BIOPHYSICS RESEARCH DIGEST
生物物理科研日报
2026-10-28 · 完整自然日 · 精选 25 篇(期刊 22、预印本 3)
基于单变量时间序列定义并测量临界邻近度
Defining and measuring proximity to criticality based on univariate time series
Proceedings of the National Academy of Sciences · 第一作者:J. Samuel Sooter
研究建立面向单变量时间序列的时间重整化群与信息论临界距离定义,可在未知控制参数时估计系统接近临界性的程度;脑电尖峰数据分析显示清醒时更近临界、深睡时更远。
推荐理由: 解决复杂系统临界性难以从有限观测判定的问题,兼具理论、数据方法和神经动力学应用,契合非平衡统计生物物理主线。
生物分子凝聚体中残基相互作用的协同性
Cooperative nature of residue interactions in biomolecular condensates
Proceedings of the National Academy of Sciences · 第一作者:Le Chen
原子级分子动力学显示,多种无序蛋白凝聚体中存在由 3–5 个残基基序形成、寿命远长于普通接触的协同高阶相互作用;其非加和自由能来自局部低介电环境,并可用高阶相互作用交联网络解释饱和浓度、黏弹性和界面张力。
推荐理由: 把分子尺度协同性与凝聚体宏观材料性质直接连接,是生物分子凝聚与软物质主线的重要进展。
通过临界自调谐实现成分校对
Compositional Proofreading through Critical Self-Tuning
Physical Review Letters · 第一作者:Omer Karin
理论工作提出竞争驱动的临界自调谐可在高维多组分系统中实现成分校对:最持久组分被钉扎在边缘稳定阈值附近,其余组分快速周转,并联系到生物记忆。
推荐理由: 把临界性、竞争和选择性保持统一到生物多组分动力学框架中,与非平衡统计生物物理主线高度契合。
真核生物最近亲缘是内部结构简单的互营肽营养古菌
Eukaryotes’ closest relatives are internally simple syntrophic peptidotrophic archaea
Nature · 第一作者:Hiroyuki Imachi
研究培养出最接近真核生物谱系的两株 Heimdall 古菌,发现其为严格厌氧、互营、肽营养且内部结构简单;结果支持真核起源过程中细胞结构和氧代谢发生陡峭转变。
推荐理由: 为真核起源提供直接培养证据,涉及细胞结构与代谢演化,对广义生物物理有交叉价值。
MCT1 依赖的线粒体乳酸输入维持心脏代谢
MCT1-dependent mitochondrial lactate import sustains cardiac metabolism
Nature · 第一作者:Ahmad A. Cluntun
研究发现 MCT1 位于心肌细胞线粒体内膜,并与基质 LDHB 共同把乳酸转为丙酮酸和 NADH,直接支持电子传递链;失去该通路会削弱代谢灵活性并加速应激后心衰。
推荐理由: 揭示细胞能量流中的并行底物输运与代谢适应,对非平衡代谢生物物理有具体交叉价值。
SWI/SNF 复合物通过 CTCF 与 cohesin 塑造三维染色质结构
SWI/SNF complexes shape 3D chromatin architecture through CTCF and cohesin
Nature · 第一作者:Sonia Debek
研究通过药理抑制和 ARID1A 缺失发现 cBAF 与 CTCF–cohesin 拮抗;cBAF 丧失会增强边界、重排三维基因组环,并由 PBAF 招募参与。
推荐理由: 揭示染色质重塑与三维组织的机制,具有高水平生物物理交叉意义,但不直接属于活性或软物质主线。
肿瘤组装体重现肾癌中肿瘤—CAF—T 细胞串扰
Tumour assembloids recapitulate tumour–CAF–T cell crosstalk in renal cancer
Nature · 第一作者:Eunjee Kim
肾癌肿瘤组装体重建肿瘤、成纤维细胞与 T 细胞互作,揭示肿瘤 WNT—CAF activin A—CD8 T 细胞干性轴影响抗 PD-1 反应。
推荐理由: 复杂微环境模型与细胞互作机制具有生物物理交叉价值,平台方法也较新颖。
统计推断识别重塑森林根系微生物组装规则的关键类群
Statistical inference of keystone taxa reshaping the assembly rules of forest root microbiomes
Nature Communications · 第一作者:Mikihito Noguchi
研究用 1270 个森林根样本构建微生物群落状态的概率组装景观,并以统计框架识别会重塑景观拓扑和菌根共生模式的关键真菌与细菌类群。
推荐理由: 把群落组装写成概率景观并识别关键扰动者,对生态统计物理和复杂系统研究有具体交叉价值。
SPNS2 驱动的鞘脂代谢与膜纳米域重塑调控白血病 MAPK 信号
Oncogenic modulation of MAPK signaling in leukemia via SPNS2-driven sphingolipid metabolism and membrane nanodomains remodeling
