來源：iNature（ID:Plant_ihuman）
從2021年5月24日到2021年5月27日，中國學者在Nature及Cell發表了6項研究成果，iNature系統盤點這些研究成果：
【1】需要清除受損的線粒體以維持線粒體池的質量。2021年5月27日，清華大學俞立團隊在Cell線上發表題為“Mitocytosis，a migrasome-mediated mitochondrial quality-control process”的研究論文，該研究報導了Mitocytosis（線粒體胞吐），這是一種由粒體介導的線粒體品質控制過程。該研究發現，暴露於輕度的線粒體脅迫後，受損的線粒體被轉運至遷移體（migrasomes），隨後從遷移細胞中清除。從機制上講，線粒體細胞分裂需要將受損的線粒體定位在細胞周圍，這是因為受損的線粒體避免與內向運動蛋白結合。在功能上，線粒體胞吐在維持線粒體質量中起重要作用。增强的線粒體胞吐作用可保護細胞免受線粒體應激源誘導的線粒體膜電位（MMP）損失和線粒體呼吸的影響；相反，在正常情况下，阻斷細胞分裂會導致MMP喪失和線粒體呼吸。生理上，該研究證明了在體內嗜中性粒細胞中維持MMP和活力需要細胞線粒化作用。總之，線粒體胞吐是細胞遷移過程中重要的線粒體品質控制過程，它將線粒體穩態與細胞遷移耦合在一起。
【2】2021年5月27日，中國科學院古脊椎動物與古人類研究所付巧妹及雲南大學張虎才共同通訊在Cell線上發表題為“The deep population history of northern East Asia from the Late Pleistocene to the Holocene”的研究論文，該研究使用從阿莫爾地區25.36-3.4 ka的25個個體獲得的全基因組數據，該研究顯示與田園洞相關的祖先在最後一次冰河期（Last Glacial Maximum，LGM）之前已在東亞北部廣泛分佈。在LGM結束時，最早的東亞北部出現在阿莫爾河地區，這一人口是古代東亞北部的基礎。阿穆爾州地區的人口從14 ka開始保持遺傳連續性，這些早期居民代表了以古西伯利亞人聞名的最接近的東亞血統。該研究還觀察到，在LGM之後，EDAR V370A可能已經升高到高頻，這表明選擇它的可能時機。這項研究深入探討了東亞北部的人口動態。總之，該研究是首次在東亞地區開展跨度為4萬年的大規模人類古基因組研究，且首次利用古基因組在適應性方面探究東亞人群重要錶性特徵的演化來源，揭示東亞北部距今33000-3400年的人群動態遺傳歷史，為進一步探索東亞人群與環境的關係提供了重要遺傳學證據。
【3】2021年5月25日，清華大學戴瓊海，俞立及範靜濤共同通訊在Cell線上發表題為”Iterative tomography with digital adaptive optics permits hour-long intravital observation of 3D subcellular dynamics at millisecond scale“的研究論文，該研究提出了一種計算成像框架，稱為數位自我調整光學掃描光場相互反覆運算層析成像（DAOSLIMIT），它具有高速，高解析度3D成像，平鋪波前校正和緊湊型系統的低光毒性。通過同時對整個體積進行層析成像，該研究獲得了在225×225×16μm3範圍內的體積成像，在數十萬個時間點上，毫秒級的橫向分辯率高達220 nm，軸向分辯率高達400 nm。為了建立功能，該研究探索了中性粒細胞遷移和腫瘤細胞迴圈過程中不同物種的大規模細胞遷移和神經活動，並觀察了哺乳動物的各種亞細胞動力學（點擊閱讀）。
【4】2021年5月24日，中國科學院微生物研究所，安徽大學，山西農業大學等多組織合作，王奇慧，高福及齊建勳共同通訊在Cell線上發表題為“Binding and molecular basis of the bat coronavirus RaTG13 virus to ACE-2 in humans and other species”的研究論文，該研究獲得了RaTG13受體結合域（RBD）與人ACE2（hACE2）的複雜結構，並進一步評估了RaTG13 RBD與另外24個ACE2直系同源物的結合。通過將RaTG13 RBD中的殘基替換為SARS-CoV-2 RBD中的殘基，該研究發現殘基501（在VOC 501Y.V1 / V2 / V3中發現的主要位置）在確定RaTG13的潜在宿主範圍中起關鍵作用。該研究還發現SARS-CoV-2可以誘導針對RaTG13的强交叉反應抗體，並確定了SARS-CoV-2 MAb CB6，可以交叉中和RaTG13假病毒。這些結果闡明了RaTG13的受體結合和宿主適應機制，並強調了對動物病毒庫攜帶的冠狀病毒（CoV）進行連續監視以防止CoV再次溢出的重要性。
