Science 一周论文导读 | 2019 年 2 月 15 日

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Science 一周论文导读 | 2019 年 2 月 15 日

2019 年 2 月 24 日 科研圈

审校棒冰邓卓小锅访冬水村山郭书牧大头

封面制作：阿金

制版：访冬

生物学

Biology

Recognition of the amyloid precursor protein by human γ-secretase

人γ-分泌酶识别淀粉样前体蛋白

Rui Zhou, Yigong Shi, et al.

http://science.sciencemag.org/content/363/6428/eaaw0930

图片来源：ALS News Today

（导读郭怿暄）γ-分泌酶切断淀粉样前体蛋白（APP）与阿尔兹海默症（AD）相关。本研究解析了人类γ-分泌酶与APP跨膜（TM）片段复合体的结构。发现APP的TM螺旋与γ-分泌酶催化亚基PS1周围的5个TM发生相互作用。APP β链和PS1两条β链形成的杂合β折叠引导γ-分泌酶到达APP中TM和β链间的易剪切肽键。AD患者中反复出现的突变集中在PS1和APP界面的残基中。该结构将有助于设计底物特异性的抑制剂。

Abstract

Heterochromatin anomalies and double-stranded RNA accumulation underlie C9orf72 poly(PR) toxicity

异染色质异常和双链RNA积累是C9orf72 poly（PR）毒性的基础

Yong-Jie Zhang, Leonard Petrucelli, et al.

http://science.sciencemag.org/content/363/6428/eaav2606

（导读郭怿暄）C9orf72中六核苷酸GGGGCC（G4C2）重复序列扩增导致额颞叶痴呆（FTD）和肌萎缩侧索硬化症(ALS)。本研究建立表达poly(PR)蛋白（G4C2重复序列的产物）的小鼠模型。发生进展性大脑萎缩、神经元丧失等症状，最终造成运动和记忆损伤。研究发现poly（PR）与异染色质中DNA结合，破坏HP1 α蛋白液相，降低其表达，组蛋白甲基化异常，核纤层内陷，伴随重复序列表达和双链RNA聚积。该结果表明poly（PR）可能造成C9orf72相关的FTD和ALS。

Abstract

The human gut bacterial genotoxin colibactin alkylates DNA

人肠道细菌基因毒素colibactin可以烷基化DNA

Silvia Balbo, Emily P. Balskus, et al.

http://science.sciencemag.org/content/363/6428/eaar7785

（导读王思菲）人肠道中某些大肠杆菌产生的基因毒素colibactin和结肠直肠癌相关，但其化学结构和分子机制仍未知。本研究结合非靶向DNA共价键结组学及化学合成的方法鉴定colibactin在人细胞系中造成的DNA共价修饰。colibactin通过亲电环丙烷来烷基化DNA。此发现揭示colibactin接触的潜在生物标志物并为肠道菌群促进结肠直肠癌发生机制提供新见解。

Abstract

A human postcatalytic spliceosome structure reveals essential roles of metazoan factors for exon ligation

人类催化后剪接体结构揭示了后生动物中外显子连接因子的重要作用

Sebastian M. Fica, Kiyoshi Nagai, et al.

http://science.sciencemag.org/content/363/6428/710

（导读郭怿暄）本研究解析了外显子连接后人类催化后剪切体的冷冻电镜结构。发现3’端剪切位点（3’SS）在没有Prp18时通过保守的RNA相互作用落在活性位点上。后生动物特异的FAM32A直接桥连5’-外显子和pre-mRNA内含子3’SS促进外显子连接。与选择性剪切相关的CACTIN，SDE2和NKAP在外显子连接时进一步稳定剪切体的催化结构。该结果表明人类剪切体与四个外显子连接因子共同调节3’SS的选择和选择性剪切。

Abstract

How a circularized tmRNA moves through the ribosome

解析环化tmRNA如何通过核糖体

hristopher D. Rae, Yuliya Gordiyenko, V. Ramakrishnan

http://science.sciencemag.org/content/363/6428/740

图片来源：IFLScience

（导读 Chen^W^J）反式翻译过程中，转运信使RNA (tmRNA)和小蛋白B (small protein B, SmpB)共同挽救了停滞在不完整mRNA上的核糖体，并标记新生多肽进行降解。本研究利用冷冻电子显微镜测定tmRNA - SmpB -核糖体复合物在反式翻译过程中三个关键状态的结构，解析了tmRNA和SmpB如何特异地作用于停滞核糖体，以及环化复合物如何通过核糖体，使翻译能够从破损mRNA转换到tmRNA的阅读框上。

Abstract

Structural insight into nucleosome transcription by RNA polymerase II with elongation factors

从结构角度解析由RNA聚合酶II和延伸因子完成的核小体转录

Haruhiko Ehara, Hitoshi Kurumizaka, Shun-ichi Sekine, et al.

http://science.sciencemag.org/content/363/6428/744

（导读 Chen^W^J）核小体是RNA聚合酶II（RNAPII）转录染色体DNA的障碍。本研究发现转录延长因子Elf1和Spt4/5可协同降低障碍，提高了核小体中的RNAPII的加工效率。冷冻电镜结构显示核小体-RNAPII转录延长复合体（ECs）中Elf1和Spt4/5重塑了EC下游边缘并插入RNAPII与核小体之间。它们调整核小体使其有利正向通过从而促进RNAPII通过超螺旋定位SHL(-1)。它们通过抑制RNAPII-nucleosome发生稳定相互作用来抑制在SHL(-5)的暂停。

