• 解析菠菜 NDH–PSI–LHCI 超级复合物冷冻电镜结构，解锁光合作用新奥秘

  光合作用，这一地球上最为神奇的生命活动之一，如同大自然的魔法，让绿色植物、藻类和蓝细菌能够利用太阳能，将二氧化碳转化为有机物质，为整个生态系统提供能量和物质基础。在光合作用的过程中，一系列复杂的分子机制在微观层面上精密地运作着。其中，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）脱氢酶（NDH）复合物扮演着至关重要的角色，它参与光合循环电子流和呼吸作用，在叶绿体膜上转移电子、运输质子，对三磷酸腺苷（ATP）的产生有着重要影响 。在开花植物中，NDH 会与光系统 I（PSI）形成超级复合物，这一超级复合物的存在增强了其在强光下的稳定性，对植物适应多变的光照环境意义非凡。然而，尽管科学家们对光合作用的研究

  来源：Nature Structural & Molecular Biology

  时间：2025-01-25

• NetFlow3D：绘制癌症体细胞突变多尺度功能图谱，解锁癌症奥秘新钥匙

  在癌症的世界里，体细胞获得性突变就像隐藏在黑暗中的 “神秘杀手”，悄无声息地推动着肿瘤的发生发展。长久以来，科学家们都渴望揭开这些突变背后的神秘面纱，弄清楚它们是如何从改变基因组序列开始，一步步影响细胞的正常功能，最终导致癌症的。然而，探索的道路困难重重。一方面，虽然已经有不少计算方法能给突变的致病性打分，但要深入理解每个突变的作用机制，还远远不够。在 3D 蛋白质结构层面，以往的 3D 聚类算法存在诸多局限，比如只能分析实验测定的结构，或者只聚焦单个蛋白质，无法全面覆盖人类所有蛋白质的 3D 结构和已知蛋白质相互作用（PPI）的结合界面，这就使得许多潜在的重要突变信号被遗漏。另一方面，在 P

  来源：Nature Communications

  时间：2025-01-25

• 化学催化剂调控癌症表观基因组与转录：开启癌症治疗新方向

  在生命的微观世界里，细胞中的基因组 DNA 紧密缠绕着组蛋白八聚体，形成核小体，它们共同构成了染色质这座 “大厦”。而组蛋白的翻译后修饰（PTMs），就像是大厦里的各种 “调控开关”，影响着染色质的结构和功能。近年来，随着研究的深入，越来越多的组蛋白 PTMs 被发现，然而，这些 “开关” 具体是如何发挥作用的，大部分仍然是个谜。主要原因在于，缺乏在活细胞中选择性且快速引入特定组蛋白 PTM 的方法，这就好比有了一堆开关，却不知道怎么正确操作它们。癌症，作为严重威胁人类健康的重大疾病，其发生发展与表观基因组的异常以及基因表达的失调密切相关。因此，深入了解组蛋白 PTMs 的功能，开发能够精准调

  来源：Nature Communications

  时间：2025-01-25

• 仿生竹子超强纳米纤维增强复合水凝胶：开启高性能生物材料新时代

  在神奇的材料世界里，大自然就像一位智慧超群的大师，创造出了无数令人惊叹的材料。竹子，便是其中的佼佼者。它身轻如燕，却又坚韧无比，既强又柔，这种看似矛盾的力学特性完美地集于一身。竹子的秘密武器在于其独特的分层纤维结构，由纤维素、木质素和半纤维素这些基础单元巧妙组合而成。纤维素微纤丝像坚固的钢筋，提供强大的力量；木质素填充在纤维之间，增强硬度；半纤维素则像胶水，把大家紧紧黏在一起，增加柔韧性。然而，人类在模仿大自然制备材料时却遇到了难题。传统的从天然来源提取纳米纤维用于复合材料的方法，效果总是不尽如人意。从天然植物中提取纤维素纤维的过程十分复杂，需要经过繁琐的机械和化学处理，这不仅容易破坏纳米纤维

  来源：Nature Communications

  时间：2025-01-25

• 人造细胞新突破：水包水液滴结构实现转录翻译空间分离，开启合成生物学新篇章

  在合成生物学领域，科学家们一直致力于构建功能完备的人造细胞，希望能重现细胞内复杂而有序的生化过程，以此探索生命系统的奥秘，同时为生物制造等产业提供创新平台。然而，目前面临诸多挑战。一方面，要模拟生物细胞内的复杂化学系统，就需要在单个隔室内整合越来越多的细胞功能，可现有的隔室难以完美兼容各类生化反应。像脂质体虽被广泛研究作为人造细胞隔室，但它在某些方面存在局限性；而无膜隔室如凝聚体虽有独特优势，却也面临稳定性等问题。另一方面，如何在人造细胞中实现类似生物细胞内的空间分隔，让不同的生化反应高效且独立地进行，是亟待解决的难题。在这样的背景下，东京大学（The University of Tokyo）

