柴继杰、万里、郑宁等中国学者同天 6 项最新研究登上 Nature

来源：丁香学术

今日，Nature期刊上线了 6 篇来自中国学者作为通讯作者的重磅研究，这些研究涵盖了土壤无脊椎动物在全球生态系统中的重要性，植物抗病育种的新策略，鸟类化石记录的新突破，分子胶在蛋白酶体中的新靶点，神经元促进癌症进展的新机制。在生命科学领域的不同层面大放异彩，不断突破。接下来丁香学术将与大家分享这六篇研究。

第一篇

中山大学深圳校区生态学院生物防治国家重点实验室储诚进研究组于 2 月 12 日发表在Nature上题为：Global engineering effects of soil invertebrates on ecosystem functions 的研究性文章，该研究基于土壤无脊椎动物（白蚁、蚂蚁和蚯蚓）在全球生态系统中的重要性，但对其土壤工程效应的驱动因素在全球尺度上了解甚少，提出探究这三种无脊椎动物类群对生态系统功能影响的研究问题。

从全球范围内收集关于白蚁、蚂蚁和蚯蚓对 47 种生态系统特性工程效应的研究数据，涵盖土壤养分、土壤理化性质、养分循环以及相关生物群落状态等方面。最后对来自六大洲 1,047 项研究的 12,975 个观测数据进行了元分析。使用对数响应比（lnRR）作为效应量的度量标准，以比较生物扰动土壤与参照土壤之间生态系统属性的差异。采用多级线性混合效应模型，考虑样本量加权和方差加权两种模型，还进行了异质性检验、发表偏倚评估、空间和时间自相关分析等。

最后得出结论：三种无脊椎动物类群均能增加土壤养分、呼吸、微生物和植物生物量等。白蚁对土壤呼吸和植物生物量的影响，以及蚯蚓对土壤氮和磷含量的影响，随年平均气温的增加而增加，并在热带地区达到峰值。相比之下，蚂蚁对土壤氮、土壤磷、植物生物量和存活率的影响在中纬度生态系统达到峰值，这些生态系统的初级生产力最低。白蚁和蚂蚁通过缓解植物在热带地区的磷限制和温带地区的氮限制，分别促进了植物的生长。

综上所述，该研究通过元分析揭示了白蚁、蚂蚁和蚯蚓在全球尺度上对土壤工程效应的重要贡献，并强调了它们在全球生物地球化学循环和生态系统功能中的关键作用。这些发现为理解全球土壤生态系统的动态变化提供了新视角，并为生物地球化学模型的改进提供了科学依据。

参考来源：

https://www.nature.com/articles/s41586-025-08594-y

第二篇

西湖大学生命科学学院的柴继杰研究组和德国马克斯 · 普朗克植物育种研究所的 Jane E. Parker 研究组于 2 月 12 日联合发表在Nature上题为：Balanced plant helper NLR activation by a modified host protein complex 的研究性文章，文章聚焦于植物免疫系统中的核苷酸结合富亮氨酸重复（NLR）受体，特别是传感器 NLR（sNLR）和辅助 NLR（hNLR）的功能与激活机制。研究旨在揭示 TNL 型 sNLR 如何通过其下游的 EDS1–SAG101 复合体激活 hNLR NRG1A，并探讨 NRG1C 如何抑制这一过程。

该研究主要通过构建了表达 EDS1、SAG101、NRG1A、NRG1C、RPP1 和 ATR1 等蛋白的质粒。使用昆虫细胞表达系统表达重组蛋白，并通过亲和纯化和凝胶过滤色谱进行纯化。利用冷冻电镜和 X 射线晶体学技术解析了蛋白复合体的三维结构。等温滴定量热法等检测蛋白间相互作用及结合亲和力。通过在烟草叶片中瞬时表达相关蛋白，结合细胞死亡和离子渗漏等表型评估相关蛋白在植物体内的功能。然后使用 PyMOL、Coot 和 Phenix 等软件进行结构模型的构建和精修。通过方差分析（ANOVA）和 Tukey’s HSD 检验等方法分析实验数据的显著性差异。

