Science 一周论文导读 | 2018 年 1 月 19 日

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Science 一周论文导读 | 2018 年 1 月 19 日

2018 年 1 月 27 日 科研圈 科研圈

审校邓卓咖喱紫苏访冬

生物学

Biology

Genome-wide identification of interferon-sensitive mutations enables influenza vaccine design

全基因组范围内对干扰素敏感突变的鉴定使流感疫苗的设计成为可能

Yushen Du, Ren Sun, et al.

http://science.sciencemag.org/content/359/6373/290

图片来源：National Institute of Allergy and Infectious Diseases/NIH

（导读郭怿暄）传统的减毒病毒疫苗免疫原性通常并非最优。本研究通过系统方法通过在流感 A 病毒全基因组范围内寻找减弱干扰素（IFN）调制功能但保留病毒复制能力的突变，产生一株具有 8 个 IFN 敏感突变的高干扰素敏感性（HIS）病毒作为疫苗开发候选者。该病毒在 IFN 完善宿主体内活性大大减弱，但可以诱导瞬时 IFN 应答，引起强大的体液和细胞免疫应答，为宿主提供对同源和异源病毒的保护。

Abstract

Membrane protein insertion through a mitochondrial β-barrel gate

膜蛋白通过线粒体 β-桶状门完成插膜

Nikolaus Pfanner, Nils Wiedemann, et al.

http://science.sciencemag.org/content/359/6373/eaah6834

（导读阿金）Omp85 同源通道蛋白可帮助其他 β-桶状蛋白插入线粒体、叶绿体和革兰氏阴性菌的外膜。本研究绘制了天然膜环境中，线粒体 Omp85 通道蛋白 Sam50 与待插入 β-桶状蛋白前体间的相互作用图谱。发现蛋白前体首先进入 Sam50 通道内部，与 Sam50 通道内腔进行 β-信号交换识别后，借由 Sam50 的“侧门”完成插膜。该机制可能为 β-桶状蛋白插膜的通用机制。

Abstract

Dicer uses distinct modules for recognizing dsRNA termini

Dicer 使用不同的模块来识别 dsRNA 末端

Peter S. Shen, Brenda L. Bass, et al.

http://science.sciencemag.org/content/359/6373/329

（导读郭怿暄）无脊椎动物依赖 Dicer 对病毒来源的双链 RNA（dsRNA）进行剪切，果蝇 Dicer-2 可根据 dsRNA 底物末端结构采取不同的剪切机制。本研究通过冷冻电镜解析了 Dicer-2 单独以及与平头末端 dsRNA 结合时的结构，发现除 Dicer 的 Platform-PAZ 结构域结合 dsRNA 末端以外，其解旋酶结构域在结合平头末端 dsRNA 是必需的，松散的平头末端 dsRNA 进一步通过 ATP 依赖的方式穿过解旋酶结构域。

Abstract

Phosphoethanolamine cellulose: A naturally produced chemically modified cellulose

磷酸乙醇胺纤维素：一种天然产生的化学修饰纤维素

Regine Hengge, Lynette Cegelski, et al.

http://science.sciencemag.org/content/359/6373/334

（导读卓思琪）本研究利用固态核磁共振光谱发现，大肠杆菌产生的化学修饰纤维素（磷酸乙醇胺纤维素）对于细胞外基质和生物膜结构（biofilm）的机械组装是必要的。此化学修饰过程需要 BcsE-BcsF-BcsG 通路和 BcsG 酶的参与，相关基因在多种细菌中都有分布。这些发现为相关生物合成技术提供灵感。

Abstract

Structural mechanisms of centromeric nucleosome recognition by the kinetochore protein CENP-N

动粒蛋白 CENP-N 对着丝粒核小体识别的结构机制

Yawen Bai, Sriram Subramaniam, et al.

http://science.sciencemag.org/content/359/6373/339

（导读柳寒石）染色体的精确分离需要动粒蛋白进行合适的组装。研究人员利用冷冻电镜技术发现人源 CENP-N 通过与 CENP-A 的 L1 loop 的特异性结合，被与核小体 DNA 的静电相互作用所稳定，突变分析表明在非洲爪蟾中有相似的相互作用。这一结果也与 CENP-N 和 CENP-A 的共同进化相一致，并且建立了动力蛋白组装和着丝粒染色质组装过程中 CENP-A 核小体识别的结构基础。

Abstract

Multiplexed gene synthesis in emulsions for exploring protein functional landscapes

用于蛋白质功能图谱探索的乳滴中多通道基因合成

Sriram Kosuri, Calin Plesa, et al.

http://science.sciencemag.org/content/359/6373/343

（导读卓思琪）本文介绍了 DropSynth，一种可同时合成数千条已知长度基因的可扩展、低成本、多通道式方法。DropSynth 利用条形码微珠文库与寡聚核苷酸结合，然后在油-水乳滴中完成 DNA 加工组装。研究者利用该技术合成了大肠杆菌中两个重要基因的 7000 余种同源基因，并以此为材料，通过实验确定了基因中的功能区域，说明 DropSynth 方法将有助于探索序列-功能关系。

