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2026年7月24日

共 35 篇，分为 7 组

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星期五 7月24日
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本期目录

Science 15 Nature 10 Nature Climate Change 1 Nature Reviews Earth & Environment 1 Nature Geoscience 1 Nature Nanotechnology 4 Nature Sustainability 3

Science

15 篇
2026-07-23

Epigenetic and 3D genome reprogramming during the aging of the human hippocampus

人类海马衰老过程中的表观遗传和 3D 基因组重编程

Nathan R. Zemke, Seoyeon Lee, Sainath Mamde, Bing Yang, Nicole Berchtold, B. Maximiliano Garduño, Hannah S. Indralingam, Weronika M. Bartosik, Pik Ki Lau, Keyi Dong, Emily Hsu, Amanda Yang, Yasmine Tani, Chumo Chen, Qiurui Zeng, Varun Ajith, Liqi Tong, Chanrung Seng, Daofeng Li, Ting Wang, Jingtian Zhou, Joseph R. Ecker, Christopher K. Glass, Carl W. Cotman, Xiangmin Xu, Bing Ren

在衰老的人脑中观察到基因表达的变化，但我们对潜在调节机制的理解仍然有限。为了阐明这些复杂性，我们分析了跨越成人寿命的人类海马组织的单核基因表达、染色质可及性、DNA 甲基化和三维 (3D) 染色质结构。我们确定了衰老过程中的线性和非线性动态基因调控程序。在 50 至 75 岁之间，胚胎卵黄囊来源的小胶质细胞被耗尽，并被类似于外周血单核细胞来源的小胶质细胞的细胞所取代。海马星形胶质细胞随着年龄的增长而大幅减少，包括那些调节突触传递的星形胶质细胞。在不同的细胞类型中，3D 基因组结构经历了整体侵蚀……

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2026-06-18

Dynamic asymmetric strain imprinted into substrates by an oxide thin film

通过氧化物薄膜将动态不对称应变压印到基板上

Elliot Kisiel, Alexandre Pofelski, Pavel Salev, Erbin Qiu, Spencer Reisbick, Chuhang Liu, Andreas Glatz, Ishwor Poudyal, Wei He, Rourav Basak, Kaan Alp Yay, Junjie Li, Umeshkumar Patel, Zhan Zhang, Arndt Last, Yimei Zhu, Ivan K. Schuller, Zahir Islam, Alex Frano

在薄膜-基底系统中，基底的作用通常被认为仅限于提供静态机械约束。当薄膜的结构变化改变基底时，动态薄膜-基底相互作用通常被忽略。通过结合 X 射线和电子显微镜，我们观察到二氧化钒薄膜中的电感应细丝在下面的蓝宝石基板中产生了强烈的不对称应变。这种不对称的基底应变反馈到薄膜中并定义了细丝的膨胀方向，揭示了薄膜-基底动态相互作用在确定薄膜功能方面的重要性。此外，应变印记传播到基底至少数十微米深处，超过薄膜厚度200倍以上，具有潜在的...

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2026-06-25

Constraining an exoplanet’s magnetic field using star-planet interactions

利用恒星-行星相互作用限制系外行星的磁场

D. Revilla, P. J. Amado, R. Luque, P. Schöfer, A. F. Lanza, A. Binnenfeld, J. A. Caballero, A. P. Hatzes, G. W. Henry, S. V. Jeffers, S. Kaur, E. Pallé, L. Peña-Moñino, M. Pérez-Torres, A. Quirrenbach, A. Reiners, I. Ribas, D. Viganò, M. R. Zapatero-Osorio, S. Zucker

理论预测，一颗靠近其主恒星运行的具有足够强磁场的行星可能会引起恒星与行星之间的磁相互作用。这可以作为与行星轨道周期同步的光学或射电恒星活动信号来观测。我们分析了 GJ 436 18 年的高分辨率光谱，这是一颗低质量恒星，由一颗海王星大小的系外行星在极偏心轨道上运行。恒星活动指标显示出在与系外行星轨道相对应的时期内的增强，该时期受到恒星自转和恒星 8 年磁周期的调节。我们将其解释为恒星与行星磁相互作用的信号。如果 GJ 436 b 的磁场强度为 6 至 110 高斯，我们使用几何模型重现了这些周期。

