| 使用拓扑数据分析可扩展地提取蛋白质-蛋白质相互作用信息 |
Mukherjee, A. |
2026-08-09 |
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蛋白质-蛋白质相互作用（PPIs）调控着广泛的细胞功能。从蛋白质分子表面预测PPI界面对于理解蛋白质功能和促进治疗发现至关重要。尽管近期基于结构的深度学习进展，特别是分子表面几何深度学习框架，已证明蛋白质表面编码了丰富的几何和物理化学信息，但此类方法通常计算强度大且数据需求高。作为替代，拓扑数据分析（TDA）已作为一种数学上严谨的框架出现，用于从复杂数据中提取稳健的多尺度形状信息。在本工作中，我们引入了一种可扩展的TDA框架，直接从局部蛋白质表面斑块中提取PPI相关信息。我们的方法利用多尺度拓扑描述符，这些描述符从蛋白质网格表面的斑块式点云表示中评估，并结合监督机器学习模型进行界面预测。在包含3,362个蛋白质的完整数据集上，所提出的方法相对于已建立的几何深度学习方法MaSIF-site显著降低了计算成本，将预处理时间从约27秒/蛋白质减少至5-8秒/蛋白质，并将总训练时间从约6小时减少至1-1.3小时。重要的是，这种计算减少是在保持平均测试受试者工作特征曲线下面积（AUC）值分别为0.76（斑块半径0.9纳米）和0.77（斑块半径1.2纳米）的情况下实现的，从而接近MaSIF-site的测试AUC 0.84。我们的结果表明，拓扑提供了一种可扩展且计算高效的方法，用于从复杂生物分子界面中高通量提取信息。 |
| 从小鼠海马和小脑分离无髓鞘细胞核，用于基于台式梯度离心的snRNA-Seq |
George, B. |
2026-08-09 |
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从富含髓鞘的成年小鼠脑区分离细胞核用于单核RNA测序仍具挑战性，因为髓鞘和碎片会降低细胞核质量。我们描述了一种针对小鼠海马和小脑的优化方案，采用研杵管匀浆、低体积蔗糖梯度沉淀（使用标准台式离心机），并以磁珠富集作为推荐的最终清理步骤，以减少碎片/非细胞核残留。在测试条件下，该流程可产生完整且碎片减少的细胞核，并支持下游10x Genomics Flex和PARSE WT文库制备。 |
| ProtJEPA：一种用于蛋白质生物世界建模的多模态联合嵌入预测架构，具备多教师模态注意力融合机制 |
Ravideshik, V. L. |
2026-08-09 |
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超过99.9%的已知蛋白质序列缺乏实验验证的功能注释。我们提出ProtJEPA，一种多模态联合嵌入预测架构，训练仅基于序列的学生编码器，以预测跨越十种生物模态的联合嵌入——序列、结构、知识图谱、蛋白质相互作用、文献、定位、组织表达、GO功能、解剖和疾病——推理时仅需序列。关键创新在于目标白化，它消除了联合目标中的严重各向异性（平均余弦从0.984降至0.086），并在无需协方差正则化的情况下防止表示崩溃。在1,828个与训练集无主要Pfam家族重叠的保留暗蛋白质上，ProtJEPA在零样本GO检索中达到58.07%的Hit@10（+2.80个百分点，p=0.020），酶类准确率为69.99%（+9.64个百分点，p<0.001），在1%标签下亚细胞定位提升+11.87个百分点（p<0.001）。在关系模态不可用的现实暗蛋白质部署条件下，ProtJEPA显著优于剩余模态的简单拼接。药物-靶点相互作用和疾病预测的跨域评估确认了超越训练模态的迁移能力，T1-only < ESMC < ProtJEPA的顺序在六个独立任务中复现。消融实验表明，第一阶段聚合器预训练和目标白化各自独立承担关键作用。 |
| Arthrobacter pascens 13LEP5在缓解大豆（Glycine Max (L.) Merr.）干旱和冷胁迫中的作用 |
Jamil, Y. |
2026-08-09 |
