Science 一周论文导读 | 2019 年 5 月 24 日

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Science 一周论文导读 | 2019 年 5 月 24 日

2019 年 6 月 2 日 科研圈

审校棒冰小锅邓卓水村山郭紫苏

制版：阿金

封面设计：棒冰

生物学

Biology

Brainstem nucleus incertus controls contextual memory formation

脑干核incertus控制情境记忆形成

（导读刘奇）海马中记忆形成细胞的选择由生长抑素阳性、靶向树突的中间神经元调节。本研究发现小鼠incertus（NI）核团中γ-氨基丁酸（GABA）释放神经元通过抑制皮质下兴奋性输入，选择性抑制海马体中生长抑素阳性中间神经元。NI GABA能神经元接受来自处理环境信息脑区的单突触输入，对其进行光遗传操作可改变海马网络状态，对情境恐惧记忆形成强度进行双向改变。[论文详细息]

Protein crystallization promotes type 2 immunity and is reversible by antibody treatment

蛋白质结晶促进2型免疫，抗体治疗可使其逆转

（导读王思菲）哮喘等嗜酸性粒细胞相关疾病中常见包含半乳凝素-10（Gal10）的夏科雷登结晶（CLCs）。本研究发现气道摄入Gal10晶体能刺激固有及适应性免疫应答，类似2型免疫佐剂，而可溶性突变蛋白Gal10无此特征。针对CLC关键表位的抗体能溶解已形成的CLCs并逆转其他结晶驱动的炎症反应。因此，蛋白质晶体是促进哮喘的标志特征，靶向抗体可溶解晶体并逆转相关炎症反应。[论文详细信息]

Germline selection shapes human mitochondrial DNA diversity

种系选择塑造人类线粒体DNA多样性

图片来源：Phys.org

（导读MQ）大约2.4%的人类线粒体DNA（mtDNA）基因组表现出常见同质遗传变异。本文分析了12975个全基因组序列，以表明1526对母子(女)中，45.1%的个体携带混合的异质mtDNA，但线粒体基因组具不同的母代传播偏好。研究人员提出，人类mtDNA在群体水平上，是由核遗传控制下女性生殖细胞内的选择压力形成的，这确保了两个独立遗传谱系间的一致性。[论文详细信息]

Topological control of cytokine receptor signaling induces differential effects in hematopoiesis

细胞因子受体信号传导的拓扑控制诱导造血功能的差异

（导读MQ）对于通过二聚体受体（如细胞因子受体）的信号调节，研究尚缺乏。本文提出了一种策略，通过使用一系列设计的C2对称细胞因子模拟调节细胞因子受体信号输出，基于设计的锚蛋白重复蛋白（DARPin）支架，可以系统地控制促红细胞生成素受体（EpoR）二聚化方向和单体之间的距离。该替代配体策略，开启了治疗上重要的细胞因子和生长因子受体系统的药理学调节途径。 [论文详细信息]

Molecular basis for high-affinity agonist binding in GPCRs

高亲和力激动剂与G蛋白偶联受体结合的分子基础

（导读陈欣桐）活性状态的G蛋白偶联受体相较非活性状态与激动剂亲和力增高，但其分子基础仍不清楚。本文解析了不同效力激动剂存在下活性状态β1肾上腺素受体(β1AR)与特定构象纳米抗体结合时的结构。发现相较于非活性状态正位结合位点数量下降，氢键长度变短，受体和配体接触的原子数目增加。这一发现有助于解释活性状态GPCRs与结构迥异的激动剂结合亲和力增加的机制。[论文详细信息]

Role of AcrAB-TolC multidrug efflux pump in drug-resistance acquisition by plasmid transfer

AcrAB-TolC多药外排泵在通过质粒转移获得耐药性中的作用

（导读MQ）通过水平基因传递获得耐药性的细胞机制尚不清楚。本文利用活细胞显微镜，发现通过大肠杆菌转移编码四环素外排泵TetA，在单链DNA质粒进入受体细胞后快速合成互补链并产生TetA。存在抑制翻译的抗生素时，耐药性获得依赖AcrAB-TolC多药外排泵降低胞内四环素浓度，蛋白持续合成，立即表达TetA。AcrAB-TolC外排活性在其他作用模式的抗生素存在时保留通过质粒转移获得耐药性的能力。[相关报道：细菌耐药性是怎样传播的]

Bacterial pseudokinase catalyzes protein polyglutamylation to inhibit the SidE-family ubiquitin ligases