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2026-07-23

Dose-dependent sensitivity of human three-dimensional chromatin to a heart disease–linked transcription factor

人类三维染色质对心脏病相关转录因子的剂量依赖性敏感性

Zoe L. Grant, Shuzhen Kuang, Shu Zhang, Abraham J. Horrillo, Zhe Chen, Kavitha S. Rao, Cemre Celen, Vasumathi Kameswaran, Carine Joubran, Pik Ki Lau, Keyi Dong, Bing Yang, Weronika M. Bartosik, Nathan R. Zemke, Bing Ren, Deepak Srivastava, Irfan S. Kathiriya, Katherine S. Pollard, Benoit G. Bruneau

剂量敏感转录因子 (TF) 是人类发育障碍中基因调控改变的基础，而细胞类型特异性基因调控与细胞分化过程中三维 (3D) 染色质的重组有关。在这项工作中，我们展示了人类心肌细胞分化中与先天性心脏病 (CHD) 相关、谱系限制的 TF TBX5 对染色质组织的剂量依赖性调节。在人类 CHD 模型中，基因组组织（包括区室、拓扑相关结构域和染色质环）对 TBX5 剂量的降低敏感，并且各个细胞的反应存在差异。 TBX5 结合增强子元件上的粘连蛋白结合以 TBX5 剂量依赖性方式减少，为破坏环 f…提供了潜在机制。

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2026-07-23

A 3D genome atlas of human tonsil and the role of loop extrusion in B cell somatic hypermutation

人类扁桃体 3D 基因组图谱以及环挤压在 B 细胞体细胞超突变中的作用

Yubao Cheng, Jianshu Wang, Yuan Zhang, Anurupa Devi Yadavalli, Miao Liu, Shengyan Jin, Grace Buddle, Ann Haberman, David G. Schatz, Siyuan Wang

生发中心组织微环境中的 B 细胞成熟涉及通过体细胞超突变 (SHM) 实现的免疫球蛋白基因多样化。三维 (3D) 基因组结构如何影响 SHM 尚不完全清楚。我们利用基于测序和基于图像的 3D 基因组学和转录组学来绘制人类扁桃体和 B 细胞淋巴瘤细胞系中跨细胞类型和状态的单细胞 3D 基因组组织和基因表达。这些分析揭示了 B 细胞免疫反应和 SHM 激活过程中区室、循环和核位置变化的轨迹。粘连蛋白成分 RAD21 的靶向蛋白质降解揭示了其对实现 SHM 的贡献。我们的结果提供了人类扁桃体细胞的单细胞 3D 基因组图谱，并概述了两者之间的联系……

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2026-07-23

Human body single-cell atlas of three-dimensional genome organization and DNA methylation

人体单细胞三维基因组组织和DNA甲基化图谱

Jingtian Zhou, Yue Wu, Hanqing Liu, Wei Tian, Rosa G. Castanon, Anna Bartlett, Zuolong Zhang, Guocong Yao, Dengxiaoyu Shi, Ben Clock, Samantha Marcotte, Joseph R. Nery, Michelle Liem, Naomi Claffey, Lara Boggeman, Cesar Barragan, Rafael Arrojo e Drigo, Annika K. Weimer, Minyi Shi, Johnathan Cooper-Knock, Sai Zhang, Michael P. Snyder, Sebastian Preissl, Bing Ren, Carolyn O’Connor, Shengbo Chen, Chongyuan Luo, Jesse R. Dixon, Joseph R. Ecker

高阶染色质结构和 DNA 甲基化对于基因调控至关重要，但这些在人体中如何变化仍不清楚。我们对 16 个组织中的 86,689 个单核进行了三维 (3D) 基因组结构和 DNA 甲基化的多组学分析，鉴定了 35 种主要细胞亚型和 206 种细胞亚型。我们揭示了跨细胞类型的 CG 和非 CG 甲基化的广泛变化，并以前所未有的细胞分辨率表征了 3D 染色质结构。由 DNA 甲基化和基因组结构划分的细胞类型之间存在广泛的差异，这表明不同的表观基因组特征在维持细胞身份方面的作用可能因谱系而异。这项研究拓展了我们对 DNA 甲基化和染色质结构多样性的理解……

