“自然”论文导:1811-22 固体推飞机甘露糖抑癌 淀蛋肌序氧强

邓文龙

来源：科学网

发布时间：2018/11/23 16:08:09

“自然”论文导读：2018年11月22日

淀粉样蛋白样  肌  淀蛋肌

航空学航空

具有固态推进力的飞机 飞行

采用固体推进系统的飞机

▲ 作者：徐浩峰，何欧禾，基兰·L·斯特罗贝尔，克里斯托弗·K·吉尔摩，Steven RH Barrett，等

清单▲ 链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0707-9

清单▲ 摘要：

本论文描述了一架采用固体推进系统的小型飞机的飞行，这使得制造更安静，机械更简单且不产生燃烧排放的飞机成为可能。

一直以来，飞行器的动力来自带有活动部件的发动机，例如推进器或涡轮机，并且通常依靠化石燃料燃烧有人提出采用电空气动力学装置 - 通过电力加速流体中的离子以形成离子风产生推力，可作为推进飞行器的一种替代方法。

研究人员设计了一架带有电空气动力推进系统的小型固定翼飞机，并进行了试飞。该飞机重2.45千克，翼展5米，依靠定制系统提供动力。定制动力系统包含一个电池组和高压电源转换器，输出功率约500瓦。

在10次试飞中，飞机在室内空间成功飞行了60米，平均飞行高度为0.47米。尽管整体效率较低，但是其推功比与传统推进系统（如喷气发动机）相当。

这种特殊的飞机设计优先考虑的是小机型而不是高效率，但未来的设计可以提高效率。

▲摘要

自从100多年前第一次飞机飞行以来，飞机一直使用螺旋桨和涡轮机等移动表面进行推进。大多数都是由化石燃料燃烧提供动力。已经提出电动力学，其中电力加速流体中的离子，作为推进红细胞的替代方法 - 没有移动部件，几乎无声地且没有燃烧排放。然而，没有飞行过这种固态推进系统的飞机。在这里，我们证明了固态推进系统可以通过设计和飞行电动力推进的比空气更重的飞机来维持动力飞行。我们飞行了一架固定翼飞机，飞行时间达到五次，并且表明飞机达到了稳定水平。所有电池和电源系统，包括专门开发的超高压（40千伏）电源转换器，均为板载式。我们表明，传统上公认的推力功率比和推力密度的限制，以前被认为使电动力学作为一种翼型推进方法不可行，是可以克服的。我们提供了一个概念验证，即电动力学飞机推进，为飞机和空气动力装置提供了更安静，机械更简单且不会产生燃烧排放的可能性。

地球科学地球科学

二十世纪对 未知冰川海平面上升的贡献

20世纪海平面上升“贡献者”包括未知冰川

▲ 作者：David Parkes，Ben Marzeion

清单▲ 链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0687-9

清单▲ 摘要：

20世纪全球平均海平面上升（GMSLR）主要是由冰川和冰盖的质量损失，海水的热膨胀和陆地蓄水能力的变化引起的。

然而，无论是基于观测还是气候模型结果，这些贡献的估计总和往往低于观测到的GMSLR。

这里，研究人员发现从1901年到2015年，错漏和消失的冰川产生了大约16.7到48.0毫米的海平面当量（SLE）。

其中，缺失的冰川是那些人们期望今天仍存在的小冰川，但由于区域分析和理论比例关系，这些冰川并没有反映在冰川数据库中，而它们大约贡献了12.3到42.7毫米的历史SLE。

此外，消失的冰川（1901年存在，但到2015年已经融化的冰川，因此也不在数据库单中）估计贡献了4.4到5.3毫米。

▲摘要

二十世纪全球平均海平面上升（GMSLR）主要是由冰川和冰盖质量损失，海水热膨胀和陆地水储存变化引起的。然而，无论是基于观测结果还是基于气候模型的结果，这些贡献中的每一个的估计总和往往达不到观察到的GMSLR。目前冰川对GMSLR贡献的估计依赖于对冰川库存数据的分析，已知冰川库存数据对最小的冰川大小类别进行了欠采样。在这里，我们显示从1901年到2015年，失踪和消失的冰川产生了大约16.7至48.0毫米的海平面等效（SLE）。由于区域分析和理论规模关系，缺少的冰川是我们今天期望存在的那些小冰川，但这些冰川没有在清单中体现出来。这些冰川对历史上的SLE贡献了大约12.3至42.7毫米。此外，消失的冰川（那些存在于1901年，但到2015年已经融化，因此不能包括在现代全球冰川库存中）的估计贡献在4.4和之间。 5.3毫米。未能考虑这些未知的冰川可能是在二十世纪关闭GMSLR预算时遇到困难的一个重要原因：它们的贡献平均为每年0.17至0.53毫米的SLE，而预算差异为每平方米约0.5毫米的GMSLR。虽然未知的冰川在未来的海平面上升中起着微不足道的作用，而且在1990年之后不那么重要，但这些发现意味着不需要未发现的物理过程来关闭历史海平面预算。

