Science 一周论文导读 | 2019 年 2 月 1 日

审校 棒冰 邓卓 小锅 访冬 水村山郭 书牧

封面制作：阿金

制版：阿金

生物学

Biology

Rhomboid distorts lipids to break the viscosity-imposed speed limit of membrane diffusion

扁菱形蛋白酶通过扭曲脂质以打破黏度影响的膜扩散速度限制

Alex J. B. Kreutzberger, Ming Ji, Jesse Aaron, Ljubica Mihaljević, Siniša Urban

http://science.sciencemag.org/content/363/6426/eaao0076

（导读 过泽远）在细胞膜内切割蛋白质的酶能调节不同的细胞活动，如细胞信号传导、内平衡和宿主-病原体的相互作用。本文通过观测了活细胞(人和果蝇)和平面脂质双层结构中多个细胞膜内的扁菱形蛋白酶和其他不相关蛋白质的单分子，发现只有扁菱形蛋白酶能扩散至Saffman-Delbruck黏度极限以上。厌水错配与不规则的菱形褶皱扭曲了周围的脂质并促进了扁菱形蛋白酶扩散。因此，虽然膜内水解蛋白受自然扩散的限制，但细胞利用扁菱形褶皱克服了膜扩散的“速度限制”。

Abstract

Opposing reactions in coenzyme A metabolism sensitize Mycobacterium tuberculosis to enzyme inhibition

辅酶A代谢中的相反反应使结核分枝杆菌对酶抑制敏感

Carl Nathan, James Sacchettini, et al.

http://science.sciencemag.org/content/363/6426/eaau8959

（导读 郭思瑶）结核分枝杆菌是造成人类感染死亡的重要原因。其细胞壁和毒力因子的合成依赖于磷酸泛酰巯基乙胺基转移酶(PptT)。科研人员发现一种成分可以通过结合并抑制PptT来杀死结核分枝杆菌。该杀菌效应可被磷酸泛酰巯基乙胺基水解酶(PptH)增强，而PptH缺失导致抗性。这对于抗结核新型药物的研发有重要启示。

Abstract

Linking a mutation to survival in wild mice

将突变与野生小鼠的存活联系起来

Rowan D. H. Barrett, Hopi E. Hoekstra, et al.

http://science.sciencemag.org/content/363/6426/499

图片来源：Phys.org

（导读 郭思瑶）由于表型，基因型，适应性之间的关系复杂，新环境中的适应性演化难以被预测。科研人员通过对野生型小鼠进行田间与实验室实验，利用不同土壤颜色直接估计色素性状及相关基因座Agouti的自然选择，并证明了Agouti上的生存相关突变如何通过改变蛋白质结合特性进而使毛色变浅。这说明了序列变化如何改变表型，进而导致驱动种群等位基因频率改变的生态后果，通过自然选择阐明了演化进程。

Abstract

A sleep-inducing gene, nemuri, links sleep and immune function in Drosophila

睡眠诱导基因nemuri联系果蝇的睡眠和免疫功能

Hirofumi Toda, Julie A. Williams, Michael Gulledge, Amita Sehgal

http://science.sciencemag.org/content/363/6426/509

（导读 王思菲）驱动睡眠的机制仍有诸多未知。本研究通过无偏见筛选12000个果蝇株系发现nemuri基因可驱动睡眠。NEMURI作为异位分泌的抗菌肽可抵抗唤醒并延长睡眠，并促进感染后存活。Nemuri缺失增加日常睡眠中唤醒且减少因睡眠剥夺或细菌感染增加的睡眠急性需求。增加睡眠的条件下，nemuri在果蝇大脑中促眠背部扇形体神经元表达量增加。提示NEMURI是一种维持睡眠稳态因子，为睡眠和免疫功能建立联系。

Abstract

Identification of site-specific isotopic labels by vibrational spectroscopy in the electron microscope

结合电子显微镜的振动光谱法检测位点特异性同位素标记

Jordan A. Hachtel, Juan Carlos Idrobo, et al.

http://science.sciencemag.org/content/363/6426/525

（导读 陈欣桐）检测同位素标记的传统技术存在不足。本文采用扫描透射电子显微镜结合电子能量损失谱法，在纳米级空间分辨率下对L-丙氨酸进行检测，结果显示碳13标记的羧基碳原子因为 C-O不对称伸缩振动出现4.8±0.4meV的同位素红移。该实验为运用电子显微镜实现具有空间分辨能力的位点特异性同位素标记无损分析提供了方向。

Abstract

Intense threat switches dorsal raphe serotonin neurons to a paradoxical operational mode

强烈威胁将中缝背核血清素能神经元切换为相反的运行模式

Changwoo Seo, Melissa R. Warden, et al.

