Science 等一周论文导读（下）| 2017年2月第1期

审校：半夏 赵维杰 史静雯

神经生物学

Neuroscience

Ultrastructural evidence for synaptic scaling across the wake/sleep cycle

清醒/睡眠周期中突触改变的超微结构证据

Luisa de Vivo, Michele Bellesi, William Marshall, Eric A. Bushong, Mark H. Ellisman, Giulio Tononi, Chiara Cirelli

http://science.sciencemag.org/content/355/6324/507

（导读 柳寒石）  学习过程中，突触功能在清醒状态下加强，在睡眠时减弱。研究人员利用三维电子显微成像技术，检测了小鼠大脑运动和感觉皮层中6920个突触的超微结构。结果显示，轴突-棘接头（ASI）在睡眠中比清醒时减少18%，棘端部的体积也有相应变化。这表明在清醒-睡眠周期中，突触的强弱改变发挥着核心功能。

 Abstract 

Homer1a drives homeostatic scaling-down of excitatory synapses during sleep

Homer1a基因驱动睡眠过程中兴奋性突触的稳态下调

Graham H. Diering, Raja S. Nirujogi, Richard H. Roth, Paul F. Worley, Akhilesh Pandey, Richard L. Huganir

http://science.sciencemag.org/content/355/6324/511

图片来源：sciencemag.org

（导读 李骏）  本研究结合生物化学、蛋白质组学和成像技术，发现小鼠在睡眠过程中突触的构成和信号传递发生了广泛的改变，其中包括AMPA型谷氨酸受体的去除和去磷酸化引起的突触弱化。这些改变由homer1a基因及代谢型谷氨酸受体mGluR1/5信号驱动。本研究暗示睡眠过程中出现的兴奋性突触的稳态下调可能参与突触重塑以及情境记忆的巩固。

 Abstract 

IL-17 is a neuromodulator of Caenorhabditis elegans sensory responses

IL-17是秀丽隐杆线虫感官反应的一种神经调质

Changchun Chen, Eisuke Itakura, Geoffrey M. Nelson…Ramanujan S. Hegde & Mario de Bono

http://www.nature.com/nature/journal/v542/n7639/full/nature20818.html

（导读 柳寒石）  白细胞介素17（IL-17）是一种促炎细胞因子，介导机体免疫应答。本研究使用无偏遗传筛选发现，在线虫中IL-17可以作为神经调质作用于RMG核心中间神经元，干扰该信号通路会改变RMG神经元对21%氧浓度的应答强度。这一发现揭示：IL-17除免疫功能外，还可调节神经回路功能及行为。

 Abstract 

A competitive inhibitory circuit for selection of active and passive fear responses

用于选择主动和被动恐惧反应的竞争性抑制性回路

Jonathan P. Fadok, Sabine Krabbe, Milica Markovic…Philip Tovote & Andreas Lüthi

http://www.nature.com/nature/journal/v542/n7639/full/nature21047.html

图片来源：http://scicurious.scientopia.org/

（导读 郭思瑶）  当面临恐惧时，生物体会根据情况选择主动或被动应激反应。研究者发现细胞表达促肾上腺皮质激素释放因子（CRF）来调节主动反应行为，表达生长激素抑制因子（SOM）来启动被动反应。两种反应是通过CRF+和SOM+神经元之间竞争性的局部抑制来调节的。

 Abstract 

生物医学

Biomedical Science

Coupling organelle inheritance with mitosis to balance growth and differentiation

细胞器遗传与有丝分裂的偶联调节生长和分化的平衡

Amma Asare, John Levorse, Elaine Fuchs

http://science.sciencemag.org/content/355/6324/eaah4701

（导读 卓思琪）  生长和分化的不平衡引起的疾病知之甚少。本研究使用体内RNA干扰筛选研究小鼠基底细胞生长与分化的平衡，发现缺乏过氧化体相关蛋白Pex11b的表皮祖细胞不能使过氧化物酶体正常分离，并导致有丝分裂延迟。该发现揭示细胞器相关性质的遗传在有丝分裂、纺锤丝排列以及子代祖细胞是否分化的选择中起作用。

