《自然-物理学》

基于第一性原理的电子-声子图示蒙特卡洛算法

美国加州理工学院的Marco Bernardi团队研究了基于第一性原理的电子-声子相互作用和极化子的图示蒙特卡洛算法。相关成果近日发表于《自然-物理学》。

在凝聚态物质中，晶格振动场的声子与电子耦合，形成极化子。在许多传统和量子材料中常见的中耦合与强耦合体系中，极化子的多体处理需要增加大量的电子-声子费曼图。在这方面，图示蒙特卡洛是一种有效的图解求和方法，并已被用于研究简化电子-声子模型中的极化子。

研究团队基于第一性原理下精确的电子-声子相互作用，开发了图示蒙特卡洛算法，使获得实际材料中极化子的基态和动力学性质的精准数值结果成为可能。研究人员在LiF、SrTiO3、TiO2中实现了这些计算，并描述了局域和离域极化子。该成果使电子-声子相互作用和极化子在弱到强耦合状态下的精确建模成为可能。

研究结果为强电子-声子耦合下的输运机制、线性响应及超导性提供了更深入的见解。

相关论文信息：

https://doi.org//10.1038/s41567-025-02954-1

《国家科学院院刊》

三叠纪末大灭绝前赤道泛大陆的脊椎动物群落

美国国立自然历史博物馆的Ben T. Kligman团队通过罕见骨层揭示了三叠纪末大灭绝前赤道泛大陆的翼龙和海龟脊椎动物群落。相关研究成果近日发表于美国《国家科学院院刊》。

具有精确时代限定的微体脊椎动物骨层是理解大陆尺度生物演变的强有力工具。然而，在三叠纪末大灭绝前的1200万年间，这类遗址在非海相环境中十分罕见，模糊了这一时间段内的动物演化模式。而美国亚利桑那州的一个脊椎动物化石组合，为理解三叠纪末大灭绝前的群落组成和生态提供了独特视角。

该化石组合包含多种已知类群及新类群的骨骼元素，记录了一个包含辐鳍鱼类、腔棘鱼类、植龙目、翼龙目等类群的局部古生物群落。其中新发现的早期分化翼龙，是在欧洲以外发现的少数三叠纪翼龙之一，也是唯一拥有精确同位素年龄记录的翼龙；龟鳖类化石材料则揭示了陆生基干龟类在诺利期快速扩散至泛大陆的现象，并精确限定了龟壳起源的时间框架。

该遗址中存在的三叠纪特有脊椎动物谱系，表明它们在大灭绝前漫长的环境变化阶段中，在一个湿润的河流古群落中持续存在。这些谱系与蛙类、鳞龙类、龟类及翼龙共存，而它们都是三叠纪之后中生代群落的关键组成部分。因此，龟类和翼龙在泛大陆中西部的出现，可能是由劳伦大陆向北漂移驱动的。

相关论文信息：

https://doi.org//10.1073/pnas.2505513122

《自然-生物技术》

基于进化脱氨酶核酸识别热点的新型碱基编辑器

美国芝加哥大学的汤玮欣团队研究了基于进化脱氨酶核酸识别热点的高精度胞嘧啶碱基编辑器。相关论文近日发表于《自然-生物技术》。

碱基编辑器是指通过胞嘧啶脱氨酶或腺嘌呤脱氨酶与核酸酶缺陷型CRISPR蛋白共价融合，在基因组中引入从C：G到T：A（CBEs）或从A：T到G：C的位点特异性转换。现有的碱基编辑器会在编辑窗口内修改所有胞嘧啶或腺嘌呤，这限制了它们的精度。

在该研究中，研究人员设计了大肠杆菌转移RNA特异性腺苷脱氨酶（TadA）的核苷酸和序列上下游特异性，以精确定位胞嘧啶编辑。研究团队通过定向进化策略采样多个核酸识别热点，开发了16种覆盖全部NCN三核苷酸上下游的TadA变体，为编辑器的定制化提供了精确的脱氨酶选择。

研究团队将这些变体用于纠正ClinVar记录的与疾病相关的T：A到C：G的转变，在81.5%的病例中获得了比传统CBEs更高的准确性。此外，他们还将其用于在体外模拟两种癌症驱动突变。该研究提供了一种获取精确碱基编辑器的一般性策略，具有临床应用潜力。

相关论文信息：

https://doi.org//10.1038/s41587-025-02678-w

《自然-化学》

控制迷你蛋白有效内体逃逸的生物物理要素

美国加利福尼亚大学伯克利分校的Alanna Schepartz团队研究了控制迷你蛋白高效内体逃逸的生物物理要素。相关论文近日发表于《自然-化学》。

ZF5.3是一种能够高效内体逃逸并引导蛋白质进入细胞质、细胞核的迷你蛋白。然而，人们对ZF5.3如何穿过限制性内吞膜知之甚少。

研究人员表征了高效内体逃逸的关键要素。该研究证实，ZF5.3在高温以及pH值在5.5至7.5之间时仍保持折叠状态。在较低的pH值下，ZF5.3在Zn（Ⅱ）结合组氨酸侧链质子化后协同展开，其pKa与晚期内溶酶体腔的pKa相匹配。

pH值诱导的ZF5.3展开对于内体逃逸至关重要。在低pH值下，保持折叠的类似物无法有效到达细胞质。一旦展开，ZF5.3就将以pH值依赖的方式与双（单酰基甘油）磷酸酯相互作用。

相关论文信息：

https://doi.org//10.1038/s41557-025-01846-4