生物学生物学

埃及伊蚊的改良参考基因组通知虫媒病毒载体控制

改良埃及伊蚊基因组助力虫媒控制研究

▲ 作者：Benjamin J. Matthews，Olga Dudchenko，Leslie B. Vosshall，et al

清单▲ 链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0692-z

清单▲ 摘要：

埃及伊蚊每年感染4亿多人，能传播登革热病毒，黄热病病毒，寨卡病毒和基孔肯雅热病毒等多种病毒。

由于缺乏高质量的基因组数据，人们在了解蚊子的生物学特性和开发对抗工具方面的进展放缓。

此次，研究人员将各种技术结合起来，生产出显着改进的，完全重新注释的AaegL5基因组集合，并演示了它如何加速了蚊子研究。

研究人员锁定了物理和细胞遗传学图谱，将已知的引导蚊子到人类宿主和产卵位点的化学感受器数量增加了一倍，进一步了解了决定蚊子性别的中号位点的大小和组成，并揭示了谷胱甘肽S-转移酶基因变异，而谷胱甘肽S-转移酶基因对杀虫剂抗性至关重要。

研究人员还绘制出登革热病虫媒能力和杀虫剂抗性的新候选基因.AaegL5将促进新的生物学见解和干预策略，以对抗这种致命的疾病载体。

▲摘要

雌性Aedesaegypti蚊子每年感染超过4亿人的危险病毒病原体，包括登革热，黄热病，寨卡和基孔肯雅。由于缺乏高质量的基因组装配，在理解蚊子生物学和开发抗击蚊子的工具方面的进展已经放缓。在这里，我们结合各种技术，生产显着改进的，完全重新注释的AaegL5基因组装配，并展示它如何加速蚊子科学。我们将物理和细胞遗传学图谱联系起来，将已知化学感应离子型受体的数量增加一倍，将蚊子引导到人类宿主和产卵部位，进一步了解性别决定M基因座的大小和组成，并揭示谷胱甘肽的拷贝数变异S-转移酶基因对杀虫剂抗性很重要。利用高分辨率数量性状基因座和群体基因组分析，我们绘制了登革热载体能力和杀虫剂抗性的新候选物。AaegL5将催化新的生物学见解和干预策略，以对抗这种致命的疾病载体。

TDP-43和RNA 在再生肌肉中形成淀粉样蛋白样  肌细胞

TDP-43和RNA在肌肉再生过程中形成淀粉样肌粒

▲ 作者：Thomas O. Vogler，Joshua R. Wheeler，Eric D. Nguyen，Kyla A. Britson，Aaron M. Johnson，Bradley B. Olwin，Roy Parker，et al

清单▲ 链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0665-2

清单▲ 摘要：

神经肌肉疾病（包括肌萎缩性脊髓侧索硬化症和包涵体肌病）的主要组织病理学特征是RNA结合蛋白TDP-43的细胞质聚集。

虽然TARDBP（编码TDP-43的基因）的罕见突变通常会导致蛋白质的错误折叠，但大多数患者并没有出现TARDBP突变。

但野生型TDP-43在大多数患者中以一种未知的机制出现。在这里，研究人员证明TDP-43是正常骨骼肌形成的必要蛋白，在小鼠和人类骨骼肌再生过程中，它能形成肌粒。

肌粒与编码肌节蛋白的mRNA的结合，并随着肌纤维成熟而清除。虽然肌粒出现在正常的骨骼肌再生过程中，但肌粒可以在体外播散TDP-43淀粉样纤维，并在包涵体肌病的小鼠模型中增加。

