Science 一周论文导读 | 2019 年 1 月 11 日

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Science 一周论文导读 | 2019 年 1 月 11 日

2019 年 1 月 20 日 科研圈

审校邓卓紫苏咖喱小勺棒冰小锅书牧

封面制作：棒冰

制版：阿金

生物学

Biology

Cap-specific terminal N⁶-methylation of RNA by an RNA polymerase II–associated methyltransferase

RNA聚合酶II相关甲基转移酶介导的加帽特异RNA末端的N6-甲基化

Shinichiro Akichika, Seiichi Hirano, et al.

http://science.sciencemag.org/content/363/6423/eaav0080

（导读郭怿暄）N⁶-腺苷酸甲基化（m⁶A）是影响mRNA代谢和功能的主要修饰，而脊椎动物中加帽mRNA转录起始核苷酸还可以发生2’-O-腺苷酸二甲基化（m⁶Am）修饰，但功能未知。本研究利用反向遗传学方法发现与RNA Pol II C端磷酸化丝氨酸-5结合的PCIF1是完成m6Am的加帽特异腺苷酸甲基转移酶（CAPAM）。CAPAM及底物的晶体结构揭示了加帽特异m6A形成的分子基础，发现该修饰可促进加帽mRNA的翻译。

Abstract

Secreted amyloid-β precursor protein functions as a GABABR1a ligand to modulate synaptic transmission

分泌型β淀粉样前体蛋白结合GABABR1a作为配体来调节突触传递

Heather C. Rice, Daniel de Malmazet, et al.

http://science.sciencemag.org/content/363/6423/eaao4827

图片来源：medicalxpress

（导读阿金）β淀粉样前体蛋白（APP）是阿尔兹海默症发病的核心机制，但尚不清楚其生理功能。本研究表明小鼠海马突触中的分泌型APP（sAPP）延申结构域直接结合GABABR1a神经受体，抑制突触囊泡的释放和突触传递，并促进短程易化。该研究结果揭示了sAPP对调节GABABR1a以至重塑突触传递时所发挥的生理功能。

Abstract

Chronic TLR7 and TLR9 signaling drives anemia via differentiation of specialized hemophagocytes

慢性TLR7和TLR9信号通过分化特定噬血细胞驱动贫血

Holly M. Akilesh, Matthew B. Buechler, et al.

http://science.sciencemag.org/content/363/6423/eaao5213

（导读王思菲）血细胞减少是与炎症及感染相关的重要临床问题。本研究Toll样受体7（TLR7）信号通路导致炎性噬血细胞（iHPCs）形成进而引起贫血及血小板减少，发生类巨噬细胞活化综合症（MAS）。和MAS相关的干扰素调节因子5（IRF5）参与TLR7驱动的iHPC分化。在疟疾贫血实验中发现iHPC的分化需要内体TLR和MyD88信号。结果揭示TLR7及TLR9决定单核细胞命运的机制， iHPC引起感染/炎症相关贫血及血小板减少。

Abstract

Emergence of preconfigured and plastic time-compressed sequences in early postnatal development

出生后早期发育中预设和塑性时间压缩序列的出现

U. Farooq and G. Dragoi

http://science.sciencemag.org/content/363/6423/168

（导读刘奇）海马神经元群何时以及如何组织起来编码和整合情景记忆目前还不清楚。本研究对小鼠睁眼后第一天开始在线性环境活动和睡眠期间的海马神经元群电生理活动进行记录，发现出生后第3周逐渐按照预设轨迹序列产生年龄依赖但不依赖经历的神经元集群，第4周在活动期间轨迹附近的类成年压缩区域与之结合，睡眠期间活动相关经验重演。该文章揭示了海马预设和事件依赖的模式产生的不同阶段对情景记忆形成十分重要。

Abstract

Invertible promoters mediate bacterial phase variation, antibiotic resistance, and host adaptation in the gut

可逆启动子介导肠道中的细菌相位变化、抗生素抗性和宿主适应性

Xiaofang Jiang, A. Brantley Hall, et al.