最终揭示了 NRG1A 通过识别修饰的 EDS1 - SAG101 复合物而激活的机制，以及 NRG1C 通过结合激活的 EDS1 - SAG101 抑制 NRG1A 的机制。该研究通过冷冻电镜和 X 射线晶体学技术，为深入理解 NLR 受体的激活机制提供了重要的结构基础。研究成果为植物抗病育种提供了新的靶点和思路，有助于培育出更加抗病、抗逆的作物品种。

参考来源：

https://www.nature.com/articles/s41586-024-08521-7

第三篇

中国科学院的万里研究组和张余研究组于 2 月 12 日在Nature上联合发表的题为：Activation and inhibition mechanisms of a plant helper NLR 的研究性文章，该文章主要研究了植物免疫系统中的关键蛋白复合体 ——EDS1-SAG101-NRG1 在激活抗病信号传导中的作用机制。

该研究首先解析了 AtEDS1–AtSAG101–AtNRG1A L134E 和 AtEDS1–AtSAG101–AtNRG1C 异源三聚体的冷冻电镜结构，揭示了它们在与抗病信号分子 ADPr-ATP 结合后的构象变化。

阐明了 AtNRG1A 和 AtNRG1C 在 EDS1-SAG101 复合体上的结合位点和相互作用模式，特别是识别了两个主要的相互作用界面（I-1 和 I-2）。发现 AtNRG1C 相比 AtNRG1A 具有更高的与 EDS1-SAG101 复合体的结合亲和力，并能够在植物体内有效竞争 AtNRG1A 的结合位点。揭示了 AtNRG1C 在植物抗病信号传导中的负调控作用，它通过抑制 AtNRG1A/B 的寡聚化和抗病信号传导，从而平衡植物的免疫反应。研究了 EDS1-SAG101-NRG1 复合体在植物抗病信号传导中的具体作用机制，包括如何通过构象变化响应 ADPr-ATP 的结合，并触发下游的免疫反应。探讨了 AtNRG1A 的寡聚化在激活植物细胞死亡和抗病信号传导中的关键作用，以及 AtNRG1C 如何通过抑制这一过程来负调控免疫反应。

该研究通过解析 EDS1-SAG101-NRG1 复合体的结构和功能，为植物如何通过 NLR 受体感知病原体并触发免疫反应提供了新的视角。阐明了 NRG1 蛋白在免疫反应中的双重角色，发现 AtNRG1C 作为负调控因子，在平衡植物免疫反应中起关键作用，这对于开发新的植物抗病策略具有重要意义。

参考来源：

https://www.nature.com/articles/s41586-024-08517-3

第四篇

中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的王敏研究团队于 2 月 12 日在Nature上发表的题为：Earliest short-tailed bird from the Late Jurassic of China 的研究性文章。基于侏罗纪鸟类化石记录有限，且早期鸟类进化存在争议，特别是最早分支的鸟类系统发育问题。已知的侏罗纪鸟类多为长尾巴，与白垩纪及更晚期短尾鸟类差异大，研究者提出是否存在侏罗纪短尾鸟类及其进化意义等问题。

该研究对 Baminornis zhenghensis（IVPP V33259）及其关联标本（IVPP V33260）进行了详细的描述，包括骨骼形态、解剖结构等。通过与已知化石的比较，揭示了 Baminornis 的独特特征，如短尾、融合的肩胛骨和乌喙骨等。

然后利用最大简约法和贝叶斯末端定年法进行了系统发育分析，确定了 Baminornis 在鸟类演化树上的位置，结果表明，Baminornis 是一种基干鸟类，位于始祖鸟之后，是包括 Jeholornis 和其他现生鸟类在内的鸟类的姐妹群。并构建了基于肩带、骨盆和前肢解剖特征的离散特征形态空间，进一步分析了 Baminornis 与其他中生代兽脚类恐龙和鸟类的亲缘关系，结果显示，Baminornis 在肩带和骨盆形态上与白垩纪的鸟胸类相似，而前肢则保留了兽脚类的原始特征。通过追踪尾椎骨特征在演化树上的变化，探讨了尾椎骨融合的起源和演化，结果表明，尾椎骨融合可能在鸟类演化树的早期就已经出现，并在随后的演化中逐渐稳定下来。根据 Baminornis 的骨骼结构特征，评估了其飞行能力。认为 Baminornis 可能具有比同时代其他鸟类更好的飞行能力，这与其独特的骨骼结构特征密切相关。

