Science 一周论文导读 | 2019 年 6 月 28 日

审校：书牧 小锅 咖喱 邓卓 棒冰

制版：阿金

封面设计：棒冰

生物学

Biology

Passenger hotspot mutations in cancer driven by APOBEC3A and mesoscale genomic features

由APOBEC3A和中尺度基因组特征驱动的癌症中的乘客热点突变

图片来源：Genetic Engineering and Biotechnology News

（导读 页一）区分癌症驱动突变与伴随（乘客）突变需要统计模型。通过研究癌症基因组的突变情况，我们发现许多曾被认为是驱动突变的复发性癌症突变可能是伴随突变。我们的整合生信和生化分析显示，这些乘客热点突变源于APOBEC3A对DNA茎环的偏爱。相反，在确定的驱动突变内含大量非茎环内的复发性APOBEC-signature突变，这表明中尺度基因组特征需要被整合至鉴定疾病相关突变的计算模型中。 [论文详细息]

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Sequential replay of nonspatial task states in the human hippocampus

人类海马中非空间任务状态的连续重放

（导读 页一）啮齿动物休息时，海马体中会按时间顺序“重演”与空间经历相关的神经活动。本文研究人脑海马体中是否存在对非空间任务的序列性重演。被试者完成一系列决策任务后，在休息时接受功能性磁共振成像。结果显示海马体中重演了先前任务中的状态。这种重演与任务进行中眶额皮质的活动相关，这意味着海马体重演可能对大脑其它部位构建复杂抽象任务的表征很重要。[论文详细信息]

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A liquid-like spindle domain promotes acentrosomal spindle assembly in mammalian oocytes

液体样纺锤体区域促进哺乳动物卵母细胞中的无中心体纺锤体组装

（导读 页一）哺乳动物卵母细胞减数分裂中的纺锤体形成不依赖中心体。本文确定了一种由相分离形成的亚细胞结构，并将其命名为液体状减数分裂纺锤体区域（LISD）。LISD在纺锤体两极形成并向纺锤体区域扩展，它能够选择性地将多个微管调控因子聚集在纺锤体区域中，从而促进纺锤体组装。破坏LISD会导致严重的纺锤体组装缺陷。[论文详细信息]

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Obesity remodels activity and transcriptional state of a lateral hypothalamic brake on feeding

肥胖重塑下丘脑外侧对进食抑制的活性和转录状态

（导读 页一）肥胖是目前全球性的健康问题，但支配肥胖的神经适应机制尚不清楚。本文结合高通量单细胞RNA测序和体内纵向双光子钙成像发现了肥胖小鼠模型中下丘脑外侧区（LHA）的功能变化。结果表明肥胖影响了LHA谷氨酸能神经元的转录谱，肥胖期间LHA谷氨酸能神经元的奖励应答大大减弱。这些数据阐述了饮食是如何破坏内源性饮食抑制系统从而导致过量进食和肥胖。[相关报道：肥胖导致进食抑制系统紊乱]

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Color and orientation are jointly coded and spatially organized in primate primary visual cortex

灵长类动物初级视觉皮层对颜色和方向联合编码

（导读 页一）以往模型认为形状和颜色是由灵长类初级视觉皮层(V1)中不同神经元提取。本文使用稳定的GCaMP6f表达和双光子钙成像探测一个非常大且彩色的视觉刺激空间，并以单细胞分辨率绘制了数千个神经元的功能微结构。结果表明方向和颜色由V1中重叠的回路相互处理，单个神经元可以精确编码颜色和方向。进一步分析揭示了颜色调节、定向选择等系统之间的空间关系。 [论文详细信息]

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Subcellular antibiotic visualization reveals a dynamic drug reservoir in infected macrophages

抗生素分布的亚细胞定位揭示了感染巨噬细胞中的动态药物储库

（导读 页一）结核治疗中确定抗生素能否穿透所有分支杆菌感染的细胞仍有困难。本研究结合关联光学、电子和离子显微镜对感染的人类巨噬细胞中贝达喹啉的分布进行定位。药物主要积累在宿主细胞的脂滴中，在分枝杆菌的多种细胞内组分中分布不同。脂滴形成可转移的抗生素储药库，增强药效。因此在治疗期间与脂质强力结合会促进宿主细胞器向细胞内目标转运药物。[论文详细信息]

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Mechanism of β2AR regulation by an intracellular positive allosteric modulator

细胞内正向变构剂调节β2AR的机制

（导读 郭怿暄）G蛋白偶联受体的正向变构剂结合位点是很多药物的靶点。本研究解析了β2-肾上腺素受体（β2AR）与其正向变构调节剂6FA结合的晶体结构，揭示了6FA结合于β2AR内侧口袋的结构细节，并探讨了6FA选择性结合β2AR而非β1AR的结构基础。这些结果表明，变构配体和潜在药物都可以具有多样性。[论文详细信息]