http://science.sciencemag.org/content/363/6426/538

（导读 阿金）生存取决于选择适应当前环境的行为。虽然血清素与适应行为相关，但其功能作用的环境调节机制尚不清楚。本研究在小鼠中发现刺激中缝背核血清素能神经元在中低等级威胁环境中会抑制运动，但在高威胁环境中可诱发逃跑行为，移动相关中缝背核血清素的动态变化也出现颠倒。该结果表明中缝背核神经回路在不同运行模式间的切换促进特定环境的适应行为

Abstract

物理

Physics

Correlations in high-harmonic generation of matter-wave jets revealed by pattern recognition

通过模式识别揭示物质波射流高次谐波产生的相关性  

Lei Feng, Jiazhong Hu, Logan W. Clark, Cheng Chin

http://science.sciencemag.org/content/363/6426/521

图片来源：University of Chicago

（导读 刘奇）多体系统中的交互相关性是研究量子物质的关键，但其复杂性会快速增加不利于实验表征和直观理解。本研究在强驱动Bose-Einstein凝聚体中观察到玻色子激发产生的具有复杂相关性的物质波射流的高次谐波。通过模式识别方法研究人员揭示了潜在的二次散射过程和高阶相关性。研究结果表明模式识别可以为多体系统的量子动力学分析提供一种通用策略。

Abstract

Quantum reference beacon–guided superresolution optical focusing in complex media

复杂介质中由量子参考信标引导的超高分辨率光学聚焦成像

Donggyu Kim and Dirk R. Englund

http://science.sciencemag.org/content/363/6426/528

（导读 阿金）光学散射会限制成像深度和空间分辨率，而波前成型技术使得光学成像达到前所未有的深度，但在复杂介质内获得超高分辨率仍是挑战。本研究在金刚石纳米晶体的氮空位缺陷中心，使用量子参考信标（QRB）实现了小于186纳米的超高分辨率光学聚焦成像。该技术有望在多个领域获得广泛应用，例如深层人体组织成像和量子信息等。

Abstract

其他

【Materials-材料科学】Mechano-responsive self-growing hydrogels inspired by muscle training

受肌肉训练启发的机械响应型自生长水凝胶

Takahiro Matsuda, Runa Kawakami, Ryo Namba, Tasuku Nakajima, Jian Ping Gong

http://science.sciencemag.org/content/363/6426/504

（导读 薛炜楠）肌肉等活体组织可以通过自主生长和重塑自身以适应其周围的机械环境，但是传统的合成材料不具备这种性质。本研究开发了一种自生长聚合物材料，组成材料的双网络水凝胶和持续供应的单体通过结构的破坏和重建进行自生长。该研究可能推动应用于软机器人和相关智能设备的自生长凝胶材料的发展。

Abstract

【Geoscience-地球科学】A sea change in our view of overturning in the subpolar North Atlantic

北大西洋亚极地地区海洋翻转环流的变化

M. S. Lozier, F. Li, et al.

http://science.sciencemag.org/content/363/6426/516

（导读 阿金）2014年夏季启动了北大西洋亚极地翻转环流项目（OSNAP）观测系统，最初21个月的纪录显示对热量与淡水跨OSNAP线输送的高度变化的翻转环流响应。研究结果表明大西洋浅层温暖咸海水注入向南流入伊尔名厄和冰岛盆地的更冷深层淡水中，是造成亚极地盆地翻转环流及其变化的主要原因。

Abstract

【Astronomy-天文】A loud quasi-periodic oscillation after a star is disrupted by a massive black hole

被大质量黑洞撕裂的恒星产生显著的准周期震荡信号

Dheeraj R. Pasham, Ronald A. Remillard, et al.

http://science.sciencemag.org/content/363/6426/531

（导读 胡琦琳）靠近大质量黑洞的潮汐力可以撕裂离黑洞很近的恒星，产生的恒星碎片以螺旋轨迹朝向黑洞，被加热并释放x射线。本研究报告了来自ASASSN-14li潮汐撕裂事件中长时间稳定存在的周期为131秒的x射线准周期震荡信号。该发现表明，潮汐撕裂事件可以产生准周期震荡，并可能将有关黑洞的物理信息编码在其中。

Abstract

【 Planetary Science-行星科学】A surface gravity traverse on Mars indicates low bedrock density at Gale crater

贯横穿火星的表面地表重力表明盖尔火山口的低岩床密度

Kevin W. Lewis, Stephen Peters, et al.

http://science.sciencemag.org/content/363/6426/535

图片来源：Universe Today

（导读 阿金）重力测量可用于对引力场的精确测定。利用位于火星“好奇号”装载的加速计，本研究对“好奇号”翻越盖尔火山口时重力加速度变化的特征数据进行分离，测得火山口沉积岩密度为每立方米1680±180千克。该数值低于预期值，表明岩石在历史上拥有高空隙率和有限的最大埋藏深度。

Abstract

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