Science 等一周论文导读 | 生命科学与生物医学

审校：访冬 赵维杰 史静雯 金庄维

生物化学

Biochemistry

Regulation of sugar transporter activity for antibacterial defense in Arabidopsis

拟南芥糖转运蛋白活性对抗菌防御的调控

Kohji Yamada, Yusuke Saijo, Hirofumi Nakagami, Yoshitaka Takano

http://science.sciencemag.org/content/354/6318/1427

图片来源：sciencemag

（导读 郭思瑶）  致病微生物在侵染过程中可以从宿主身上获取营养。研究人员在拟南芥中发现，宿主糖类转运能操纵糖类摄取，剥夺细菌能量来源，是植物对抗细菌侵染新策略。对糖类的竞争塑造宿主与病菌间相互作用。

 Abstract 

Accessing non-natural reactivity by irradiating nicotinamide-dependent enzymes with light

烟酰胺依赖酶在光激发态下获得非天然催化活性

Megan A. Emmanuel, Norman R. Greenberg, Daniel G. Oblinsky & Todd K. Hyster

http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7633/full/nature20569.html

生物催化过程中光子诱导的混杂性。图片来源：Nature

（导读 韩宇）  酶作为理想的催化剂仅存在于天然反应中，新催化功能的开发仍面临诸多困难。烟酰胺辅酶是一种羰酰还原酶，本文中利用可见光对其进行激发，使之获得了非天然的催化功能，可以催化内酯类分子的高对映性脱卤反应。

 Abstract 

基因组学

Genomics

The seahorse genome and the evolution of its specialized morphology

海马的基因组和其独特形态的演变

Qiang Lin（林强，中科院南海所）, Shaohua Fan, Yanhong Zhang…Axel Meyer & Byrappa Venkatesh

http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7633/full/nature20595.html

图片来源：http://www.nature.com/

（导读 郭思瑶）  海马形态独特，嘴呈管状口内无齿，身披骨板，雄性具育儿囊，尾鳍和腹鳍缺失。研究人员对虎尾海马（Hippocampus comes）基因进行了测序与从头合成，通过比较基因组分析，发现了一系列与这些特殊形态相关的基因表达。

 Abstract 

结构生物学

Structural Biology

The cryo-EM structure of a ribosome–Ski2-Ski3-Ski8 helicase complex

核糖体ski2-ski3-ski8解旋酶复合体的冷冻电镜结构

Christian Schmidt, Eva Kowalinski, Vivekanandan Shanmuganathan…Thomas Becker, Roland Beckmann

http://science.sciencemag.org/content/354/6318/1431

图片来源：sciencemag

（导读 峰子）  ski2-ski3-ski8（ski）解旋酶复合物同外切酶体一同调控细胞内错误或受损的mRNA的降解过程。本文利用冷冻电镜解析了内源性核糖体-ski复合物的结构，发现核糖体的结合可以使ski2解旋酶的自抑制结构域易位，而mRNA的3′突出端可直接从核糖体小亚基穿过直至ski2的解旋酶通道，为下一步被外切酶体降解做准备。

 Abstract 

The structure and flexibility of conical HIV-1 capsids determined within intact virions

完整HIV-1病毒粒子中锥形衣壳的结构和灵活性确认

Simone Mattei, Bärbel Glass, Wim J. H. Hagen, Hans-Georg Kräusslich, John A. G. Briggs

http://science.sciencemag.org/content/354/6318/1434

图片来源：sciencemag

（导读 雷文茜）  HIV-1病毒的锥形衣壳包裹着内部病毒结构。本研究使用冷冻电镜技术，得到了完整病毒颗粒衣壳中六聚化和五聚化CA蛋白质的结构，其中五聚体呈现出与已知晶体结构不同的灵活性的排列方式。本研究为CA蛋白质构成病毒衣壳曲面的方式提供了解释。

 Abstract 

Translational termination without a stop codon

无终止密码子的翻译终止

Nathan R. James, Alan Brown, Yuliya Gordiyenko, V. Ramakrishnan

http://science.sciencemag.org/content/354/6318/1437

（导读 谭坤）  核糖体遇到尾端没有终止密码子的mRNA就会停止功能，但在细菌中这些复合体能被另类核糖体挽救因子A(ArfA)所拯救。本文利用冷冻电镜得到与3’截短mRNA结合的ArfA的结构，发现ArfA会特异性地招募释放因子2(RF2)。而终止密码子也会形成类似RF2的构象，暗示了一种释放因子调节翻译终止的通用机制。