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Dynamic genetic regulation of gene expression during cellular differentiation

细胞分化过程中基因表达的动态遗传调控

（导读 郭怿暄）研究收集了19个人类细胞系从iPSC向心肌细胞分化过程中16个时间点的RNA测序数据，发现数百个表达数量性状基因座（eQTLs）随时间发生变化，富集在细胞类型相关的增强子上。一些非线性动态eQTLs只在分化中期产生影响但在成熟组织中无法找到。这些与基因调节相关的瞬时遗传关联可能可以解释一些复杂性状和疾病。研究展示了一个非线性eQTL与身体质量指数的关联。[论文详细信息]

物理学

Physics

Generation of extreme-ultraviolet beams with time-varying orbital angular momentum

产生具有随时间变化轨道角动量的极紫外光束

图片来源：Sci-News.com

（导读 页一）携带轨道角动量（OAM）的光场为光通信等应用提供了强大潜力。本研究探究了光束在一个脉冲内随时间的OAM变化，即光的自转矩。研究人员展示了极紫外自转矩光束出现在由不同OAM延时脉冲驱动产生的高次谐波中，并通过极紫外光束的方位角频率啁啾来监测其自转矩。这类光束提供了控制磁性、拓扑、量子激发和在自然时间和长度尺度上操纵分子和纳米结构的能力。[相关报道：科学家发现光的新属性]

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Observation of a Majorana zero mode in a topologically protected edge channel

观察拓扑保护边缘通道中的Majorana零模式 

（导读 页一）据预测，螺旋边缘模式下的超导临近配对为实现Majorana零模式（MZMs）提供了平台。本研究使用扫描隧道显微镜来探测邻位诱导的超导性和磁性对生长在超导铌衬底上，且有磁性铁团簇修饰的铋（111）薄膜螺旋铰链态的影响。测量结果与模型计算结果一致，在超导螺旋边缘通道和铁团簇之间的界面出现了局域化的MZM，沿边缘具有强磁化分量。本研究还确定了MZM的自旋特征。[相关报道：能够操控马约拉纳准粒子的新技术，或将推进量子计算]

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Giant vortex clusters in a two-dimensional quantum fluid

二维量子流体中的巨型涡旋聚集

（导读 页一）据预测，二维有界流体中的点状涡旋在超过一定能量时会重新排列，形成持续的涡集群。本研究在一个被限制于椭圆几何的87Rb玻色-爱因斯坦凝聚体中，通过实验实现了这些涡集群。实验展示出这些涡集群持续了很长一段时间，使超流体系统保持在远离全局平衡的高能状态。本研究探索了涡旋物质在负绝对温度下的状态，研究结果将有助于理解诸如拓扑缺陷、二维涡流等系统的动力学。[论文详细信息]

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Evolution of large-scale flow from turbulence in a two-dimensional superfluid

二维超流体中湍流引起的大规模流动演化

（导读 页一）为了解释二维湍流中，流体表面的随机旋涡运动可以演化为持续的大尺度旋涡现象，Lars Onsager提出基于量子化涡旋的统计水动力模型。本研究通过实验验证了Onsager模型。研究人员将栅格拖过超流体玻色-爱因斯坦凝聚体，产生非平衡分布的涡旋，进而观察到由涡旋蒸发加热驱动的逆能量串流特征，从而形成稳态结构。本研究为定量研究互作用量子系统中的结构开辟了道路。[论文详细信息]

材料科学

Materials Science

Impact-resistant nacre-like transparent materials

耐冲击的珍珠层状透明材料

图片来源：Z. Yin, F. Hannard, F. Barthelat

（导读 吴娜）玻璃具有优异的光学性能、硬度和耐久性，但固有的脆性和较差的抗冲击性限制了应用。本论文提出了一种仿生夹层玻璃，复制了软体动物贝壳珍珠层的三维“实体”布局，具有周期性的三维结构和透明热塑性高弹夹层。滑片在大体积下产生非线性变形，显著提高韧性。这种类珍珠玻璃在保持高强度和刚度的同时，比夹层玻璃和钢化玻璃的抗冲击性高2-3倍。[论文详细信息]

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Bridging functional nanocomposites to robust macroscale devices

将功能纳米复合材料桥接到稳健的宏观尺度器件

（导读 吴娜）在纳米科学和3D打印的交叉领域，由纳米级成分衍生出的涌现现象，为具有编码功能的新型转换材料铺平了道路，并通过电、光、输运和机械性能之间的新型耦合而得到放大。本论文概述了材料的发展:纳米颗粒合成和组装，多尺度组装和构型，以及评估稳定性的机械表征。科学挑战包括对可组装兼容的粒子流体系统的迫切需求，及领域边界和缺陷的作用。[论文详细信息]

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