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2026-07-23

The rise and fall of language diversity through the Holocene

全新世语言多样性的兴衰

D. E. Blasi, M. J. Hamilton, R. D. Gray, C. L. Bowern

描述塑造语言多样性的因素对于理解人类历史、文化和认知至关重要。在这项研究中，我们结合了统计和社会计算模型、人种学数据和古人口学推断来模拟全球语言多样性的轨迹。在动植物驯化出现之前，语言的数量比现在少（从 7500 种到 4500 到 6000 种）。随后全球人口的增加促进了语言多样性的增加。我们发现了3000至1000年前的一个拥有数万种语言的语言“黄金时代”。语言多样性的巨大丧失并不是从最近的殖民扩张开始的，而是随着多民族帝国首先随着他们的语言、病原体的传播而开始的……

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2026-07-23

Late-stage functionalization with strain-release warheads enables tunable covalent inhibition

应变释放弹头的后期功能化可实现可调节的共价抑制

Zachary P. Shultz, Ansar Lee-Sam, Yun-Pu Chang, Luxin Sun, Dylan Grassie, Alessio Gabellini, Kyle Pedretty, Thomas Scattolin, Victoria Izumi, Bin Fang, Samer Sansil, Ramu Kakumanu, Lukasz Wojtas, John Koomen, Ernst Schönbrunn, Andrii Monastyrskyi, Derek Duckett, Justin M. Lopchuk

共价抑制作为治疗和化学生物学背景下选择性蛋白质调节的策略继续获得动力。共价反应基团 (CRG) 通常与半胱氨酸等亲核残基结合，导致目标蛋白质失活。然而，常见的亲电子试剂（例如丙烯酰胺）通常会发生非选择性反应，导致脱靶效应和毒性。为了克服这些限制，我们开发了一种模块化硫 (IV) 试剂平台，用于磺酰基和磺酰亚氨基双环丁烷基序的温和后期安装，具有完全的半胱氨酸选择性。该方法能够获得具有可调应变释放反应性的多种硫 (VI) CRG。纳入美国食品和药物管理局批准的共价抑制剂……

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2026-07-23

Single-cell multiomics and chromatin structure reveal gene-regulatory dynamics in heart failure

单细胞多组学和染色质结构揭示心力衰竭的基因调控动态

Yang Xie, Luca Tucciarone, Elie N. Farah, Lei Chang, Qian Yang, Thirupura S. Shankar, Weston Elison, Shaina Tran, Jovina Djulamsah, Audrey Lie, Timothy Loe, Alyssa R. Holman, Sierra Corban, Justin Buchanan, Sainath Mamde, Haowen Zhou, Ruth M. Elgamal, Eleni Tseliou, Vincent Huang, Zhaoning Wang, Jeffrey Huey-Chuan Chiu, Rebecca Melton, Emily Griffin, Qingquan Zhang, Jacinta Lucero, Sutip Navankasattusas, Daofeng Li, Chanrung Seng, Eugin Destici, Craig H. Selzman, Agnieszka D’Antonio-Chronowska, Ting Wang, Allen Wang, Stavros G. Drakos, Kyle J. Gaulton, Bing Ren, Neil C. Chi

心力衰竭是发病和死亡的主要原因，但驱动细胞类型特异性病理反应的基因调控机制仍不清楚。在这里，我们展示了 13 个正常和 23 个衰竭人类心脏所有心室的细胞类型解析转录组、染色质可及性、组蛋白修饰和染色质组织。综合分析揭示了细胞类型组成、基因调控程序和染色质组织的动态变化，特别是在心肌细胞和成纤维细胞中。从这些分析中绘制细胞类型特异性增强子基因相互作用图谱，可以从遗传关联数据中阐明可能导致心力衰竭的遗传因素。总之，这些发现提供了人类的多模式基因调控图谱……

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2026-07-23

Single-cell multiomics connects 3D genome and transcriptome alterations in Alzheimer’s disease

