大學 Hua Zhang、英國倫敦帝國理工學院 Anthony R. J. Kucernak 共同通訊在Nature 在線發表題為 "Phase-dependent growth of Pt on MoS2 for highly efficient H2 evolution" 的研究論文，該研究報道了具有高相純度的 MoS2 納米片的生產，并表明 2h 相模板促進了 Pt 納米顆粒的外延生長，而 1T ' 相支持單原子分散的 Pt ( s-Pt ) 原子，Pt 負載高達 10 wt%。研究發現，在 s-Pt/1T ′ -MoS2 體系中，Pt 原子占據三個不同的位置，密度泛函理論計算表明，位于 Mo 原子頂部的 Pt 原子的氫吸附自由能接近于零。這可能有助于在酸性介質中有效的電催化氫氣析出，其中測量了 s-Pt/1T'-MoS2 在 -50 mV 過電位下的質量活性為 85 ± 23 a mgPt-1，質量标準化交換電流密度為 127 a mgPt-1，看到 H 型電池和原型質子交換膜電解槽在室溫下運行時的穩定性能。雖然相穩定性的限制阻礙了高溫下的操作，但預計 1T ' -TMDs 也将有效支持其他催化劑針對其他重要反應。
06
2023 年 9 月 13 日，杜克大學何勝洋、周沛及董珂共同通訊在Nature 在線發表題為 "Bacterial pathogens deliver water- and solute-permeable channels to plant cells" 的研究論文，該研究展示了AvrE 家族效應物折疊成一個類似于細菌孔蛋白的 β 桶狀結構。AvrE 和 DspE 在爪蟾卵母細胞中的表達導致卵母細胞向内和向外流動，對水的滲透性和滲透壓依賴性的卵母細胞腫脹和破裂。脂質體重構證實，僅 DspE 通道就足以允許熒光素染料等小分子通過。基于預測的 DspE 通道孔徑 ( 15-20 Å ) ，對化學阻斷劑進行了靶向篩選，發現聚胺胺樹突狀大分子是 DspE/AvrE 通道的抑制劑。因此，該研究揭示了一個重要的細菌效應物家族的生化功能，在細菌發病機制的研究中具有廣泛的概念和實際意義。
07
2023 年 9 月 13 日，英國倫敦大學學院 / 莫菲爾德眼科醫院周玉昆及 Pearse A. Keane 共同通訊在Nature 雜志上發表了題為 "A foundation model for generalisable disease detection from retinal images" 的研究論文，該項研究報道了 AI 視網膜基礎模型 ( RETFound ) 的開發和驗證，旨在緩解 AI 模型對于巨量标注數據的需求，并增強模型在疾病探測任務上的泛化能力。RETFound 是眼科領網域第一個基礎模型，具有當前最大規模之一的訓練數據庫和最全面的驗證任務。該開源模型 ( https://github.com/rmaphoh/RETFound_MAE ) 可應用于自定義的下遊任務，促進多樣化的眼科研究。
08
2023 年 9 月 13 日，威爾康乃爾醫學院 Matthew B. Greenblatt 團隊（孫軍為第一作者）在Nature 在線發表題為 "A vertebral skeletal stem cell lineage driving metastasis" 的研究論文，該研究鑑定了一種椎骨幹細胞 ( vSSC ) ，它與其他細胞表面标記物一起共表達 ZIC1 和 PAX1。血管間充質幹細胞表現出幹性的正式證據，包括自我更新、标籤保留和位于其分化層次的頂端。血管間充質幹細胞是椎體骨形成的生理介質，因為基因阻斷血管間充質幹細胞生成成骨細胞的能力會導致椎體神經弓和椎體的缺陷。在椎體終板标本中可以鑑定出人的 vSSCs，并顯示出保守的分化層次和幹性特征。多項證據表明，在乳腺癌中觀察到的 vSSCs 導致椎體轉移傾向率高，部分原因是由于新型轉移營養因子 MFGE8 的分泌增加。總之，該研究結果表明，vSSCs 與其他骨骼幹細胞不同，并介導椎骨獨特的生理和病理，包括促進椎骨轉移的高發生率。
09
2023 年 9 月 13 日，加州大學舊金山分校 LiWang 及 Arnold R. Kriegstein 共同通訊在Nature 在線發表題為 "A cross-species proteomic map reveals neoteny of human synapse development" 的研究論文，該研究生成了人類、猕猴和小鼠新皮層突觸發育的跨物種蛋白質組學圖。通過跟蹤 1000 多個突觸後密度 ( PSD ) 蛋白從妊娠中期到青年期的變化，該研究發現人類 PSD 成熟分為三個主要階段，這些階段由不同的途徑主導。跨物種比較表明，人類 PSD 的成熟速度比其他物種慢兩到三倍，并且在圍產期含有更高水平的 Rho 鳥嘌呤核苷酸交換因子 ( RhoGEF ) 。人類神經元中 RhoGEF 信号的增強延遲了樹突棘的形态成熟和突觸的功能成熟，可能有助于人類大腦發育的新生特征。此外，PSD 蛋白可以分為四個模塊，發揮階段和細胞類型特異性功能，可能解釋它們與認知功能和疾病的差異關聯。總之，突觸發育蛋白質組學圖譜為研究突觸成熟的分子基礎和進化變化提供了藍圖。
10
2023 年 9 月 13 日，劍橋大學 Ingo H. Greger 團隊（Zhang Danyang 為第一作者）在Nature 在線發表題為 "Structural mobility tunes signalling of the GluA1 AMPA glutamate receptor" 的研究論文，該研究确定并表征了 GluA1 同源四聚體的冷凍電鏡結構，它完全被 TARP γ 3 輔助亞基 ( GluA1/ γ 3 ) 占據。靜息狀态和開放狀态的 GluA1/ γ - 3 的門控核心與含 glua2 的受體非常相似。然而，序列多樣的 N 端結構網域 ( NTDs ) 產生了高度可移動的組裝，使得配體結合結構網域層的結構網域交換和亞基重新排列在脫敏狀态下明顯。這些轉變是 GluA1 獨特的動力學性質的基礎。增加 NTD 動态的 GluA2 突變體 ( F231A ) 表現出這種行為，并表現出突觸反應減少，反映了 AMPAR NTD 在突觸中的錨定功能。總之，這項工作強調了亞基多樣性的 NTDs 如何決定 AMPAR 亞型之間的亞基排列、門控特性和最終的突觸信号傳導效率。