http://science.sciencemag.org/content/363/6423/181

（导读陈月欣）相位变化是细菌通过倒位子快速应对环境变化，实现定殖和宿主感染的一种方式。然而相位变化的多样性还有待研究。我们用自主开发的PhaseFinder算法对细菌中的倒位子进行了系统性的搜寻，并发现倒位子调节细胞外产物，直接参与细菌肠道定殖和抗生素抗性的调节。

Abstract

Cell-autonomous clock of astrocytes drives circadian behavior in mammals

星形胶质细胞的细胞自主时钟驱动哺乳动物的昼夜节律行为

Marco Brancaccio, Mathew D. Edwards, et al.

http://science.sciencemag.org/content/363/6423/187

（导读郭怿暄）昼夜节律依赖细胞内转录-翻译负反馈环（TTFLs）完成，但多细胞间信号的整合以及如何指导动物行为尚不清楚。本研究对视交叉上核（SCN）神经元和星形胶质细胞中细胞类型特异、功能不同的TTFLs进行表征，发现星形胶质细胞细胞自主的TTFL可独立驱动SCN分子震荡和小鼠节律行为，该通路通过谷氨酸能信号恢复SCN神经元的时钟基因表达和节律功能。

Abstract

化学

Chemistry

Organic synthesis in a modular robotic system driven by a chemical programming language

化学程序语言驱动的模块化机器人系统有机合成

Sebastian Steiner, Jakob Wolf, et al.

http://science.sciencemag.org/content/363/6423/eaav2211

图片来源：Phys.org

（导读陈欣桐）人工合成复杂有机物的过程繁杂且经常记录不完整。本文将合成过程映射为自动化单元操作，使用化学程序语言驱动模块化机器人平台进行分子组装，独立合成三种药物分子：盐酸苯海拉明、卢非酰胺和西地那非，其产率和纯度与人工合成相当。将合成过程转化为数字代码可显著提高复杂分子合成的复现性和可靠获取。

Abstract

Site-specific reactivity of molecules with surface defects—the case of H2 dissociation on Pt

具有表面缺陷的分子的特定位点反应性：以铂上的氢解离为例

Richard van Lent, Ludo B. F. Juurlink, et al.

http://science.sciencemag.org/content/363/6423/155

（导读卓思琪）对于多相催化剂上的弱活化解离反应，有两种不一致的动力学模型解释：以铂（111）上的氢离解而言，一种是利用表面缺陷的预平衡和扩散，另一种则基于直接的局部反应。本研究在弯曲的铂金单晶表面，通过量化特定位点的反应性来解决该争议：反应性是阶段性的，且与阶段数量成线性关系，说明局部解离模型是正确的。

Abstract

材料科学

Materials

Complete steric exclusion of ions and proton transport through confined monolayer water

狭窄单层水通道中质子传输与全尺寸离子位阻效应

K. Gopinadhan, S. Hu, et al.

http://science.sciencemag.org/content/363/6423/145

（导读阿金）创造能够让水快速渗透的人工膜结构是长期目标，近来出现的纳米孔和纳米管结构仍然明显大于蛋白通道。本研究从三维块状晶体中抽取出一层单原子二维平面，具有原子级别的高度。水以极小的阻力渗透过这些管道结构，保证单层水分子选择性通过。该结果提高了对于原子级别上分子输运的理解。

Abstract

Observation of chiral zero mode in inhomogeneous three-dimensional Weyl metamaterials

观察非均匀三维外尔超材料中的手性零模

Hongwei Jia, Yuanjiang Xiang, Chaoxing Liu, Shuang Zhang, et al.

http://science.sciencemag.org/content/363/6423/148

（导读卓思琪）外尔系统可支持强磁场下的单向手性零模，该性质有望用于光学信息的稳定传输，但是手性零模还未在光电学中观察到。本文设计了一种非均匀外尔超材料，研究者确定了规范场的存在，并观察了单向传播的零级手性朗道能级。在不破坏时间反演对称性的条件下，该系统为在三维光电外尔系统中人工磁场的设计提供了道路，并还可能在光电设备上有所应用。

Abstract

Finite phenine nanotubes with periodic vacancy defects

具有周期性空位缺陷的有限苯纳米管

Zhe Sun, Hiroyuki Isobe, et al.