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干旱和低温是影响大豆（Glycine max L. Merr.）关键生理生化过程并限制其产量的主要非生物因素。为增加欧洲大豆产量，采用了包括生物刺激素在内的多种农业策略来减轻非生物胁迫。因此，对欧洲本地分离菌株有效性的研究日益重要。本研究在植物生长室中，于非生物胁迫条件下，分析了两株细菌菌株——节杆菌（Arthrobacter pascens，AP）和慢生型大豆根瘤菌（Bradyrhizobium japonicum，BJ），以及植物源蛋白水解物（PH）对大豆植株的影响。设置了六种处理（对照；AP；BJ；PH；BJ+AP；BJ+AP+PH），以评估在胁迫诱导前（VC期）的生物刺激效应，并确定植物恢复期（V3期）后对大豆的胁迫减轻效果。生物刺激素的应用对大豆在早期发育阶段和胁迫后时期的生物计量参数具有积极影响。在植株结构发育参数上发现了更稳定的长期效应，而非色素积累方面。在植物生物计量参数上，接种（AP）和（BJ+AP+PH）组合的处理效果最佳。（BJ+AP+PH）组合是唯一有效的处理，在胁迫期后，其色素指数与对照相比表现出显著差异。 |
| 全球海洋中溶解有机物对温度变化的响应 |
Hu, A. |
2026-08-09 |
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溶解性有机质（DOM）对气候变暖的响应，对于理解其在未来海洋碳循环中的作用至关重要。本研究利用涵盖表层水至大西洋、南大洋和太平洋深层的超过800个DOM样本的高分辨率数据集，考察了DOM分子组成对水温升高的响应变化，即DOM热响应。随着深度增加至深层水，这些热响应的强度（即总体幅度）和多样性（即分子间差异）均有所下降。然而，这些响应与更顽固性分子浓度的关系呈现相反趋势，分别表现为减少和增加。这些对比趋势与观测结果一致，即相较于热响应强度，其多样性更受DOM光化学过程的强烈影响。通过利用环境温度、盐度和辐射数据，对1950年至2020年全球海洋热响应进行预测，我们意外发现热响应多样性的增加在更深层（>1000米）最为显著。这种增加可能使顽固性深层海洋碳汇提升约10 Tg C每年，占到达并存留于深层海洋碳通量的5%以上。我们的发现强调了光化学过程在印记DOM热响应中的作用，为全球气候变化下海洋碳汇的未来能力提供了新见解。 |
| 在挪威繁殖的猛禽繁殖与觅食性状的种间变异 |
Halgunset, E. S. |
2026-08-09 |
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北极和北方猛禽群落将继续受到北方化及其他气候变化相关过程的影响，这为生态学家预测未来状态带来了挑战。然而，通过利用群落组装理论和物种性状，未来的群落可能具有可预测性。在本研究中，我们分析了29种猛禽、2种贼鸥和3种鸦科鸟类因食性特化导致的繁殖性状变异。我们评估并实施了针对特化种和泛化种的觅食性状，将其纳入捕食者-猎物模型，并从中推导出成功入侵的条件。特化猛禽产下更大的窝卵数，每窝雏鸟 fledged 比例更高，并且与泛化猛禽相比表现出更多变异。这些结果表明食性特化与繁殖性状之间存在关联，这种关联在系统发育目内也观察到。特化猫头鹰（鸮形目）产下更大的窝卵数，且窝卵数范围更广，相比泛化猫头鹰。对于隼（隼形目）也观察到相同模式。对于特化和泛化的鹰、鸢和雕（鹰形目），繁殖方面没有明显差异。鸦科鸟类表现出与特化猛禽相似的窝卵数，但每窝 fledged 比例最低。特化种和泛化种之间的觅食性状差异可通过功能反应曲线加以区分。一个用觅食性状数据参数化的捕食者-猎物模型显示，如果泛化种能接触到本地特化种无法获得的猎物，它可以与本地特化种共存。否则，由于觅食效率，本地特化种会胜过入侵的泛化种。本研究的实证和理论结合发现表明，食性特化如何影响猛禽的繁殖以及潜在入侵成功。 |
| 从独立的复制因子锻造出一个进化个体 |
Hernandez-Beltran, J. C. R. |
2026-08-09 |
