Science 一周论文导读 | 2019 年 4 月 12 日

会员服务 ·

Science 一周论文导读 | 2019 年 4 月 12 日

2019 年 4 月 21 日 科研圈

审校：棒冰小锅访冬小勺水村山郭书牧

封面制作：棒冰

制版：阿金

生物学

Biology

Sustained rescue of prefrontal circuit dysfunction by antidepressant-induced spine formation

通过抗抑郁药诱导的脊柱形成持续纠正前额叶回路功能障碍

图片来源：neurosciencenews.com

（导读郭怿暄）抑郁的诱导和缓解机制尚不清楚。本研究通过对活体大脑内侧前额叶进行重复纵向成像，发现抑郁相关行为与前额叶投射神经元靶向、分支特异性突触后树突棘减少有关。抗抑郁药氯胺酮可选择性降低树突棘减少，恢复多细胞组合的协调活性，从而预测主动逃脱行为。该结果揭示了前额叶树突棘生成对持续特异抗抑郁和长期维持行为缓解至关重要。[相关报道：为什么氯胺酮抗抑郁？Science：这一快速药可恢复受损神经]

Glycosidase and glycan polymorphism control hydrolytic release of immunogenic flagellin peptides

鞭毛蛋白免疫原性片段的水解释放由糖苷酶和聚糖多态性控制

（导读陈欣桐）本文研究了动植物致病菌鞭毛蛋白免疫原性片段水解释放的机制：本生烟分泌的β-半乳糖苷酶（BGAL1）能够促进水解诱导子的释放并对鞭毛蛋白O-聚糖上携带末端修饰viosamine(mVio）的丁香假单胞菌有免疫作用，相反丁香假单胞菌致病变种通过O-聚糖携带抗BGAL1基团或产生BGAL1抑制剂来逃脱宿主的免疫攻击。[论文详细信息]

Ultrapotent chemogenetics for research and potential clinical applications

具有研究和临床应用潜能的超强化学遗传学

（导读郭怿暄）化学遗传学可通过非侵入性化学物质来控制动物的特定细胞群，但现有小分子激动剂效力和选择性均不足。本研究开发了一种基于离子通道的平台，可通过低剂量戒烟药varenicline激活或沉默细胞。同时还合成了高选择性强力激动剂uPSEMs，对小鼠和恒河猴大脑中uPSEMs及其受体进行表征。该受体和选择性超强激动剂平台可将化学遗传学应用于未来研究和临床上。[相关报道：戒烟药还能控制大脑神经元？这一黑科技有望治疗多种神经疾病]

Structure and dynamics of the active human parathyroid hormone receptor-1

活性人甲状旁腺激素受体-1的结构和动力学

（导读Chen^W^J）甲状旁腺激素受体-1（PTH1R）是一种B级G蛋白偶联受体，影响钙稳态，是骨质疏松和甲状旁腺功能减退的治疗靶点。研究报道人类PTH1R与长效PTH类似物和激动G蛋白结合的低温电子显微镜结构。这些结果提供了对PTH结合和受体激活的结构基础和动力学的见解。[论文详细信息]

The NASA Twins Study: A multidimensional analysis of a year-long human spaceflight

美国国家航空航天局双胞胎研究：对长达一年的人类太空飞行的多维分析

图片来源：Medical Xpress

（导读刘奇）为了解长期太空飞行对健康的影响，NASA对分别在空间站和地面执行任务的一对同卵双胞胎宇航员进行了一年的观测。纵向评估展示了太空飞行的特有变化，包括体重下降、端粒伸长、基因组不稳定、颈动脉扩张、认知能力下降，等等。这些多基因组、分子、生理和行为数据为未来人类太空飞行的健康风险提供了有价值的参考。[相关报道：从太空返回地球后，宇航员与留在地球的双胞胎兄弟之间无长期和重大表观遗传差异]

Bacterial medium-chain 3-hydroxy fatty acid metabolites trigger immunity in Arabidopsis plants

细菌中链3-羟基脂肪酸代谢物在拟南芥植物中引发免疫

（导读吴娜）植物由细胞表面免疫受体感知非自身分子特征，例如革兰氏阴性菌脂多糖中的脂质A。受体激酶LORE介导植物对假单胞菌和黄单胞菌，但不介导对肠杆菌脂质A或脂多糖的免疫应答。本研究证明合成及细菌的mc-3-OH-FA代谢物能引起LORE依赖性免疫，但含mc-3-OH-acyl的化合物（包括脂质A或脂多糖）不能。因此，植物可以感知细菌低复杂度代谢物，进而引发免疫反应。[论文详细信息]

Evidence for hormonal control of heart regenerative capacity during endothermy acquisition

内温性获得相关激素控制心脏再生能力的证据

（导读王思菲）不用物种及个体不同组织间再生能力差异极大。本研究发现41个物种的双倍体心肌细胞含量与标准代谢率、体温及血清甲状腺素负相关。甲状腺素信号失活减少成年小鼠心肌细胞的多倍体化、延迟离开细胞周期并维持其心肌再生能力。外源甲状腺素抑制斑马鱼心脏再生。结果提示甲状腺素上升使成年哺乳动物失去心脏再生能力，可能是获得体温恒定的代价。[相关报道：黄果团队揭示温血动物心脏再生能力下降的原因]