Abstract

材料科学

Materials

【封面故事】A self-assembled nanoscale robotic arm controlled by electric fields

由电场控制的自组装纳米机器人手臂

Friedrich C. Simmel, Enzo Kopperger, et al.

http://science.sciencemag.org/content/359/6373/296

图片来源：science.sciencemag.org

（导读阿金）使用动态自组装 DNA 纳米结构的纳米机器人要求快速可靠的驱动机制。本研究创建一个 55 * 55 nm 的 DNA 分子平台和一条长 25nm、可延伸至 400nm 以上并由外部电场驱动的纳米机械臂。通过电脑远程控制，该机械臂可以在毫秒内移动到任意区域。研究成果有助于对光子、等离子激元输运过程进行高精度的控制。

Abstract

Chiromagnetic nanoparticles and gels

手性磁性纳米颗粒和凝胶

André F. de Moura, Nicholas A. Kotov, et al

http://science.sciencemag.org/content/359/6373/309

（导读阿金）实时调控手性无机纳米结构的光学性质目前只能通过不可逆的化学变化实现。本研究发现具有晶格手性扭曲的顺磁性 Co3O4 纳米颗粒的分散体和凝胶在可见光范围内显示手性光学活性。纳米颗粒凝胶对紫外圆偏振光束的透射率可通过调控磁场来实现。研究结果为推进手性和磁性连接新技术发展提供新途径。

Abstract

其他

【Physics-物理】Quantum liquid droplets in a mixture of Bose-Einstein condensates

玻色-爱因斯坦凝聚体混合物中的量子液滴

L. Tarruell, C. R. Cabrera, et al.

http://science.sciencemag.org/content/359/6373/301

（导读阿金）量子液滴是通过吸引力和排斥力平衡的小原子簇。本研究在两种玻色-爱因斯坦凝聚体混合物中观察到仅通过接触相互作用进行稳定的液滴。它们比液态氦要稀释多个数量级，稳定的液滴要求最小数目的稳定原子数量，从而避免量子压力驱动液体-气体转换。研究成果为理想的量子多体理论提供基准平台。

Abstract

【Geoscience-地球科学】Hydraulic fracturing volume is associated with induced earthquake productivity in the Duvernay play

水力压裂量与 Duvernay 地层中诱发的地震发生有关

R. Schultz, G. Atkinson, et al.

http://science.sciencemag.org/content/359/6373/304

（导读阿金）2013 年加拿大阿尔伯塔省福克斯湾（Fox Creek, Alberta）附近地震频率骤增，本研究分析水力压裂数据，发现水力压裂注入体积和地震呈线性关系。而注入压力与速率则与地震响应无关，同时还证明地质因素也影响该地区地震发生。本研究为预测诱发性地震提供数据框架。

Abstract

【Chemistry-化学】Digitization of multistep organic synthesis in reactionware for on-demand pharmaceuticals

反应容器中药品多步有机合成的数字化

Leroy Cronin, Philip J. Kitson, et al.

http://science.sciencemag.org/content/359/6373/314

图片来源：science.sciencemag.org

（导读卓思琪）化工生产常需要大投资，并在在大型设施中完成。本文展示了一种用于生产精细化学品和药品的独立塑料反应容器。它结合化学和计算机自动化设计（ChemCAD），将传统实验室合成转化为平台无关的数字代码，这些数字化代码又反过来指导反应容器的 3D 打印。作者运用此方法进行了 γ-氨基丁酸受体激动剂（±）-巴氯芬的合成，为非专业设施制造药物铺平道路。

Abstract

【Environmental science-环境科学】A global atlas of the dominant bacteria found in soil

土壤中优势细菌的全球地图集

Manuel Delgado-Baquerizo, Noah Fierer, et al.

http://science.sciencemag.org/content/359/6373/320

（导读郭思瑶）土壤中细菌群落的高度多样性给研究单个细菌分类单元的特点带来了很大困难。研究人员从六大洲 237 个地点进行土壤采样，发现虽然土壤细菌存在巨大的多样性，但 2%的优势细菌种系构成了世界上土壤中近一半的细菌群落。科学家将这些优势种系归类为生态群并制作成全球土壤细菌地图集。这有利于加强人们对土壤微生物及其在生态系统的功能的理解。

Abstract

【Political science-政治科学】Improving refugee integration through data-driven algorithmic assignment

通过数据驱动算法的分配来改善难民与社会的融合

Jens Hainmueller, Kirk Bansak, et al.

http://science.sciencemag.org/content/359/6373/325

（导读卓思琪）许多发达民主国家安置的难民需要面临与主流社会一体化的挑战。本文开发了一种灵活的数据驱动算法，将难民重新安置以改善一体化效果。该算法结合有监督的机器学习和最佳匹配，实现难民特征与新安置点的协同增效。利用美国和瑞士的历史数据，发现本方法约平均提高了 40-70% 难民就业率。该方法为政府提供了可在现有体制内即刻执行切实高效的政策工具。

Abstract