【5】mRNA的加帽和校對在SARS-CoV-2複製和轉錄中起著至關重要的作用。2021年5月24日，清華大學，上海科技大學等多組織合作，饒子和，婁智勇及Gao Yan共同通訊在Cell線上發表題為“Coupling of N7-methyltransferase and 3'-5' exoribonuclease with SARS-CoV-2 polymerase reveals mechanisms for capping and proofreading”的研究論文，該研究以識別為Cap（0）-RTC的形式展示SARS-CoV-2複製轉錄複合體（RTC）偶聯共轉錄加帽複合體（CCC）的冷凍EM結構，該結構包括nsp12 NiRAN，nsp9，nsp14，以及nsp10蛋白。Nsp9和nsp12 NiRAN將nsp10 / nsp14募集到Cap（0）-RTC中，形成N7-CCC，以在pre-mRNA的5'末端產生cap（0）（7MeGpppA）。通過cryo-EM觀察到的Cap（0）-RTC的二聚體形式表明，nsp14 ExoN具有反演回溯機制，有助於與聚合酶nsp12一起對RNA進行校對。這些結果不僅為理解SARS-CoV-2 mRNA的共轉錄修飾提供了結構基礎，而且還闡明了如何維持SARS-CoV-2中的複製保真度。
【6】被子植物（有花植物）是植物界最進化、種類最豐富的植物大類群，在現今陸地生態系統中佔據主導地位。被子植物的起源和早期演化一直都是演化生物學中最重要的科學問題之一。而被子植物化石在1億多年前的白堊紀地層中突然大量出現，似乎與進化論的觀點“生物演化是漸進的”相悖，達爾文對此感到困惑不解，稱之為“討厭之謎”。2021年5月6日，中國科學院南京地質古生物研究所史恭樂團隊在Nature線上發表題為“Mesozoic cupules and the origin of the angiosperm second integument”的研究論文，該研究在我國內蒙古發現了一個特异埋藏的早白堊世植物化石群，通過對其中保存精美的矽化植物標本的研究並結合譜系發育分析，發現被子植物的祖先類群早在距今約2.5億年前就已經出現。該研究為理解被子植物白堊紀之前的演化提供了關鍵證據，部分程度上回答了達爾文的“討厭之謎”。
活體器官中的細胞構成了一個精妙的微觀世界，在該世界中，細胞和細胞器的可塑性，相互作用和遷移長期以高時空分辯率在多種生理現象中起著至關重要的作用。大量訊號和組織成分的參與提供了一個自然的環境，以反映生物過程的自然動力學，這些生物學過程不僅難以在體外或離體重建，而且在觀察生物過程中也面臨著巨大挑戰：例如，心跳和呼吸會引入運動模糊和偽影，而不會產生很高的成像畫面播放速率。組織中折射率的不均勻分佈會導致嚴重的光學像差，從而降低影像分辯率和信噪比。强光劑量會干擾正常的細胞行為和細胞器功能，導致體內成像的光子分別不均。
為了解决這些問題，在過去的十年中，為發展亞細胞活體顯微鏡（IVM）進行了各種努力，例如旋轉盤共聚焦顯微鏡（SDCM），自我調整光學顯微鏡（AO），高速雙光子顯微鏡和光片顯微鏡（LSM），促進了動物的神經科學領域，發育生物學，免疫學和癌症生物學的各種研究，但是，在分辯率，速度，SNR和樣品健康之間存在不可避免的權衡。在通常需要對多個平面進行軸向掃描的三維（3D）生物中，情况變得更糟。
文章模式圖（圖源自Cell）
囙此，一個實驗的時間視窗只能支持數百個體積，以避免總光劑量低於〜300 J / cm2的光損傷。LSM通過僅激發對焦區域來避免不必要的曝光來緩解該問題。帶有AO的Lattice LSM（LLSM）進一步提高了透明生物體的時空分辯率，但是小視場（FOV）和平鋪AO校正都限制了其在大體積下的速度。此外，由於組織的不透明性和空間限制，很難在亞細胞分辯率下將LSM應用於哺乳動物組織。在哺乳動物中以亞細胞分辯率和低光子劑量進行長期，高速成像仍然是一個挑戰。
在各種形式的平行體積成像中，光場顯微鏡（LFM）通過同時對整個體積進行成像提供了最有效的光子解決方案。受益於高速3D成像和緊湊型系統，LFM在大規模神經記錄中取得了巨大成功。但是，即使使用高級算灋和方案，其空間分辯率和角分辯率之間的內在折衷通常將其分辯率保持在1μm左右，這對於亞細胞結構來說還遠遠不夠，並且限制了細胞生物學的廣泛應用。
在這裡，該研究提出了一個框架，稱為數位AO掃描LF互斥層析成像（DAOSLIMIT），通過利用超大規模時空分辯率和數十萬個時間點，以超高的時空分辯率和低光毒性實現像差校正的3D螢光成像。該研究開發了一種緊湊型掃描LFM（sLFM）系統，該系統具有影像平面的週期性漂移，以接近繞射極限的分辯率和全光子效率收集四維（4D）空間角光分佈。除了進行各種定量評估和比較外，該研究還展示了其在多種物種（包括果蠅幼蟲，斑馬魚和小鼠）中對細胞生物學和神經科學的效用。
參考消息：
https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674（21）00532-8#%20
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