 Abstract 

Structure of photosystem II and substrate binding at room temperature

室温下的光系统II结构及底物结合机制

Iris D. Young, Mohamed Ibrahim, Ruchira Chatterjee…Vittal K. Yachandra & Junko Yano

http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7633/full/nature20161.html

OEC氨结合位点及O-O键形成机制。图片来源：Nature

（导读 韩宇）  光系统II（PS II）中O-O键形成机制及放氧复合物（OEC）在S状态下的结构尚不清楚。本文在室温下利用飞秒脉冲得到了PS II在适应性黑暗、两次闪烁照明和氨结合态下两次闪烁照明三种状态下的无损结构，有助解释O-O键形成机制。

 Abstract 

Structure of CC chemokine receptor 2 with orthosteric and allosteric antagonists

正构与别构位点拮抗剂下趋化因子受体CCR2的结构 

Yi Zheng, Ling Qin, Natalia V. Ortiz Zacarías, Henk de Vries, Gye Won Han, Martin Gustavsson, Marta Dabros, Chunxia Zhao, Robert J. Cherney, Percy Carter, Dean Stamos, Ruben Abagyan, Vadim Cherezov, Raymond C. Stevens, Adriaan P. IJzerman, Laura H. Heitman, Andrew Tebben, Irina Kufareva, Tracy M. Handel

http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7633/full/nature20605.html

（导读 刘书琬）  本研究首次报道了分辨率高达2.8埃的由趋化因子受体CCR2及其正构、别构位点拮抗剂（分别为BMS-681，CCR2-RA-[R]）组成的三元络合物的稳定晶体结构，将为CCR2介导的多种炎症反应、神经退行性疾病和癌症的靶向药物研发提供新思路。

 Abstract 

Intracellular allosteric antagonism of the CCR9 receptor

胞内的CCR9受体变构拮抗

Christine Oswald, Mathieu Rappas, James Kean…Robert M. Cooke & Fiona H. Marshal

http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7633/full/nature20606.html

（导读 峰子）  由CCL25激活的CC趋化因子受体9（CCR9）在肠道白细胞招募中至关重要，是炎症性肠病的治疗靶标。本文解析了分辨率为2.8埃的CCR9及拮抗剂vercirnon的复合物晶体结构，解释了CCR9与配体的结合及变构方式，对药物设计并扩展到其他趋化因子受体提供了思路。

 Abstract 

Structure and regulation of the chromatin remodeller ISWI

染色质重塑子ISWI的的结构和调节

Lijuan Yan, Li Wang, Yuanyuan Tian, Xian Xia & Zhucheng Chen（陈柱成，清华大学）

http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7633/full/nature20590.html

（导读 峰子）  ISWI是一些染色质重塑复合体的催化亚基，可促进复制、转录抑制、异染色质形成和其他细胞核过程。ISWI催化核心的活性受到AutoN和NegC结构域的抑制，目前人们尚不清楚AutoN和NegC是如何抑制和调控ISWI的。本文分别解析了ISWI及其与组蛋白H4的复合物晶体结构，揭示了染色质重塑蛋白ISWI的结构和调控机制。

 Abstract 

Engineering extrinsic disorder to control protein activity in living cells

调控活细胞蛋白活性的外源工程法

Onur Dagliyan, Miroslaw Tarnawski, Pei-Hsuan Chu, David Shirvanyants, Ilme Schlichting, Nikolay V. Dokholyan, Klaus M. Hahn

http://science.sciencemag.org/content/354/6318/1441

（导读 峰子）  本文通过计算机计算鉴定出暴露于蛋白表面可别够调节蛋白活性位点的非保守且紧密的无规则卷曲，将光敏感或配体敏感的结构域插入其中形成别构开关，可以模拟天然的活性非活性状态并调控活细胞的形态及运动，阐释了一种广泛适用的设计蛋白生理开关的方法。

 Abstract 

Electric-field-stimulated protein mechanics

电场刺激下的蛋白反应

Doeke R. Hekstra, K. Ian White, Michael A. Socolich, Robert W. Henning, Vukica Šrajer & Rama Ranganathan

http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7633/full/nature20571.html

（导读 雷文茜）  蛋白质的内部机制将蛋白质结构与其功能相联系。本研究采用一种新方法——结合时间分辨的X射线晶体分析法和强电场脉冲应用——来追踪蛋白质的构象变化。这为未来研究蛋白质的功能机制奠定了基础。

