封面：XVIVO Scientific Animation
【1】封面故事： 使用電鏡在原子級別創造材料
doi： 10.1038/539485a
隨著掃描透射電子顯微鏡 (STEM) 技術的進步，人們即將實現在原子級別、從零開始創造材料。在本周《自然》的一篇評論文章中，Sergei Kalinin、Albina Borisevich和 Stephen Jesse提出了一種應對該挑戰的方法。這種方法要求讓電子束穿過樣本，以揭示其晶體結構。電子束可能會改變原子的位置，這在常規結構鑒定中是一種缺點，但如果想移動原子，這個缺點就會變為優點。不過，這種技術若要取得成功，必須實現對電子束的完全控制。
【2】表面自旋-軌道耦合效應
doi | 10.1038/nature19820
過去十年來，原子級精準界面與表面的制造建模工藝取得長足進步，由此促成了許多電子效應的發現，這些效應對于開發擁有新穎功能的實用設備具有重要意義。Christos Panagopoulos及同事以自旋-軌道耦合（電子自旋和電荷自由度之間的基本相互作用）的作用為重點，評述了這些效應和它們的技術潛力。自旋-軌道耦合可以影響降維材料的性能。作者探討了相關基本原理，以便理解和設計基于自旋-軌道耦合的界面與表面。例如，拓撲絕緣體內可生成或轉換自旋電流，而磁層利用自旋-軌道耦合可產生可控的自旋結構，因此能夠以它們為基礎來進行結構設計。
【3】嚙齒動物條紋的形成
doi | 10.1038/nature20109
哺乳動物的顏色條紋可不是“皮毛小事”，它們能揭示動物隱含的發育狀況，對健康也可能至關重要。但它們是如何形成的呢？Hopi Hoekstra及同事調查了非洲紋鼠（Rhabdomys pumilio）的條紋發育情況，發現轉錄因子Alx3 是色素細胞成熟差異的調控因子，正是這種差異導致了條紋的形成。甚至在胚胎期，Alx3的模式表達就預示了最終會發育成的條紋樣式。Alx3還抑制了Mitf基因——黑素細胞分化的一個主調控基因——因此導致了淺色毛發的形成。這不僅僅適用于紋鼠：在花栗鼠中的淺色條紋中，Alx3基因表達同樣上調。花栗鼠獨立演化出了相似的背部條紋，這表明嚙齒動物擁有共同的條紋形成基礎。
【4】植物病原菌的致病機制
doi | 10.1038/nature20166
在農田和自然生態系統中，高濕度對許多植物疾病的發生都有著深遠的影響，但人們尚未理解這種濕度效應的分子基礎。何勝陽及同事表明，假單胞桿菌（Pseudomonas syringae）等植物病原體能通過分泌細菌保留因子，以濕度依賴的方式積極驅動水樣葉質外體（即細胞壁和細胞間隙等組成的系統）的形成。這些效應因子還會造成葉際微生物的改變。這是植物被細菌感染的重要一步，這一過程中涉及的效應因子僅在高濕度下能夠將非致病性菌株轉化為致病病原體。通過細致的遺傳學研究，作者將免疫抑制和水樣質外體的形成定義為細菌導致植物葉子發病所需的最基本的宿主過程。
【5】石墨烯用作潤滑劑的效果
doi | 10.1038/nature20135
石墨和其他薄層材料被用作大型金屬滑動元件和高壓觸點的干性潤滑劑，但單層石墨烯用作潤滑劑的效果又如何呢？李巨及同事研究了納米尺度微尖在懸空和有支撐的石墨烯系統上滑動的粘-滑運動。他們的模擬表明，原子尺度接觸點的數量（實際接觸面積）會隨時間增加，石墨烯與表面的公度性也會發生變化。換句話說，碳原子被越來越牢固地固定在基層，與此同時，被固定的原子粘-滑運動同步性增大，這是直接由石墨烯柔性產生的結果。隨著石墨烯層數的增加，接觸層的柔性也隨之降低，從而導致摩擦強化減弱。這一效應可通過提前使石墨烯接觸層起皺來調節。
【6】制備四氫萘酮
doi | 10.1038/nature19849
有機化學家感興趣的大多數分子主要都是由碳骨架組成的，因此，活化碳-碳鍵對制造和修飾這些分子至關重要。過渡金屬介導的環狀碳化合物的碳-碳鍵活化是一種通用的方法，但對缺少環張力充當反應驅動力的五元環和六元環來說并非易事。現在，董廣彬及同事演示了苯基官能化無張力環戊酮的銠催化活化，由此可快速獲得四氫萘酮。
【7】生物能障礙與記憶
doi | 10.1038/nature20127
對于慢性線粒體功能障礙對認知功能的病理影響，人們已經進行了深入的研究，但對線粒體信號傳導對神經處理的急性調節的理解尚不全面。本文作者表明，大麻素引起的人腦功能急性中斷涉及線粒體大麻素受體的活化和信號傳導。因此，就連急性的線粒體生物能改變或中斷都能對認知造成短期影響，這凸顯了線粒體在調控人腦正常活動方面所發揮的作用。
【8】“業余”吞噬細胞控制組織發炎
doi | 10.1038/nature20141
每天，我們的身體都會通過組織常駐和募集的“專業”吞噬細胞（比如巨噬細胞），以及鄰近的“業余”吞噬細胞（比如上皮細胞和成纖維細胞）清理掉數十億細胞。人們對每種吞噬細胞在整體上對吞噬作用和組織穩態的相對貢獻還不甚了解。Kodi Ravichandran及同事發現證據表明，巨噬細胞產生的胰島素樣生長因子有助于提升業余吞噬細胞（比如呼吸道上皮細胞和成纖維細胞）對微泡的吞噬，從而抑制組織發炎。
【9】Fat1鈣粘蛋白控制線粒體功能
doi | 10.1038/nature20170
鈣粘蛋白是一種通常在細胞膜發揮功能的跨膜蛋白。Fat1是一種巨大的非典型鈣粘蛋白，據報告會在細胞增殖過程中發揮功能。Nicholas Sibinga及同事報告，在動脈損傷后，Fat1 能通過影響線粒體呼吸來調節平滑肌細胞增殖。他們表明，Fat1片段在平滑肌細胞的線粒體中聚集，抑制了線粒體呼吸作用。Fat1會在受傷的血管中表達，抑制受傷后的增殖反應。
【10】piRNA 3'端形成的兩種途徑
doi | 10.1038/nature20162
與小分子RNA和短干擾RNA不同，piRNA不是經Dicer剪切形成的。雖然已知piRNA 5'端的形成過程，但卻很難調控其3'端的形成。現在，Julius Brennecke及同事在果蠅(Drosophila)中展示了能形成piRNA 3'端的兩條通路。視使用了哪種通路而定，piRNA產物會被導向細胞質或細胞核中的PIWI蛋白質效應因子，這決定了piRNA是在轉錄后還是轉錄中發揮作用。