http://science.sciencemag.org/content/363/6423/151

（导读卓思琪）本研究合成、表征了一种圆柱形的C304H264分子化合物，它由40个苯单元组成，各苯单元通过1,3,5位间的化学键彼此连接。该分子结构具有周期性的空位缺陷，它的纳米孔能包含多个富勒烯客体。计算结果表明，多个这样的圆柱体可以连接形成碳纳米管，这些纳米管的电子性质受周期空位缺陷的调控。

Abstract

生态学

Ecology

Problem-solving males become more attractive to female budgerigars

能解决问题的雄性虎皮鹦鹉在更吸引雌性

Jiani Chen, Yuqi Zou, Yue-Hua Sun and Carel ten Cate

http://science.sciencemag.org/content/363/6423/166

（导读胡琦琳）本研究发现在雌性虎皮鹦鹉在观察雄性的行为后，受到偏爱的不再是最初偏爱的那些，而是那些能够解决觅食问题的雄性同类。这种偏爱变化没有表现在那些观察了自由取食或表现相同行为的雌性中。这种偏爱可能有助于认知能力的进化。

Abstract

Termites mitigate the effects of drought in tropical rainforest

白蚁减轻了热带雨林中干旱的影响

L. A. Ashton, H. M. Griffiths, et al.

http://science.sciencemag.org/content/363/6423/174

图片来源：Phys.org

（导读过泽远）尽管白蚁在热带生态系统中发挥重要的生态学功能，但我们对热带雨林的干旱频率和严重程度的增加对白蚁群落和生态系统过程影响并不清楚。通过大量的白蚁抑制实验，我们发现白蚁的数量和活动在干旱时增加，并导致在2015-2016厄尔尼诺的极端干旱期垃圾分解加速，土壤湿度增加和幼苗在的存活率的增加。我们的工作展示了无脊椎动物增强了生态系统对干旱的抵抗力。

Abstract

A 90,000-year record of Afromontane forest responses to climate change

非洲森林应对气候变化的9万年历史记录

Anne-Marie Lézine, Kenji Izumi, Masa Kageyama and Gaston Achoundong

http://science.sciencemag.org/content/363/6423/177

（导读过泽远）非洲高原缺少花粉记录，因此我们对Afromontane（非洲山地）森林的古生态学并不了解。Bambili湖(喀麦隆)提供了过去的9万年间时间分辨率很高的非洲热带山区的植被变化记录。花粉资料与生物群落重建展现了不同森林对气候变化的不同响应：尽管上林线非常的不稳定，但是从山林地区和低地森林的过渡却是异常稳定。这种生态不稳定可能对非洲Afromontane森林的物种丰富度有重要影响。

Abstract

物理学

Physics

The Sommerfeld ground-wave limit for a molecule adsorbed at a surface

吸附于表面的分子具有类似Sommerfeld地面电波的性质

Li Chen, Jascha A. Lau, Alec M. Wodtke, et al.

http://science.sciencemag.org/content/363/6423/158

（导读阿金）本研究使用基于超导纳米线单光子探测器的中红外光谱仪观察到吸附于氯化钠晶体表面的一氧化碳（CO）振动能量动力学。在将大部分CO激发至第一振动激发态（V=1）之后，发现了激发态V高达27的红外线发射。振动的CO分子表现得像经典振荡偶极子，类似于地球表面通过Sommerfeld地面电波进行的无线电传输。

Abstract

Nematic-to-columnar mesophase transition by in situ supramolecular polymerization

通过原位超分子聚合进行向列型到柱状中间相的转变

Keiichi Yano, Yoshimitsu Itoh, Takuzo Aida, et al.

http://science.sciencemag.org/content/363/6423/161

（导读卓思琪）盘形和棒状分子在组装时不相容，该现象在凝聚相中更明显。本研究中，作者在棒状分子的向列型液晶中进行了盘形手性单体的超分子聚合，这导致有序增加的中间相转变为具有核-壳柱状结构的单一中间相。该液晶材料对电场响应快速，还可以通过光致异构化棒状模块而进行模块化定制。该模块化策略能将不同功能整合到精心设计的动态框架中。

Abstract