  来源：Nature Communications

  时间：2025-01-25

• 重大发现！吞噬黏附环（PARs）介导表面结合颗粒吞噬作用，改写免疫防御认知

  在微观的细胞世界里，巨噬细胞作为免疫防御的 “卫士”，承担着吞噬病原体等颗粒的重要任务。然而，当这些颗粒紧紧黏附在宿主组织表面时，巨噬细胞该如何应对，一直是困扰科学家们的难题。毕竟，许多病原体如致病性大肠杆菌、白色念珠菌，以及空气中的 PM2.5等，都会牢固地附着在宿主组织上，对人体健康构成威胁。若无法清楚了解巨噬细胞吞噬表面结合颗粒的机制，就难以深入掌握免疫防御的过程，也不利于相关疾病防治策略的开发。为了攻克这一难题，美国辛辛那提大学医学院 Hoxworth 中心等机构的研究人员展开了深入研究。他们发现，巨噬细胞并非直接结合表面结合颗粒，而是形成一种独特的 β2整合素介导的黏附结构 —— 吞

  来源：Nature Communications

  时间：2025-01-25

• 等离子体准直实现高重复频率稳定激光加速高通量质子束

  在粒子加速器领域，传统射频加速器虽然能产生高能质子束，但其庞大的体积和昂贵的造价限制了广泛应用。激光等离子体加速技术(TNSA)因其超高的加速梯度(TV·m-1)和紧凑结构被视为革命性替代方案，但长期以来受限于质子束的高发散度(≥100 mrad)和低重复频率(<1Hz)两大瓶颈。这种高发散特性导致束流传输效率低下，严重阻碍了在FLASH放疗(超高剂量率放射治疗)和材料改性等领域的实际应用。英国中央激光设施(Central Laser Facility)的M.J.V.Streeter团队在《Nature Communications》发表突破性研究，通过创新性地采用微米级水膜靶材(600±10

  来源：Nature Communications

  时间：2025-01-25

• 综述：病毒发病机制的分子成像及未来展望

  分子成像在病毒研究中的重要性分子成像（MI）作为一种强大的技术，在临床和科研领域发挥着重要作用。它能够实现非侵入性诊断成像、监测治疗反应以及研究疾病进程。在肿瘤学中，MI 已广泛用于监测肿瘤生长、转移和治疗效果。如今，其在传染病研究中的应用也日益广泛，特别是在病毒感染、免疫反应以及病毒与宿主相互作用的研究方面。传统研究病毒发病机制的方法存在诸多局限性。例如，病毒培养和免疫分析等传统微生物学检测方法往往只能在疾病发展的后期检测到病毒，且具有侵入性，只能提供某个时间点的疾病信息。而 MI 能够获取纵向的全身数据，实时监测病理变化，甚至能在症状出现前检测到异常，为病毒研究带来了新的视角和机遇。分子成

  来源：npj Imaging

  时间：2025-01-25

• X-Y染色体同源基因进化分化驱动性别偏倚生物学功能的机制研究

  性染色体作为性别偏倚生物学的核心要素，其同源X-Y基因对（配子同源基因，gametologs）的功能分化程度长期存在学术争议。尽管这些基因在XX雌性与XY雄性个体中呈现显著表达差异（雌性可表达两个X拷贝，雄性则表达单个X和Y拷贝），但X与Y成员的功能等效性仍无定论。研究团队创新性开发共表达指纹分析技术，对17组人类gametologs基因对进行跨组织（>40种）功能图谱绘制。数据显示：1）X与Y成员在雄性个体中表现出系统性功能分化；2）这种分化程度与X-Y基因对的进化距离正相关；3）X/Y基因通过差异性调控大规模常染色体基因网络（富含性别偏倚生物学通路和疾病相关基因集）实现功能特化。该发

  来源：Nature Ecology & Evolution

  时间：2025-01-25

• 巧用系统发育流行病学：精准预测多宿主植物害虫入侵风险

  在自然界中，多宿主植物害虫的肆虐如同一场无声的生态灾难，给无数的生态系统带来了巨大的破坏。传统的流行病学模型在面对这些攻击多种宿主物种的害虫时，常常显得力不从心。因为这些模型大多基于害虫宿主范围狭窄的假设，无法全面考虑多宿主害虫在不同植物群落中传播的复杂情况。而且，新兴害虫往往与环境尚未达到平衡，关于当地宿主物种易感性和支持害虫繁殖能力的经验数据又十分匮乏。在这样的困境下，预测哪些植物群落更容易受到多宿主害虫的侵害，成为了亟待解决的问题，这不仅关乎生态系统的稳定，也与经济发展和人类生活息息相关。为了攻克这一难题，来自美国加利福尼亚大学圣克鲁兹分校（University of Californi