通过以上的研究方法和分析确定 Baminornis zhenghensis 为最古老的短尾鸟类，填补了鸟类化石记录的时空空白。发现其具有独特的特征组合，显示出镶嵌进化现象，表明鸟类的高度衍生特征在侏罗纪早期就已出现，暗示鸟类起源更早且在侏罗纪就有辐射演化。

参考来源：

https://www.nature.com/articles/s41586-024-08410-z

第五篇

华盛顿大学霍华德休斯医学研究所的郑宁研究组和哈佛大学的 Brian B. Liau 研究组于 2 月 12 日在Nature上联合发表的题为：UM171 glues asymmetric CRL3–HDAC1/2 assembly to degrade CoREST corepressors 的研究性文章。UM171 是一种强效的人体外造血干细胞自我更新激动剂。通过征用 CUL3-RING E3 泛素连接酶（CRL3）复合物的底物受体 KBTBD4，UM171 促进 LSD1-CoREST 共抑制复合物的降解，从而减少造血干细胞的损耗。然而，UM171 的直接靶点和作用机制尚不清楚。

该研究揭示了 UM171 作为分子胶水，通过诱导 KBTBD4（CRL3 复合物的底物受体）与 HDAC1/2 之间的高亲和力相互作用，促进 LSD1-CoREST 共抑制复合物的降解。研究通过蛋白质组学和化学抑制剂研究确定了 HDAC1/2 为 UM171 的主要靶点，并通过冷冻电子显微镜分析揭示了 UM171、KBTBD4、HDAC1/2 和 CoREST 之间的不对称组装体结构。此外，研究还发现了内源性辅因子肌醇六磷酸在巩固这一复合物相互作用中的关键作用，并通过实验验证了四元复合物相互作用表面的功能相关性。这些发现揭示了小分子降解剂如何利用二聚体 CRL3 E3 的协同作用。

该研究增进了对 CRL3 E3 泛素连接酶可重编程性的理解，揭示了通过小分子化合物诱导蛋白质降解的新机制。提供了 CRL3 E3 泛素连接酶及其底物复合体的高分辨率结构信息，为进一步研究 CRL3 的功能和调控机制奠定了基础。

参考来源：

https://www.nature.com/articles/s41586-024-08532-4

第六篇

麻省理工学院科赫综合癌症研究所的 Leanne Li 研究组于 2 月 12 日在Nature上发表的题为：Intrinsic electrical activity drives small-cell lung cancer progression 的研究性文章。由于神经元受体的上调或异位表达可促进多种癌症类型的肿瘤进展，腺癌的神经内分泌（NE）转化也与侵袭性增强有关。然而，癌症细胞是否具有神经元的典型特征 —— 电兴奋性，以及这种电兴奋性是否影响癌症进展，这些问题大多尚未得到探索。

该研究揭示了小细胞肺癌（SCLC）中神经内分泌（NE）细胞具有电兴奋性，且其动作电位的发放直接促进了肿瘤的恶性进展。这些 NE 细胞对氧化磷酸化产生异常依赖，与大多数依赖有氧糖酵解的癌症细胞不同。同时，研究还发现非 NE 细胞在代谢上支持 NE 细胞，类似于星形胶质细胞-神经元之间的代谢物穿梭。此外，研究还观察到 SCLC 进展过程中神经支配景观的变化与肿瘤内异质性和神经元特征的增强相吻合，提示存在一种由癌症细胞内在电活动驱动的、赋予长期致瘤能力和转移潜能的肿瘤自主性恶性循环。