Deubiquitinase USP10 regulates Notch signaling in the endothelium

去泛素化酶USP10调节内皮中的Notch信号

（导读王思菲）Notch信号是血管形态发生的重要因子，决定内皮细胞（ECs）的出芽行为。本研究发现泛素特异性肽酶USP10和NOTCH1的胞内区域（NICD1）结合，减缓NICD1的泛素化依赖降解。USP10失活降低ECs中NICD1的数量及稳定性和Notch诱导的靶基因表达。ECs中Usp10缺失增加血管出芽并可部分纠正NICD1异位表达引起的模式缺陷。因此，USP10在血管出芽阶段对内皮Notch应答进行精细调节。[论文详细信息]

Rapid plant evolution driven by the interaction of pollination and herbivory

传粉媒介和食草动物的相互作用影响植物的快速进化

（导读MQ）研究人员通过使用生长周期快速的芸苔属植物，并且操纵大黄蜂授粉和食草动物的行为模式来研究六代植物性状的实时演化，发现同时受到黄蜂传粉和食草动物选择的植物演化出更高程度的自身兼容性和自主自交。该研究表明了不同互作效应对植物形状演化的重要作用。[论文详细信息]

物理学

Physics

Electron-phonon instability in graphene revealed by global and local noise probes

全球和局部噪声探测器揭示了石墨烯中的电子 - 声子不稳定性

图片来源：Singularity Hub

（导读MQ）理解和控制非平衡态电子现象是科学和工程界的一个突出挑战。通过电驱动超清洁石墨烯器件去平衡，我们观察到一种不稳定现象，即在微波频率下电流波动和导电性受到抑制。利用纳米磁场传感器对非平衡电流波动进行空间映射，我们发现波动沿载流方向呈指数增长。这些结果为可调谐太赫兹的产生和基于二维材料的有源声子器件提供了机会。[论文详细信息]

Quantum-critical conductivity of the Dirac fluid in graphene

石墨烯中狄拉克流体的量子临界导电率

（导读MQ）本研究使用片上的太赫兹光谱测量干净、微米级石墨烯依赖于频率的光电导率。我们观察到，当电荷是中性时，狄拉克的量子临界散射速率的特性；在更高掺杂时，检测到两种不同的载流模式，分别为总动量为零和非零，这是相对论流体力学的一种表现。该工作揭示了石墨烯在电荷中性附近的量子临界性以及不寻常的动态激发特性。[论文详细信息]

Measuring Hall viscosity of graphene’s electron fluid

石墨烯电子液的测量霍尔粘度

（导读MQ）受磁场作用的导电体在有电流的情况下表现出霍尔效应。本文报告了在高粘度电子系统中与标准行为的定性偏差。本文发现石墨烯中的粘性电子流体通过产生与普通霍尔效应相反的电场来响应非量子化磁场，通过分析不同温度和载流子密度范围内的异常情况，提取了霍尔粘度，这是一个长期以来在理论上确定但在实验中仍难以确定的无耗散输运系数。[论文详细信息]

Anti–parity-time symmetry in diffusive systems

扩散系统中的反宇称时间对称性

（导读胡琦琳）包括反宇称时间对称性在内的和宇称时间对称性相关的各种概念，在波动物理学的应用广泛。研究人员研究了两种反向运动介质中的热传导，发现这种系统也具有反宇称时间对称性。研究结果将宇称时间对称性的概念延伸至波动物理学以外，为控制热传导和质量输运提供了更多可能。[论文详细信息]

其他

【Materials-材料】Spin coating epitaxial films

旋涂外延膜

（导读吴娜）旋涂薄膜，例如用于印刷的光刻胶或太阳能电池的钙钛矿薄膜，通常是无定形或多晶。本研究表明，一些无机材料的外延薄膜可以通过简单地旋涂材料溶液或前体，置于单晶和类单晶基质上。过饱和溶液的薄滞留层通过旋涂促进材料在单晶基质中多相成核，该方法可用于产生功能性材料，例如无机半导体，或将水溶性材料用作生长模板。[相关报道：单晶外延膜，如今甩着做！]

【Ecology-生态】Cascading impacts of large-carnivore extirpation in an African ecosystem

大型食肉动物灭绝在非洲生态系统中的级联影响

（导读刘奇）理论上预测食物链顶端捕食者消失会使得大型食草动物通过摄食新植物改变栖息地。然而在大型哺乳动物系统中，很难获得此项预测的实验证据。莫桑比克Gorongosa 国家公园的豹和非洲野狗灭绝后，羚羊栖息地扩展到漫滩，食用新的植物，抑制常见植物生长。模拟实验得到此过程可逆，食肉动物灭绝使猎物行为快速分化，破坏营养级联，食肉动物恢复可重建级[论文详细信息]

【Geoscience-地球科学】Arc-continent collisions in the tropics set Earth’s climate state

热带地区的弧陆碰撞设定了地球的气候状态

图片来源：MIT News

（导读页一）据推测，低纬度弧陆碰撞可能增加地球固碳能力，是驱动气候变冷假说之一。为更好理解全球耐候性随时间的变化，本文重建了显生宙所有主要弧陆碰撞的古地理位置，并与冰川的纬度分布进行比较。分析揭示了冰川范围与热带弧陆碰撞之间的强相关性。地球的气候状态主要由全球耐候性决定，后者随弧陆碰撞的纬度分布而变化。[论文详细信息]