Science 一周论文导读 | 2019 年 5 月 3 日

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Science 一周论文导读 | 2019 年 5 月 3 日

2019 年 5 月 12 日 科研圈

审校棒冰小锅邓卓水村山郭小勺访冬咖喱

制版：阿金

生物学

Biology

A compact synthetic pathway rewires cancer signaling to therapeutic effector release

紧凑的合成途径将癌症信号转换为治疗效应物释放

图片来源：CC0 Public Domain

（导读页一）肿瘤细胞的特异性识别和消融是分子医学悬而未决的问题。本文介绍转化异常信号为效应物释放(RASER)的方法，致癌的ErbB受体活性被用来触发治疗程序。利用RASER，我们精确诱导了ErbB高活性的癌细胞内源性基因凋亡和CRISPR-Cas9介导转录，从而选择性地清除了癌细胞，同时保留正常细胞。该方法为肿瘤基因特异性癌症的检测和治疗提供了新思路。[论文详细息]

Chromatin three-dimensional interactions mediate genetic effects on gene expression

染色质三维相互作用介导基因表达的遗传效应

（导读页一）研究基因表达和染色质组织的遗传基础是揭开遗传变异对人类基因组影响的关键。本文研究了317个个体和两种细胞类型的基因表达等数据，结果表明，调控活性的变异在12583个顺式调控域和30个反式调控域的染色体内和染色体间水平构建，这些结构划分出细胞类型特异性调控网络中控制基因表达和共表达，以及介导顺式和反式调控变异对基因的遗传效应的部分。[论文详细信息]

Neural population control via deep image synthesis

通过深度图像合成进行神经元群控制

（导读刘奇）深度人工神经网络（ANN）是目前大脑腹侧视觉流最精确的模型。本研究基于ANN的图像合成，发现光功率模式（如图像）可应用于灵长类视网膜，诱发V4区神经元动作电位。该方法是首次独立控制整个V4区神经元群的活性状态，包括重叠感受野。研究展示了当今神经网络模型中的知识可用于无创设定神经元水平大脑内部状态，且模型越精确，控制越精确。[论文详细信息]

Branch-restricted localization of phosphatase Prl-1 specifies axonal synaptogenesis domains

磷酸酶Pr1-1的分支限制性定位指定轴突突触发生结构域

（导读页一）中枢神经系统（CNS）回路发育需要突触形成和突触丰度模式的亚细胞控制。本研究发现果蝇膜锚定的再生肝脏磷酸酶(Prl-1)是一种轴突内在因子，以空间受限的方式促进突触的形成。机械感觉神经元中Prl-1的缺失会减少CNS位于单个轴突侧枝上的前突触的数量，而Prl-1过表达诱导异位突触，该调控通过胰岛素受体通路介导，依赖prl-1 mRNA UTR完成。[论文详细信息]

Multivascular networks and functional intravascular topologies within biocompatible hydrogels

生物相容性水凝胶内的多种血管网络和功能性血管内拓扑结构

（导读页一）血管网是复杂的三维输运体系，难以制造和研究。本文利用可光聚合的水凝胶建立血管内和多血管的设计自由度，其中利用食品染料添加剂作为生物相容的投影立体光刻光吸收剂。随后制作了血管网络，并研究周期通气时人体红细胞的氧合与流动，还应用在慢性肝损伤的啮齿动物模型中。[相关报道：攻坚克难！科学家发明的3D打印器官会“呼吸”]

Structural topology defines protective CD8⁺T cell epitopes in the HIV proteome

结构的拓扑性质定义HIV蛋白质组中的保护性 CD8⁺T细胞表位

图片来源：NIAID

（导读王思菲）本研究应用基于结构的网络理论，分析HIV蛋白质结构数据，以定量分析各氨基酸残基的拓扑学权重。位于网络中重要位置的残基的突变与病毒复制和入侵人体细胞等关键活动相关。靶向位于网络中重要位置的 CD8⁺T细胞表位，能够鉴别出对HIV有天然控制能力的个体。该方法对免疫细胞表位研究及HIV等病毒疫苗的设计提供思路。[论文详细信息]

Genetic diversity of tumors with mismatch repair deficiency influences anti–PD-1 immunotherapy response

具错配修复缺陷的肿瘤遗传多样性影响其响应PD-1阻断免疫疗法

（导读页一）错配修复缺陷(MMR-d)肿瘤以微卫星序列改变为特征，具有肿瘤免疫原性且对PD-1免疫检查点抑制剂敏感。本文通过实验和临床证据表明，微卫星不稳定(MSI)程度和由此产生的突变负荷，一定程度上引起人和小鼠MMR-d肿瘤对PD-1阻断免疫治疗的不同响应。响应程度与插入-删除突变负荷的累积相关。本研究为MSI程度和突变负荷评估MMR-d癌症对PD-1阻断疗法的响应提供理论依据。[相关报道：PD-1效果好不好，竟然与这一点有关！]

eIF2B-catalyzed nucleotide exchange and phosphoregulation by the integrated stress response