 Abstract 

生物医学

Biomedical Science

Genome-wide changes in lncRNA, splicing, and regional gene expression patterns in autism

自闭症中lncRNA、RNA剪切和区域性基因表达模式的变化

Neelroop N. Parikshak, Vivek Swarup, T. Grant Belgard…Steve Horvath & Daniel H. Geschwind

http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7633/full/nature20612.html

（导读 董堃）  本研究进行了迄今为止最大规模的自闭症患者死后转录组研究，发现自闭症会导致灵长类特有lncRNA调节异常、特定神经元中RNA差异性剪切下调，以及额叶和颞叶中的基因表达谱改变，展现了复杂神经疾病中基因相关改变的多样性和复杂性。

 Abstract 

Epigenetic stress responses induce muscle stem-cell ageing by Hoxa9 developmental signals

表观遗传的应激反应通过HOXA9发育信号引起肌肉干细胞老化

Simon Schwörer, Friedrich Becker, Christian Feller…Stefan Tümpel & K. Lenhard Rudolph

http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7633/full/nature20603.html

图片来源：www.sciencedaily.com

（导读 郭思瑶）  发育通路的改变被认为与干细胞随年龄增长而发生的衰退相关。研究人员发现在老年小鼠激活的肌肉干细胞（卫星细胞）中，表观遗传应激反应可以通过Hoxa9激活数个发育相关信号通路，从而改变基因表达谱并限制卫星细胞的功能和肌肉再生。

 Abstract 

A 17-gene stemness score for rapid determination of risk in acute leukaemia

一个可快速测定急性白血病风险的17基因干细胞性得分表

Stanley W. K. Ng, Amanda Mitchell, James A. Kennedy…John E. Dick & Jean C. Y. Wang

http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7633/full/nature20598.html

（导读 陈月欣）  抗药性和复发是治愈急性骨髓性白血病（AML）的最大障碍。本研究通过对AML病人基因表达的回归分析，做出了一个由17个基因组成的白血病干细胞性得分表（LSC17），得分越高的病人预后越差。此表为个体病人治疗方案的快速确定提供了帮助。

 Abstract 

Zika virus infection damages the testes in mice

寨卡病毒损伤小鼠睾丸

Jennifer Govero, Prabagaran Esakky, Suzanne M. Scheaffer…Kelle H. Moley & Michael S. Diamond

http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7633/full/nature20556.html

（导读 雷文茜）  寨卡病毒感染会使女性产出先天性畸形婴儿，但其对男性的影响尚不清晰。本研究选用寨卡病毒Dakar41519研究了病毒对雄性小鼠生殖系统的影响，发现病毒倾向于感染睾丸细胞，造成生精小管损坏和细胞死亡。研究为探索寨卡病毒对受感染人群的影响提供了启示。

 Abstract 

Neutralizing human antibodies prevent Zika virus replication and fetal disease in mice

中和抗体预防小鼠寨卡病毒复制和胎儿疾病

Gopal Sapparapu, Estefania Fernandez, Nurgun Kose…Michael S. Diamond & James E. Crowe

http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7633/full/nature20564.html

图片来源：http://www.nature.com/

（导读 郭思瑶）  寨卡病毒（ZIKV）是一种新兴的蚊虫传播黄病毒，能引起先天性出生缺陷等严重疾病。研究人员在之前感染过寨卡病毒的人群中分离了一组人类单克隆抗体。其中部分抗体可识别薄膜蛋白E上的多种表位，并在小鼠实验中显示出潜在的中和反应。这为寨卡疫苗的研制奠定了基础。

 Abstract 

Receptor usage dictates HIV-1 restriction by human TRIM5α in dendritic cell subsets

受体的使用决定树突状细胞亚群中人源TRIM5 α对HIV-1的限制

Carla M. S. Ribeiro, Ramin Sarrami-Forooshani, Laurentia C. Setiawan…Sonja I. Gringhuis & Teunis B. H. Geijtenbeek

http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7633/full/nature20567.html

（导读 陈月欣）  上皮组织中的朗格汉斯细胞（LC，树突状细胞的一种）可以通过表面受体Langerin限制HIV-1感染。本研究发现，与Langerin结合后的HIV病毒会被引导至由E3泛素连接酶TRIM5α介导的细胞自噬通路中，从而保护细胞免受病毒感染。本研究为预防HIV感染提供了新思路。

 Abstract 

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