因此，肌粒聚合增加或清除减少可能是神经肌肉疾病中常见的TDP-43聚集物的来源。

▲摘要

神经肌肉疾病（包括肌萎缩侧索硬化和包涵体肌病）的显性组织病理学特征是RNA结合蛋白TDP-43的细胞质聚集。尽管TARDBP（编码TDP-43的基因）中罕见的突变导致蛋白质错误折叠经常导致蛋白质聚集，但大多数患者在TARDBP中没有任何突变。因此，野生型TDP-43的聚集体通过未知机制在大多数患者中出现。在这里，我们显示TDP-43是正常骨骼肌形成的必需蛋白质，在小鼠和人类的骨骼肌再生过程中，它们意外地形成细胞质，淀粉样蛋白样寡聚体组装，我们称之为肌肉颗粒。肌肉颗粒与编码肌节蛋白的mRNA结合，并在肌原纤维成熟时被清除。尽管肌肉颗粒在正常的骨骼肌再生期间发生，但肌肉颗粒可以在体外培养TDP-43淀粉样蛋白原纤维并且在包涵体肌病的小鼠模型中增加。因此，功能正常的肌肉颗粒的组装增加或清除率降低可能是神经肌肉疾病中常见的细胞质TDP-43聚集体的来源。

甘露损害  肿瘤 生长并增强化疗

甘露糖能损害肿瘤生长增强化疗效果

▲ 作者：Pablo Sierra Gonzalez，James O'Prey，Simone Cardaci，Valentin JA Barthet，Kevin M. Ryan，et al

清单▲ 链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0729-3

清单▲ 摘要：

许多肿瘤会经历代谢变化，表现出葡萄糖摄取增加，由此引出了一个问题：服用不同类型的糖能否影响肿瘤生长。

研究人员通过饲管（一周三次）和饮水（持续性地）让肿瘤小鼠服用甘露糖。结果显示这种疗法耐受良好，而且无论单独施用还是结合阿霉素施用，似乎都减缓了肿瘤生长。

细胞对甘露糖的敏感性与较低水平的磷酸甘露糖异构酶（PMI）相关。研究人员测试了不同人类肿瘤细胞（卵巢癌，肾癌，乳腺癌，前列腺癌和结直肠癌）中的PMI水平，结果参差不齐。

其中，结直肠肿瘤的PMI水平较低，这意味着它们可能对甘露糖更敏感。这项研究前景可观，但是仍需要进一步的研究加以验证。

▲摘要

现在已经确定肿瘤经历细胞代谢的变化。由于这可以揭示肿瘤细胞的脆弱性，并且由于许多肿瘤表现出增强的葡萄糖摄取，我们一直对肿瘤细胞如何对不同形式的糖产生反应感兴趣。在这里，我们报告单糖甘露糖在体外导致几种肿瘤类型的生长迟缓，并且响应于主要形式的化学疗法而增强细胞死亡。然后，我们显示这些效果也在口服甘露糖后在小鼠体内发生，而不显着影响动物的体重和健康。从机制上讲，甘露糖被与葡萄糖3相同的转运蛋白吸收，但在细胞中作为甘露糖-6-磷酸累积，这损害了糖酵解，三羧酸循环，戊糖磷酸途径和聚糖合成中葡萄糖的进一步代谢。结果，甘露糖与常规化疗联合给药影响Bcl-2家族的抗凋亡蛋白水平，导致对细胞死亡的敏感性。最后，我们表明对甘露糖的敏感性取决于磷酸甘露糖异构酶（PMI）的水平。具有低水平PMI的细胞对甘露糖敏感，而具有高水平的细胞具有抗性，但可以通过RNA干扰介导的酶消耗而变得敏感。此外，我们使用组织微阵列显示不同患者和不同肿瘤类型之间的PMI水平也差异很大，表明PMI水平可以用作指导甘露糖成功给药的生物标志物。我们认为甘露糖的给药可以是治疗癌症的简单，安全和选择性疗法，并且可以适用于多种肿瘤类型。