Nature Communications · 第一作者:Gaetano Sodaro
研究表明鞘脂转运蛋白 SPNS2 改变鞘磷脂丰度,进而重塑膜纳米域、活性 RAS 定位和 MAPK 信号;在白血病模型中恢复 SPNS2 可扰乱纳米域并限制进展。
推荐理由: 把膜脂组成、纳米域组织和致癌信号耦合起来,对膜软物质和细胞生物物理有明确价值。
MXene—聚吡咯人工离子通道中的仿生疏水门控用于高效高氯酸根检测
Biomimetic hydrophobic gating in MXene polypyrrole–based artificial Ion channels for efficient perchlorate sensing
Nature Communications · 第一作者:Jiaxin Xiao
仿生 MXene—聚吡咯人工离子通道利用疏水门控、脱水与限域输运降低高氯酸根通过能垒,实现更低检测限和更高选择性,并集成便携连续监测。
推荐理由: 将生物离子通道启发的限域输运与软界面传感结合,具有明确软物质和膜输运交叉价值。
赖氨酸巴豆酰化作为谷氨酸神经传递与空间记忆的表观遗传开关
Lysine crotonylation acts as an epigenetic switch for glutamate neurotransmission and spatial memory
Proceedings of the National Academy of Sciences · 第一作者:Utsav Mukherjee
研究发现组蛋白赖氨酸巴豆酰化在海马中随空间学习呈时空变化;遗传和代谢干预、多组学及荧光成像共同支持其调控谷氨酸释放、神经活动与长期记忆。
推荐理由: 跨越表观遗传、突触动力学和行为验证,具有较强神经生物物理交叉价值。
辅助 BKβ4 亚基促进 BK 与电压门控钙通道的纳米尺度耦合
Auxiliary BKβ4 subunits promote nanoscale coupling between BK and voltage-gated calcium channels
Proceedings of the National Academy of Sciences · 第一作者:Aravind Kshatri
邻近连接、电生理和超分辨成像表明,BKβ4 亚基促进 BK 与电压门控钙通道的纳米域聚集,并以通道亚型依赖方式增强功能耦合。
推荐理由: 直接解析膜通道的纳米尺度组织与功能耦合,对膜生物物理有明确价值。
用于稳健监测组织间液生物标志物的抗应变多路软微针贴片
A strain-insensitive multiplexed soft microneedle patch for robust interstitial fluid biomarker monitoring
Proceedings of the National Academy of Sciences · 第一作者:Zheng Qiao
研究提出抗应变软微针传感阵列,以纳米丘几何分散应变,实现葡萄糖、局部 pH 和温度的稳定同步在体监测。
推荐理由: 软材料、微结构力学和生物传感结合紧密,具有明确软物质工程价值。
尺度律连接全球硅藻群落中守恒的基因丰度分布与适应性表达
Scaling laws link conserved gene-abundance distributions to adaptive expression in diatom communities worldwide
Proceedings of the National Academy of Sciences · 第一作者:Emanuele Pigani
全球硅藻宏基因组与宏转录组分析发现,基因丰度分布相对守恒,而表达随环境按可预测尺度律变化;随机模型连接了丰度动力学与表达。
推荐理由: 将随机模型和尺度律用于微生物群落功能适应,符合生态统计物理的交叉兴趣。
用于肠道运动、转向与介入的仿生软体小肠镜机器人
Bioinspired soft enteroscopic robot for intestinal locomotion, steering, and intervention
Science Robotics · 第一作者:Binbin Ying
研究开发仿生软体小肠镜机器人,结合气动软执行器、kirigami 锚定套和工具通道,在猪实验中完成深部导航、活检、局部输液和实时成像。
推荐理由: 软体机器人与复杂生物腔道相互作用具有明确软物质和生物物理交叉价值,且展示了体内可行性。
展向延伸对壁面安装棱柱绕流尾流动力学的影响
Effect of spanwise extension on the wake dynamics of flow around a wall-mounted prism
Journal of Fluid Mechanics · 第一作者:Yu-Lu Liu
直接数值模拟表明,壁面安装棱柱的展向长度和雷诺数共同控制马蹄涡、开尔文–亥姆霍兹失稳、拱形涡与发卡涡的转化;展向延伸增强尾流涨落并产生多频动力学。
推荐理由: 详细解析三维尾流失稳和涡结构演化,对流体动力学与非线性动力学读者有直接价值。
通过非局域弹性动力学耦合实现异常点投影相干完美吸收
Projected Coherent Perfect Absorption at Exceptional Points via Nonlocal Elastodynamic Coupling
Physical Review Letters · 第一作者:Jingyi Chen