整合应激反应中eIF2B催化的核苷酸交换和磷酸化调节

（导读郭怿暄）整合应激反应（ISR）通过磷酸化eIF2调节蛋白质合成速率。eIF2由专属核苷酸交换因子eIF2B激活，磷酸化eIF2可抑制eIF2B。本研究揭示了eIF2在去磷酸化状态下与 eIF2B结合的冷冻电镜结构。结构显示一到两个eIF2三聚体与eIF2B二分催化中心结合时， eIF2B十聚体构成一稳定平台，催化核苷酸交换。磷酸化重折叠eIF2α，使其与eIF2B通过另一界面接触，从而将其隔离在非活性复合物中。[论文详细信息]

Structural basis for eIF2B inhibition in integrated stress response

整合应激反应中eIF2B抑制的结构基础

（导读郭怿暄）整合应激反应中eIF2的磷酸化是所有真核细胞应对多种刺激的适应性通路。非磷酸化eIF2通过三磷酸鸟苷依赖的方式将甲酰化tRNA启子转移到核糖体。磷酸化eIF2抑制其特异鸟苷酸交换因子eIF2B。本研究解析了eIF2B与非磷酸化和磷酸化eIF2形成复合物的冷冻电镜和晶体结构，发现核酸交换激活和失活两种截然不同的结合方式。这一结果揭示了eIF2磷酸化抑制eIF2B的结构基础。[论文详细信息]

物理学

Physics

Electrical suppression of all nonradiative recombination pathways in monolayer semiconductors

在单层半导体中对非辐射复合中心的电学抑制

（导读 MQ）原位制备的二维过渡金属二硫族化物（TMDC），如单层MoS2，由于本征缺陷的影响通常表现出较低PLQY。本研究发现，通过静电掺杂的本征单层MoS2和WS2具有接近1的PLQY，且无需任何化学钝化。即使在较高本征缺陷浓度下，激子的发光也是纯辐射复合。研究结果有利于降低基于单层TMDC光电器件的缺陷要求。[相关报道：克服密度原生缺陷，接近完美光电性质]

Carrier lifetimes of >1 μs in Sn-Pb perovskites enable efficient all-perovskite tandem solar cells

Sn-Pb钙钛矿中>1μs的载流子寿命助力高效全钙钛矿串联太阳能电池的实现

（导读王嘉媛）全钙钛矿的串联光电池由于缺乏高效、窄带隙的锡铅（Sn-Pb）混合钙钛矿电池（PSC）而限制了其性能。本研究发现硫氰酸胍（GuaSCN）的掺杂可有效降低Sn-Pb混合窄带隙钙钛矿薄膜的缺陷浓度并获得大于1微秒的载流子寿命，从而得到效率> 20％的窄带隙PSC。通过与宽带隙PSC结合，本研究实现了25%的四端和23.1％的双端全钙钛矿多晶薄膜串联太阳能电池。[论文详细信息]

其他

【Ecology-生态】Adaptive introgression enables evolutionary rescue from extreme environmental pollution

极端污染环境下，适应性基因渗入可为物种的进化复苏提供基础

图片来源：Leanne Baker

（导读吴娜）本研究发现，在极端污染条件下，大西洋鳉鱼的两个基因位点渗入到了海湾鳉鱼基因组中，其中一个位点导致芳基烃受体（AHR）失活，而AHR信号通路的失活使海湾鳉鱼产生环境毒性抗性的能力增强。这些环境变化下产生的适应性抗性突变，可以帮助种群的延续和复苏。研究还显示，两种鳉鱼间的基因渗入可能是由人类活动介导的。[论文详细信息]

【Geoscience-地学】Fluid-induced aseismic fault slip outpaces pore-fluid migration

流体诱发的抗震断层滑动超过了孔隙流体的迁移

（导读页一）地下流体注入可以激活无震蠕滑，将地震触发应力变化传递到流体压力区外。本文通过流体注入实验在已存浅断层上激发并测量缓慢的无震蠕滑，将数据与理论预测对比，发现断层强度是滑动衰减摩擦系数和局部有效正应力的乘积，通过耦合剪切-断裂模型获取参数推断，抗震破裂前沿传播比承压孔隙流体扩散更快更远。[论文详细信息]

【Chemistry-化学】Concerted proton-electron transfer reactions in the Marcus inverted region

马库斯反转区域中的质子-电子协同转移反应

（导读MQ）本文研究了一系列蒽(电子受体)-酚-吡啶(质子受体)化合物，报告了质子耦合电子转移（PCET）的反转区域行为，给出了PCET电荷重组的速率常数。其中光激发形成蒽激发态，经历PCET产生电荷分离状态。返回电荷重组的速率常数在改变吡啶取代基和溶剂时显示出对驱动力的反转依赖性。[论文详细信息]