化学化学

高效的基于发光二极管的发光二极管

双激子高效自由基发光二极管

▲ 作者：Xin Ai，Emrys W. Evans，Dong Shengzhi Dong，Feng Li，et al

清单▲ 链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0695-9

清单▲ 摘要：

有机发光二极管（OLED），基于量子点的LED，基于钙钛矿的LED和微LED一直被认为是适用于下一代显示器和主动式照明的轻型和柔性单元。

虽然目前已经有一些基于OLED的高端商业产品，但成本居高不下。

在这里，研究人员演示了自由基OLED的有效作用，它们的发射源是自旋双激子，而不是单激子或三激子。虽然在这些OLED中发射过程仍然允许自旋，但效率限制性被规避。

通过使用发光自由基发射器，研究人员演示了在710纳米的波长下，最大外部量子效率为27％的OLED，这是深红色和红外LED的最高报告值。

▲摘要

有机发光二极管（OLED）基于量子点的LED，基于钙钛矿的LED和微型LED已经被用于制造用于下一代显示器和有源照明的轻质和柔性单元。虽然已经有一些基于OLED的高端商业产品，但成本必须降低，同时保持技术的高运营效率，以实现更广泛的影响。在这里，我们展示了基于自由基的OLED的有效作用，其发射源自自旋双峰，而不是单线态或三线态激子。虽然这些OLED中的发光过程仍然是自旋允许的，但三重态激子所施加的效率限制被避免了。使用发光自由基发射器，我们展示了在710纳米波长下最大外部量子效率为27％的OLED，这是深红色和红外LED的最高报告值。对于标准的封闭壳有机半导体，空穴和电子分别占据最高占据和最低未占分子轨道（HOMO和LUMO），并重新组合形成单重或ortrpletecitons。激光发射器在基态中具有单独占据的分子轨道（SOMO），从而产生整体自旋-1 / 2双峰。如果 - 正如在能量场上预期的那样 - 电子和空穴都占据这个SOMO能级，重组使系统返回基态，不发光。然而，在我们非常有效的OLED中，我们实现了对HOMO的选择性空穴注入和向SOMO的电子注入，以形成具有接近统一的内部量子效率的荧光双激发态。

通过有序氧配合物提高高熵合金的强度和延展性

通过有序氧复合物增强高熵合金的强度和延展性

▲ 作者：李志峰，刘雄军，吴元，王辉，赵昭平，等

清单▲ 链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0685-y

清单▲ 摘要：

氧是地球上最丰富的元素之一，通常会在金属材料中形成一种不需要的间隙杂质或陶瓷相（如氧化物颗粒），而氧掺杂物会使金属变得脆弱。

这里研究展示了氧能以有序的氧复合物的形式出现，这是一种介于氧化物颗粒和随机间质之间的状态。

与传统的间隙强化不同的是，这种有序的间隙复合物使得复杂固溶体即高熵合金的强度和延展性都得到了前所未有的提高。

抗拉强度提高（48.5±1.8％）和延展性大幅改善（95.2±8.1％）打破了长期以来强度 - 延展性权衡这些结果使人们对金属材料有序强化机制的作用有了更深入了解。

▲摘要

氧是地球上最丰富的元素之一，通常在金属材料中形成不希望的间隙杂质或陶瓷相（例如氧化物颗粒）。即使增加强度，氧掺杂也会使金属变脆。在这里，我们表明氧气可以采取有序氧络合物的形式，氧化物颗粒之间的状态和经常发生的随机间隙。与传统的间隙增强不同，这种有序的间隙复合物在成分复合固溶体（所谓的高熵合金（HEAs））中导致前所未有的强度和延展性增强。当掺杂具有2.0原子百分比氧的模型TiZrHfNbHEA时，拉伸强度增强（48.5±1.8％）并且延展性显着提高（95.2±8.1％），从而打破了长期强度 - 延展性的权衡。氧络合物是HEA内有序的纳米级区域，其特征在于富含（O，Zr，Ti）的原子络合物，其形成通过HEA中的一些取代基质元素之间存在化学短程有序而得到促进。据报道，碳通过降低堆垛层错能和增加晶格摩擦应力，在面心立方HEAs中同时提高强度和延展性。相比之下，这里描述的有序间隙复合物将位错剪切模式从平面滑移改变为波动滑移，并且通过在变形期间形成弗兰克 - 读源（解释多个位错的产生的机制）促进双交叉滑移并因此促进位错倍增。这种有序的间隙复合物介导的应变硬化机制应该特别适用于含Ti，Zr和Hf的合金，其中间隙元素由于其脆化效应而非常不受欢迎，并且在合金中调整堆垛层错能并开采无热变换不会导致财产增强。这些结果提供了对间隙固溶体和相关的有序加强机制在金属材料中的作用的深入了解。（唐一尘）

http://paper.sciencenet.cn/htmlpaper/20181123168915247886.shtm



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