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个体性演化中的一个核心谜题是遗传的起源。平等主义转变将先前独立的复制子整合为更高层次的个体，但这要求集体能够忠实繁殖。这种遗传是否能作为选择的结果演化，而非其前提条件，一直缺乏实验研究。我们改造了酵母，使其携带两个标记有红色或绿色荧光蛋白的自复制质粒，并选择了一个集体性状——黄色荧光。在没有集体层面选择的情况下，黄色迅速丢失。在集体层面选择下，黄色得以维持，但后代很少与亲本类型相似。经过70个周期，这种情况发生了变化：黄色细胞开始可靠地产生黄色后代。这归因于质粒间的重组，形成了由红色、绿色和内源性2微米质粒组成的单一自复制嵌合体。嵌合体的稳定性需要使Flp1重组酶失活的突变。因此，个体层面以上的选择锻造了一个新的演化个体，遗传作为衍生属性出现。 |
| 生态-进化反馈在渐进环境变化下产生种群持续性的双稳态 |
Shen, H. |
2026-08-09 |
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理解种群如何通过进化在逐渐恶化的环境中持续存在，是生态学和进化生物学的核心问题。以往研究主要集中于确定环境变化的关键速率，超过此速率灭绝不可避免。然而，当速率低于阈值时存在可行平衡，并不保证种群能通过瞬态动态存活并达到该平衡。利用一个明确纳入种群大小、遗传方差和平均性状进化之间反馈的定量遗传模型，我们表明当环境变化速率低于灭绝阈值时，种群持续可能表现出双稳性。具体而言，如果初始种群大小和遗传方差低于临界水平，灭绝仍会发生。初始状态也影响生态进化动态，因此种群大小和/或遗传方差的暂时增加或下降不一定能预测种群的最终命运。因此，除了估计环境变化导致灭绝的关键速率外，表征当前种群大小、遗传变异和适应不良程度可能改善对恶化环境中灭绝风险的预测。 |
| MMMAS：一种用于种质资源库确定性预筛选的孟德尔错配矩阵分析系统 |
Chen, Q. |
2026-08-09 |
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种质资源库正在不断扩大，然而错误的系谱记录、重复的种质材料以及未记录的亲缘关系仍然普遍存在。我们推出了MMMAS（孟德尔错配矩阵分析系统）v1.0.0，这是一个开源工具，可将成对的孟德尔错配数（Mmn）转换为N×N错配矩阵。基于该矩阵，MMMAS衍生出五项群体规模诊断指标：孟德尔最小错配数（Mmin）、孟德尔平均错配数（Mavg）、孟德尔零错配伙伴数（Mzmp）、孟德尔错配模式重复指数（Mmmd）以及孟德尔穷尽分层（MES）分级系统，其核心计算既不需要等位基因频率估计，也不依赖遗传模型假设。在德国果树基因库的1,085份苹果和383份甜樱桃种质上验证时，MMMAS复现了已发表的CERVUS分配结果，召回率达97.31%（苹果）至100%（甜樱桃），通过Mmmd指数检测出一个文献确认的重复基因型，并识别出如‘Cox Orange’等有记录的育种核心亲本。对苹果数据集的标记缩减分析显示，九个简单序列重复（SSR）位点足以维持稳定的MES分级结构，而解析高度独特的野生种质则至少需要13个位点。对模拟的10,000份种质群体（5000万次成对比较）进行端到端分析，在工作站上不到六分钟即可完成，运行时间随成对比较次数近似线性扩展（O(N²L)）。MMMAS以MIT许可证发布，具备双语图形界面、标准CSV输入和完整文档，为种质资源库中遗传独特性的分层提供确定性预筛选层。 |
| 近期社会性损失，而非长期隔离，重塑果蝇的睡眠模式 |
Wu, B. |
2026-08-09 |
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黑腹果蝇被广泛用于研究社会经验，但尚不清楚归因于隔离的睡眠表型是反映慢性剥夺还是近期社会状态变化的后果。许多果蝇研究在测试时再次改变社会情境，使得这些可能性难以区分。在此，我们开发了sociSleep，一种保持身份识别的追踪系统，可在不引发社会状态转变的情况下量化睡眠。利用这一方法，我们发现慢性社会隔离对睡眠影响甚微，而近期社会丧失则显著增加睡眠。这些发现表明，近期社会经验，而非单纯的慢性隔离，是果蝇睡眠的主要调节因素。 |