  来源：Communications Biology

  时间：2025-01-25

• AstroNet算法揭秘星形胶质细胞功能网络：海马与运动皮层连接差异的新发现

  在复杂的大脑网络中，星形胶质细胞(astrocytes)通过间隙连接(gap junctions)形成的庞大网络长期被视为神经活动的"幕后调控者"。这些胶质细胞不仅参与钾离子(K+)平衡和突触调节，其钙(Ca2+)波传导更被认为是神经信息处理的关键元件。然而，与神经元网络研究相比，科学家们对星形胶质细胞网络的功能组织原则知之甚少——它们如何在不同脑区形成特异性的连接模式？是否存在类似神经元"枢纽"的关键节点？这些问题的答案深藏在钙瞬变的时空密码中。法国巴黎高等师范学院(David Holcman团队)与法兰西公学院(Nathalie Rouach团队)的研究人员开发了革命性的AstroNet算

  来源：Communications Biology

  时间：2025-01-25

• 复杂运动技能分解训练结合精准误差反馈：突破专业技能天花板

  在运动技能学习的领域中，那些需要多个身体部位精准配合、快速且精确执行的复杂运动技能，一直是学习者和研究者面临的巨大挑战。就像在钢琴演奏里，要完成一段高难度的曲目，手指间复杂的动作配合以及对节奏的精准把握，即使是经过多年刻苦训练的专业钢琴家，也难以轻松驾驭。以往的研究表明，单纯的练习量对专业技能提升的贡献仅约 30%，而且过度练习已掌握的技能还可能引发诸如局灶性肌张力障碍（focal dystonia）等运动障碍。这意味着，传统的练习方式存在局限性，探索更有效的学习方法迫在眉睫。在此背景下，来自索尼计算机科学实验室（Sony Computer Science Laboratories Inc.）

  来源：Communications Biology

  时间：2025-01-25

• 细菌黏着斑复合物的结构模型：解锁细菌运动奥秘的关键钥匙

  在微观的生物世界里，细胞的运动就像是一场神秘的舞蹈，而黏着斑复合物（Focal Adhesion Complexes，FAs）则是这场舞蹈中的关键编舞师。在真核生物中，FAs 帮助细胞与细胞外基质相连，让细胞能够灵活地移动、感知环境并与其他细胞协作。有趣的是，细菌也有自己的 “黏着斑复合物”—— 细菌黏着斑（bacterial Focal Adhesion，bFA）。以土壤细菌黄色粘球菌（Myxococcus xanthus）为例，它利用 bFA 在各种表面上穿梭，寻找食物、捕食其他微生物，完成一系列生存任务。然而，尽管科学家们知道 bFA 对于细菌运动至关重要，但它的分子结构以及其中蛋白质之

  来源：Communications Biology

  时间：2025-01-25

• 基于IMU的老年人群步态特征数据库NONAN GaitPrint：揭示年龄相关运动模式变化的开放数据集

  论文解读行走作为人类最基本的运动方式，其模式会随着年龄增长发生微妙而持续的变化。以往研究多聚焦年轻人步态特征，而老年人群的步态数据库严重匮乏，这限制了我们对衰老过程中运动功能退化的理解。更棘手的是，现有公共数据集存在五大局限：局限于直线行走的实验室环境、依赖昂贵的动作捕捉系统、样本量优先于个体数据深度、参数分析维度狭窄，以及缺乏真实环境下的动态视觉流模拟。这些缺陷使得开发针对老年人的跌倒预警系统、康复方案设计面临"无米之炊"的困境。美国内布拉斯加大学奥马哈分校生物力学团队在《Scientific Data》发表了NONAN GaitPrint老年步态数据库。这项研究历时两年，招募41名健康老年

  来源：Scientific Data

  时间：2025-01-25

• 揭示硝酸盐电还原过程中催化剂动态重构与组分演变的关联性原位显微光谱研究

  在应对全球氮污染治理和绿色氨合成的双重挑战中，电化学硝酸盐还原反应(NO3RR)因其能将环境污染物转化为有价值氨产品而备受关注。然而长期以来，关于铜基催化剂在反应中的真实活性相存在激烈争议——传统热力学预测金属铜应为稳定相，但大量实验却检测到氧化铜信号。这个"氧化铜谜题"背后，是研究者对催化剂在工作状态下动态演变过程认知的缺失。为解开这个谜团，德国马普学会弗里茨哈伯研究所(Max Planck Institute for Fritz Haber)的Aram Yoon等研究人员开展了一项突破性研究。通过开发独特的原位关联显微技术，他们首次捕捉到Cu2O立方体催化剂在NO3RR过程中的实时演变电影