研究以水下声学超表面和流固耦合构造异常点处的相干完美吸收,并实验展示宏观鲁棒性与微观拓扑高敏感性共存。
推荐理由: 非厄米波动物理和流固耦合方法新颖,但与软物质及生物物理仅属相邻方向。
凝血酶通过 N 端截短重塑 α- 突触核蛋白的生化性质
Thrombin reshapes α-synuclein biochemical properties by N-terminal truncation
Nature Communications · 第一作者:Philipp Trolese
研究发现凝血酶选择性切割 α- 突触核蛋白 N 端,生成更紧凑的构象集合,延缓易聚集物种形成并改变纤维形貌、膜诱导螺旋形成和生理功能。
推荐理由: 蛋白构象集合、聚集与膜相互作用的耦合对生物分子软物质有具体价值。
快速感知绿叶挥发物使完整植株早于受伤植株释放诱导挥发物
Rapid green leaf volatile sensing allows intact plants to release induced volatiles earlier than wounded emitters
Proceedings of the National Academy of Sciences · 第一作者:Tristan M. Cofer
实时实验发现,受伤玉米释放的绿叶挥发物可使邻近完整植株比受伤植株自身更早释放诱导挥发物;差异源于受伤植株气孔快速关闭。
推荐理由: 展示植物间信号传播的反直觉时间动力学,对受驱生物网络与群体互作有具体交叉价值。
转录起始向延伸转换过程中 TFIIH 与 Spt4/5 的动力学
Dynamics of TFIIH and Spt4/5 during the transition from transcription initiation to elongation
Proceedings of the National Academy of Sciences · 第一作者:James R. Portman
单分子荧光实时观测显示,转录起始向延伸转换时 TFIIH 总是在 Spt4/5 到达前解离,中间存在两者均缺席的时间间隔。
推荐理由: 直接给出分子机器因子交换的时间顺序,对非平衡单分子生物物理有明确交叉价值。
piRNA 缺失释放间歇性转座爆发
piRNA loss unleashes episodic transposition bursts
Proceedings of the National Academy of Sciences · 第一作者:Peiwei Chen
研究在果蝇雄性生殖系中逐代追踪转座子,发现 piRNA 通路缺失后多类转座子出现偏离泊松过程的间歇性爆发。
推荐理由: 提供了生物系统随机突发动力学的直接证据,对随机过程与演化动力学研究有交叉价值。
Sherrington–Kirkpatrick 博弈中的复杂动力学
Complex dynamics in the Sherrington-Kirkpatrick game
Physical Review E · 第一作者:Desmond Chan
研究分析多玩家随机博弈中的适应学习稳定性,指出遗忘率和竞争性决定收敛、多稳态或持续波动。
推荐理由: 以自旋玻璃式随机相互作用研究复杂学习动力学,对非平衡统计物理有方法关联。
马达占据率决定心肌肌球蛋白集体的涌现机械状态
Motor Occupancy Defines Emergent Mechanical States in Cardiac Myosin Ensembles
bioRxiv · 第一作者:Alazzam, O. Y. · 通讯作者:Dana N. Reinemann
光镊重构实验显示,心肌肌球蛋白集体产力并非随马达数量单调增加,而取决于占据率与机械协调的平衡;最大力出现在中等有效占据率,药物响应也随初始占据状态变化。
推荐理由: 直接揭示耦合分子马达群体的涌现力学状态和反馈,是活性物质与非平衡生物物理主线的高相关工作。
预印本,尚未经同行评议。
重组表面活性蛋白 B 在混合去污剂体系和脂质单层中的组装与界面力学
Assembly and Interfacial Mechanics of Recombinant Surfactant Protein B in Mixed Detergent Systems and Lipid Monolayers
bioRxiv · 第一作者:Asrat, T. G. · 通讯作者:Tadiwos Getachew Asrat
研究表征重组肺表面活性蛋白 B 在混合胶束和脂质单层中的组装;蛋白与大尺度聚集体结合,并使脂质膜压缩循环中的滞后响应更稳定、面积损失减小,支持可逆重组塌缩界面材料的模型。
推荐理由: 把蛋白组装、脂质界面和循环力学联系起来,与膜软物质主线高度契合,且给出明确实验力学证据。
预印本,尚未经同行评议。
脉冲电场下可兴奋细胞的动力学区间:从兴奋到电穿孔
Dynamical regimes of excitable cells under pulsed electric fields: From excitation to electroporation
bioRxiv · 第一作者:FARIDI, M. R. A. · 通讯作者:Rochish M. Thaokar
计算研究将 Hodgkin–Huxley 模型与电穿孔方程耦合,绘制脉冲电场下神经元从兴奋、重复放电到去极化阻滞和电穿孔的动力学区间,并给出安全间隔。
推荐理由: 把多时间尺度膜动力学与不可逆孔化联系起来,直接涉及受驱生物膜的非平衡响应,贡献明确。
预印本,尚未经同行评议。
依据标题与摘要整理;论文链接指向原始出处。