Abstract

BCR-dependent lineage plasticity in mature B cells

成熟B细胞中BCR依赖性谱系可塑性

Robin Graf, Klaus Rajewsky, et al.

http://science.sciencemag.org/content/363/6428/748

（导读王思菲）B2细胞参与经典抗体应答，B1细胞偏好辨识常见病原体和自身抗原上的表位。为探讨B细胞抗原受体(BCR)特异性驱动B1细胞分化，研究人员开发了能诱导B细胞改变BCR特异性的转基因系统。当获得B1细胞的自身反应性BCR后，成熟B2细胞分化为真正的B1细胞。因此，尽管没有预设的B1谱系背景，B2细胞仍具有分化为B1细胞的潜力。

Abstract

Structural insight into substrate and inhibitor discrimination by human P-glycoprotein

人类P-糖蛋白区分底物和抑制剂的结构基础

Amer Alam, Julia Kowal, Eugenia Broude, Igor Roninson, Kaspar P. Locher

http://science.sciencemag.org/content/363/6428/753

（导读陈欣桐）多种细胞中ABCB1（P-糖蛋白）可通过胞膜排出异生物质化合物，导致细胞耐药性并干扰药物输送。本研究利用冷冻电镜分别解析了单分子紫杉醇结合的人类ABCB1及结合两分子zosuquidar的人鼠嵌合ACBC1的结构。研究显示底物和抑制剂结合ABCB1的微小结构差别被核酸结合结构域（NBDs）放大，揭示了药物结合位点的可塑性控制ATP水解NBD的动态变化。

Abstract

物理学

Physics

Density fluctuations as door-opener for diffusion on crowded surfaces

密度波可有助于在拥挤表面上的扩散行为

Ann-Kathrin Henß, Joost Wintterlin, et al.

http://science.sciencemag.org/content/363/6428/715

图片来源：Phys.org

（导读页一）在工业过程中颗粒如何在布满吸附物的催化剂表面移动一直是个悬而未决的问题。本研究采用扫描隧道显微镜结合密度泛函理论计算的方法，研究了氧原子在一氧化碳全覆盖的钌0001表面扩散的情况，发现氧原子的扩散速度快得惊人。这一发现可以用“开门”机制来解释，即一氧化碳层的局部密度波动间歇性地为氧原子创造出扩散路径。

Abstract

Printed subthreshold organic transistors operating at high gain and ultralow power

具有高增益和超低功率的印刷亚阈值有机晶体管

Chen Jiang, Arokia Nathan, et al.

http://science.sciencemag.org/content/363/6428/719

（导读页一）功耗、制造成本和信号是可穿戴电子产品需要衡量的三大要素。本研究报道了一种高增益、全喷墨印刷的肖特基势垒（Schottky barrier）有机薄膜晶体管放大电路。这种晶体管信号放大效率为38.2西门子/安培，且功耗极低，小于1纳瓦。研究人员使用这种晶体管来检测电生理信号，在100赫兹时信噪比大于60分贝，且噪声小于0.3微伏/赫兹。

Abstract

Photoelectrical imaging and coherent spin-state readout of single nitrogen-vacancy centers in diamond

金刚石中单个氮空位中心的光电成像和相干自旋态读取

Petr Siyushev, Milos Nesladek, et al.

http://science.sciencemag.org/content/363/6428/728

（导读页一）金刚石中的氮-空位（NV）色心已成为量子传感和量子信息的重要工具。然而必须使用体积庞大的光学装置才能读出NV的自旋状态，限制了小型器件的制造。本研究实现了单个NV缺陷的磁共振和拉比振荡的光电成像检测，其获得的较高图像对比度和信噪比使其超越了传统的光学读出方法。研究结果有助于研制高度集成的金刚石量子仪器。

Abstract

其他

【Materials-材料】Double-negative-index ceramic aerogels for thermal superinsulation

用于超隔热的双负指数陶瓷气凝胶

Hui Li, Yu Huang, Xiangfeng Duan, et al.

http://science.sciencemag.org/content/363/6428/723

（导读阿金）陶瓷气凝胶对隔热非常有吸引力，但是机械稳定性差，在热冲击时发生退化。本研究通过设计并合成一种带纳米双层壁的曲线结构陶瓷气凝胶，其具有负泊松比和负线性热膨胀系数。该气凝胶呈现强健的机械和热稳定性，密度低至约每立方厘米0.1毫克，弹性高达95%。该材料体系非常适用于极端条件下的超隔热。

Abstract

【Chemistry-化学】Chemically reversible isomerization of inorganic clusters

无机簇的化学可逆异构化

Uri Banin, Tobias Hanrath, Richard D. Robinson, et al.

http://science.sciencemag.org/content/363/6428/731

（导读MQ）固体中的结构转变通常是孤立研究的，而中间体系则无法表征。本文中，一对硫化镉（CdS）簇异构体提供了一个有利的实验平台，用于研究明确定义的原子精确系统中的异构化。这些团簇在1个电子伏的能量势垒上连贯地相互转换。在配体结合单元扭转的驱使下，存在的羟基通过物理吸附改变表面能，决定了该系统中相的稳定性。说明无机材料在一定条件下可实现化学可逆异构化。

Abstract