  来源：Nature Materials

  时间：2025-01-25

• Nature新研究挑战了“线粒体”所有权，癌细胞用受污染的线粒体“毒害”免疫系统

  线粒体在细胞之间“流窜”，这与早期的教条相反，即它们留在它们的起源细胞中。癌细胞可以用有缺陷的线粒体来毒害攻击免疫细胞，从而抑制身体的防御力量，帮助肿瘤逃避根除。这些发现发表在今天的《Nature》杂志上，提供了迄今为止最有力的证据，证明线粒体——产生能量的细胞亚结构——不仅在细胞和动物模型中迁移，而且在人类中迁移。“我的第一个想法是，这听起来很疯狂，就像科幻小说一样。但他们似乎有数据支持，”Holden Maecker说，他是加州斯坦福大学的免疫学家，没有参与这项研究。“这可能是一种我们没有注意到的全新生物学。”他补充说，需要进一步的研究来了解这种现象的频率以及它对癌细胞有多大益处。科学家们

  来源：Nature

  时间：2025-01-24

• Nature：与疾病相关的大脑“刹车”前所未有的新见解

  人们早就知道，在人脑中发现的某些蛋白质对控制脑细胞之间的交流方式至关重要。所谓的GABAA受体是控制离子进出细胞的蛋白质。由于它们在神经元如何减缓或停止活动中起着至关重要的作用，它们已成为许多药物的靶点，用于治疗癫痫、焦虑、抑郁和失眠等疾病。然而，由于技术限制和研究人类脑组织的微妙性质，科学家们对GABAA受体及其19个亚基如何共同发挥其功能缺乏完整的了解。加州大学圣地亚哥分校和德克萨斯大学西南医学中心的研究人员首次构建了人类大脑中GABAA受体的详细结构图，揭示了它们如何组装以及药物如何与它们结合。他们的研究结果发表在2025年1月22日的《Nature》杂志上。“这些受体是许多药物针对各种

  来源：Nature

  时间：2025-01-24

• 《Nature》突破食物过敏的关键——1种肠道蛋白

  湖北荆州2岁女童小欣对牛奶、香蕉、橘子等30多种食物过敏，就连氨基酸奶粉也不耐受。小欣1岁半时体重仅有13斤，经常自残，发脾气时打自己头，夜间无法正常睡眠，因营养不良免疫低下，反复肺部感染。南医大二附院采用洗涤菌群移植技术，将健康人群粪便中的肠道菌群移植到小欣肠道内。在未来，可能有一种更有针对性的方法来治疗跟小欣一样的儿童。什么时候食物仅仅是营养和令人愉快的，什么时候它会引起过敏反应？答案似乎不仅在于我们肠道中微生物的平衡，还在于肠道杯状细胞分泌的一种影响这种平衡的特定蛋白质。波士顿儿童医院刚刚发表在《Nature》杂志上的一项新研究发现，过量的这种蛋白质RELMb会改变肠道微生物的特征，从而

  来源：Nature

  时间：2025-01-24

• Nature最新发现：大脑衰老是妈妈的错吗？答案是X染色体

  女性生来就有两条X染色体，分别从父母那里遗传一条。但在它们身体的每一个细胞中，只需要一条X染色体——所以另一条就会随机失活。有些细胞只使用母系X染色体；另一些只依赖于父系X染色体。现在，加州大学旧金山分校的研究人员发现，当雌性小鼠的脑细胞只表达母系X染色体时，它们的记忆和认知能力比同时表达母系和父系X染色体的雌性小鼠衰退得更快。这一发现发表在1月22日的《自然》杂志上，它可以解释两性之间大脑衰老的差异，因为男性只继承母亲的X基因，也可以解释女性个体之间的差异。“这些发现提高了一种可能性，即一些纯粹偶然表达更多母亲X染色体的女性可能随着年龄的增长而出现更多的认知障碍，或者患阿尔茨海默氏症等疾病的

  来源：AAAS

  时间：2025-01-24

• Nature公布细胞研究中的人工智能：以前所未有的细节揭示了细胞动力学

  多亏了一项名为Moscot（“多组学单细胞最佳运输”）的新技术，研究人员现在可以同时观察数以百万计的细胞发育成一个新的器官——例如，胰腺。这项开创性的方法是由亥姆霍兹慕尼黑大学领导的国际研究小组开发的，并发表在著名的《自然》杂志上。到目前为止，生物学家对细胞在自然环境中如何发育的了解有限，例如，当它们在胚胎中形成器官时。“现有的方法只能提供几个细胞的快照，或者不能将空间和时间的动态过程联系起来，”该研究的主要作者之一、慕尼黑亥姆霍兹计算生物学研究所的博士候选人、慕尼黑工业大学（TUM）的研究员多米尼克·克莱因解释说。“这极大地限制了我们对器官发育和疾病过程中复杂相互作用的理解。”Moscot在

  来源：AAAS

  时间：2025-01-24

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