细菌假激酶催化蛋白质聚谷氨酰化以抑制SidE家族泛素连接酶

（导读阿金）具有蛋白激酶折叠的酶在磷酸化过程中将磷酸从 5'-三磷酸腺苷（ATP）转移至底物。本研究表明军团菌后效应因子SidJ竟利用蛋白激酶折叠进行蛋白质多聚谷氨酰化。宿主细胞钙调蛋白激活SidJ，使泛素连接酶的SidE家族多聚谷氨酰胺化。同时揭示SidJ对SidE的多聚谷氨酰化和之后的泛素连接酶失活是军团菌在真核宿主细胞中成功复制的要素。[论文详细信息]

化学

Chemistry

Electrified methane reforming: A compact approach to greener industrial hydrogen production

电气化甲烷重整：实现更环保工业化氢气生产的紧凑方法

图片来源：Tech Xplore

（导读MQ）本文描述了一种颠覆性的方法，通过将电加热催化结构直接集成到制氢的甲烷蒸汽重整（SMR）反应器中。电热源与反应部位的紧密接触，使反应接近热平衡，提高催化剂利用率，限制有害副产物的形成。SMR的电气化为新的反应器设计、规模化和实施机会提供了强大的平台。若在全球范围内实施，可能相对减少近1％的CO2排放量。 [论文详细信息]

Anti-Markovnikov alcohols via epoxide hydrogenation through cooperative catalysis

协同催化环氧化物加氢制备反马尔可夫醇

（导读MQ）本文通过将二茂钛催化的环氧化物开环与铬催化的氢活化、自由基还原相结合，协同催化产生反马氏醇。二茂钛通过形成更高取代基来增强反马氏选择性。铬催化剂依次从氢分子中转移氢原子、质子和电子，避免了氢化物转移到不需要的位置，从而实现100%的原子经济性。[论文详细信息]

物理学

Physics

Strongly correlated quantum walks with a 12-qubit superconducting processor

使用12量子比特的超导处理器进行强相关的量子行走

(导读向菲菲) 量子行走能帮助实现大规模量子多体系统模拟和不依赖于时间控制的通用量子计算。本研究在实验上，通过由12个具有短程相互作用的超导量子比特组成的一维阵列，展示了一和两个强关联微波光子的量子行走。利用超导量子位在量子处理器上实现量子行走有助于发展多体问题的量子模拟和通用量子计算。 [相关报道：强关联量子行走在12量子比特超导处理器上的实现]

Detecting nanometric displacements with optical ruler metrology

用光学尺度量法去检测纳米位移

（导读向菲菲）本研究介绍一种用于纳米位移测量的光学尺。该光学尺利用光在超表面上的衍射产生，用高倍干涉仪可显示出奇点，并作为光学尺刻度。利用Pancharatnam-Berry相超表面，可在800nm波长内实现分辨率小于1nm的位移观测。研究人员认为该光学尺具备实现原子尺寸（~λ/4000）的分辨潜力。研究结果有望能在未来智能工具制造领域有广泛应用。 [论文详细信息]

其他

【Materials-材料】A radiative cooling structural material

辐射冷却结构材料

（导读吴娜）减少人类对空调等低效制冷方法的依赖，将对全球能源景观产生重大影响。本论文通过对木材进行完全脱木质化和密实化处理，研制出机械强度为404.3兆帕（超过天然木材强度8倍）的结构材料。经模拟，该实验提出的木材冷却可节省20%-60%的能源，在炎热干燥的气候中最为明显。[相关报道：去木质素木材的被动辐射冷却]

【Geoscience-地学】Searching for hidden earthquakes in Southern California

寻找南加州的隐藏地震

（导读吴娜）地震遵循幂律大小关系，因此大多数地震为小小地震，但大量小地震记录却由于信号保真度问题而缺失。本论文将模板匹配检测技术应用于南加州区域地震网的全体波形档案，使地震编目增加了10倍（181万次），为深入了解断层带的几何结构、前震行为和成核过程、地震触发机制提供了重要依据，将有助于下一代地震和断层分析。[论文详细信息]

【Ecology-生态】Shifting habitat mosaics and fish production across river basins

跨流域的栖息地“马赛克”景观变化和鱼类产量 

图片来源：University of Washington

（导读阿金）流域是栖息地复杂的“马赛克”景观，其情况随空间和时间变化，目前生态系统服务的稳定性对此种动态的依赖尚不清楚。本研究量化了一条大型自由流动河流中栖息地“马赛克”景观变化在一系列空间尺度范围内的表现，通过锶同位素来估计河流网络内各个位置的太平洋鲑鱼的相对生产率，表明这种景观对稳定整个流域年际鱼类产量中的作用。[论文详细信息]