单细胞多组学将阿尔茨海默病的 3D 基因组和转录组改变联系起来

Yang Zhang, Xinyue Lu, Alexander K. Kunisky, Shahul Alam, Junjie Tang, Ruochi Zhang, Shike Wang, Han Zhang, Jude Baroudi, Walid Ichcho, Deyong Jia, Sahar Ghorbanikalateh, Sahel Ghorbanikalateh, Shihan Wang, David A. Bennett, Hansruedi Mathys, Zhijun Duan, Jian Ma

阿尔茨海默病 (AD) 通过细胞类型特异性转录组和表观基因组改变破坏大脑功能，但三维 (3D) 基因组组织对 AD 的贡献仍知之甚少。我们应用 GAGE-seq（基因组结构和基因表达测序）联合分析 AD 患者和年龄匹配的非 AD 个体死后脑组织中单细胞的基因表达和 3D 染色质结构，揭示与细胞类型特异性失调相关的染色质重组。与空间转录组学和染色质可及性数据的整合发现了反映基因组区室重塑和调控元件重组的改变的生态位。 Hicformer 是一个深度学习框架，它表明 3D 基因组特征是必不可少的……

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2026-07-23

Spatially resolving the cone of reaction for a single molecule

空间解析单个分子的反应锥

Matthew James Timm, Adam Matěj, Ilias Gazizullin, Qifan Chen, Stefan Hecht, Pavel Jelínek, Leonhard Grill

原子和分子的碰撞是键形成所必需的，因此是任何化学反应的关键。它们的结果由反应物的碰撞能量、相对方向和冲击参数决定。气相碰撞研究表明，能量很容易控制，但很难控制分子方向，并且完全不可能控制碰撞参数。在这里，我们研究了表面上单个分子的碰撞，通过扫描隧道显微镜对碰撞前后的每个涉及的化合物进行成像，从而可以精确控制方向和冲击参数。我们观察到分子必须在一个狭窄的反应锥体中碰撞，并且表面原子位移甚至可以使反应发生，即使是不受欢迎的……

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2026-07-23

Invasive species’ environmental impacts are more severe in the Global South

入侵物种对南半球的环境影响更为严重

Sven Bacher, Petr Pyšek, Hanno Seebens

外来入侵物种 (IAS) 是生物多样性的主要威胁，但对其影响分布仍知之甚少。全球生物多样性评估表明，北半球富裕国家的影响最大，但这只是根据 IAS 数据推断的，反映了研究偏差。我们使用标准化影响衡量指标的新全球数据库计算了每个国家的平均影响严重程度，发现尽管全球北方的报告数量是南方国家的两倍多，但全球南方的影响严重程度更高。治理薄弱和管理能力有限是造成严重影响的主要原因。经济快速增长但治理不善的新兴经济体尤其容易受到影响。未能认识到全球南方面临着最高的 IAS 影响会转移人们的注意力……

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2026-07-23

Crush-resistant air sacs allow insect larvae to exploit aquatic habitats at extreme depth

抗压气囊使昆虫幼虫能够利用极深的水生栖息地

Evan K. G. McKenzie, Maxon J. R. Ngochera, Joseph Chombo, Hayley McLennan, Roland Proud, Tahnee Ames, Philip G. D. Matthews

远洋海洋栖息地中缺乏水生昆虫的原因是它们的气管呼吸系统充满空气，在进行昼夜垂直迁徙以逃避掠食性鱼类时，该系统可能会在深处内爆。然而，我们发现马拉维湖中的湖蝇 Chaoborus edulis 的水生幼虫已将其气管系统改造为增强型浮力调节充气囊，使它们能够在白天迁徙到湖中 200 多米深处的缺氧低层深处，以逃避掠食性鱼类。它们气囊的挤压深度随着每个龄期的增加而增加，最后的龄期可以在超过半公里的深度抵抗内爆。与预期相反，这些昆虫适应了深水栖息地的极端静水压力……

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Nature

10 篇

Nature Climate Change

1 篇

Nature Reviews Earth & Environment

1 篇

Nature Geoscience

1 篇

Nature Nanotechnology

4 篇

Nature Sustainability

3 篇