11
2023 年 9 月 13 日，東京大學 Toshiyuki Shimizu 及 Umeharu Ohto 共同通訊（Zhang Zhikuan 為第一作者）在Nature 在線發表題為 "Structural basis for thioredoxin-mediated suppression of NLRP1 inflammasome" 的研究論文，該研究發現普遍表達的内源性硫氧還蛋白 ( TRX ) 是 NLRP1 的結合物和 NLRP1 炎症小體的抑制因子。人類 NLRP1 的冷凍電鏡結構顯示 NLRP1 與 Spodoptera frugiperda TRX 結合。對 NLRP1 和人類 TRX 的誘變研究表明，氧化形式的 TRX 與 NLRP1 的核苷酸結合結構網域亞結構網域結合。這一觀察結果強調了 TRX 的氧化還原活性半胱氨酸在 NLRP1 結合中的關鍵作用。細胞實驗顯示 TRX 抑制 NLRP1 炎性體的激活，從而負調控 NLRP1。總之，該研究确定 TRX 系統是先天免疫的内在檢查點，并為未來針對該系統的 NLRP1 炎性體激活的治療幹預提供了機會。
12
2023 年 9 月 13 日，奧地利科學院 Juergen A. Knoblich、Chong Li 及蘇黎世聯邦理工學院 Barbara Treutlein 共同通訊在Nature 在線發表題為 "Single-cell brain organoid screening identifies developmental defects in autism" 的研究論文，該研究展示了 36 個與轉錄調控相關的高危自閉症譜系障礙基因的擾動，揭示了它們對細胞命運決定的影響。該研究發現背側中間祖細胞、腹側祖細胞和上層興奮性神經元是最脆弱的細胞類型。該研究從單細胞轉錄組和染色質模式構建了腦類器官的發育基因調控網絡，并确定了自閉症譜系障礙相關和擾動富集的調控模塊。幹擾 BRG1/BRM 相關因子 ( BAF ) 染色質重塑復合體的成員可導致腹側端腦祖細胞的富集。具體來說，BAF 亞基 ARID1B 的突變會影響祖細胞向少突膠質細胞和中間神經元前體細胞的命運轉變，在患者特異性誘導多能幹細胞衍生的類器官中證實了這一表型。總之，該研究為在具有細胞狀态、分子通路和基因調控網絡讀數的類器官模型中進行疾病易感基因的高通量表型表征鋪平了道路。
13
2023 年 9 月 13 日，麻省理工學院 Martin Z. Bazant 團隊（Zhao Hongbo 為第一作者）在Nature 在線發表題為 "Learning heterogeneous reaction kinetics from X-ray videos pixel by pixel" 的研究論文，該研究表明，碳包覆磷酸鐵锂 ( LFP ) 納米顆粒的非均相反應動力學可以從原位掃描透射 X 射線顯微鏡 ( STXM ) 影像中了解到。結合 STXM 影像的大數據集和熱力學一致的電化學相場模型，偏微分方程 ( PDE ) 約束優化和不确定性量化，該研究提取了自由能景觀和反應動力學，并驗證了它們與理論模型的一致性。同時，該研究還了解了反應速率的空間異質性，這與通過俄歇電子顯微鏡 ( AEM ) 獲得的碳塗層厚度分布非常吻合。在 180,000 個影像像素中，與學習模型的平均差異非常小 ( <7% ) ，與實驗噪聲相當。總之，該研究結果開啟了學習非平衡材料特性的可能性，超越了傳統實驗方法的範圍，并為表征和優化非均相反應表面提供了一種新的非破壞性技術。
14
2023 年 9 月 13 日，邁阿密大學 He Chengfei 作為通訊作者在Nature 在線發表題為 "Tropical Atlantic multidecadal variability is dominated by external forcing" 的研究論文，該研究表明，自 1950 年以來，熱帶大西洋海溫的跨赤道梯度主要由與人為排放和火山氣溶膠相關的輻射擾動驅動，是大西洋飓風形成和薩赫勒（Sahel）降雨的關鍵決定因素。該研究結果強調，大西洋飓風活動和薩赫勒地區的降雨變化可以通過人為排放和火山活動驅動的輻射強迫來預測，但更可靠的預測受到信号噪聲悖論和未來氣候強迫的不确定性的限制。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41586-023-06339-3
https://www.nature.com/articles/s41586-023-06509-3
https://www.nature.com/articles/s41586-023-06520-8
https://www.nature.com/articles/s41586-023-06484-9
https://www.nature.com/articles/s41586-023-06531-5
https://www.nature.com/articles/s41586-023-06555-x
https://www.nature.com/articles/s41586-023-06519-1
https://www.nature.com/articles/s41586-023-06489-4