 Abstract 

The role of fatty acid β-oxidation in lymphangiogenesis

脂肪酸β-氧化在淋巴管生成中的作用

Brian W. Wong, Xingwu Wang, Annalisa Zecchin…Diether Lambrechts & Peter Carmeliet

http://www.nature.com/nature/journal/v542/n7639/full/nature21028.html

（导读 柳寒石）  淋巴管是由淋巴内皮细胞组成的，对于机体健康十分重要。该研究运用转基因小鼠模型发现，转录因子PROX1能够上调脂肪酸β-氧化过程中限速酶CPT1A的表达，从而促进淋巴管的发育和损伤诱导的淋巴管生成。此外，β-氧化能够通过对淋巴基因的表观遗传调控来调节淋巴管的生成。

 Abstract 

Pathologically expanded peripheral T helper cell subset drives B cells in rheumatoid arthritis

类风湿关节炎患者体内外周T辅助细胞促进B细胞发生反应

Deepak A. Rao, Michael F. Gurish, Jennifer L. Marshall…Soumya Raychaudhuri & Michael B. Brenner

http://www.nature.com/nature/journal/v542/n7639/full/nature20810.html

（导读 董堃）  CD4+ T细胞在自身免疫病中起着主要作用，然而在具体的疾病中定位其效应尚有难度，本文在类风湿关节炎患者体内找到了一种PD-1高表达的CD4+ T细胞并发现其能够促进B细胞在三级淋巴结构作出反应，从而加重疾病。

 Abstract 

Dermatologist-level classification of skin cancer with deep neural networks

使用深度神经网络分辨皮肤癌媲美皮肤病专家

Andre Esteva, Brett Kuprel, Roberto A. Novoa, Justin Ko, Susan M. Swetter, Helen M. Blau & Sebastian Thrun

http://www.nature.com/nature/journal/v542/n7639/full/nature21056.html

图片来源： nature.com

（导读 郭思瑶）  由于皮肤损伤部位细密纹理的多变，基于图像的皮肤损伤自动分类仍是难题。研究者选用深度卷积神经网络（convolutional neural network ，CNN），使用含有129,450幅临床图像的数据集，得到了在最常见和最致命的皮肤癌的识别中均达到专家水平的识别模型。该技术的应用有助于大众获得低成本的皮肤癌诊断。

 Abstract 

Genomic deletion of malic enzyme 2 confers collateral lethality in pancreatic cancer

苹果酸酶2的基因组缺失赋予胰腺癌间接致死性

Prasenjit Dey, Joelle Baddour, Florian Muller…Deepak Nagrath & Ronald A. DePinho

http://www.nature.com/nature/journal/v542/n7639/full/nature21052.html

图片来源：nature.com

（导读 郭思瑶）  肿瘤抑制子SMAD4缺失时，其附近的苹果酸酶2基因ME2也会随之缺失。本研究在小鼠中发现，在SMAD4和ME2缺失的胰腺癌中敲除ME2的同源基因ME3可以导致NADPH和活性氧代谢失调，并导致癌细胞特异性死亡。此发现有望成为治疗胰腺癌的新方法。

 Abstract 

结构生物学

Structural Biology

DNA-PKcs structure suggests an allosteric mechanism modulating DNA double-strand break repair

调节DNA双链断裂修复的DNA-PKcs变构机制

Bancinyane L. Sibanda, Dimitri Y. Chirgadze, David B. Ascher, Tom L. Blundell

http://science.sciencemag.org/content/355/6324/520

（导读 Takeko）  DNA相关蛋白激酶催化亚基（DNA-PKcs）是非同源末端连接过程中的中心成分，在DNA双链断裂修复中发挥作用。本研究解析了DNA-PKcs与Ku80 C端肽链复合物的不对称二聚体晶体结构，发现Ku80或BRCA1的结合与单体间的相互作用在DNA-PKcs的变构和激酶活化中扮演重要角色。

 Abstract 

The structure of the yeast mitochondrial ribosome

酵母线粒体核糖体结构

Nirupa Desai, Alan Brown, Alexey Amunts, V. Ramakrishnan

http://science.sciencemag.org/content/355/6324/528

图片来源：sciencemag.org

（导读 Takeko）  线粒体具有特定的核糖体，负责线粒体基因组中基因的表达。本研究利用冷冻电子显微技术，确定了酵母线粒体核糖体的结构，其中独特的rRNA与蛋白元件使其结构区别于哺乳动物细胞和原核细胞核糖体，为核糖体结构的演化提供了理解。

 Abstract 

Force interacts with macromolecular structure in activation of TGF-β

力与大分子结构的相互作用激活TGF-β

Xianchi Dong, Bo Zhao, Roxana E. Iacob, Jianghai Zhu, Adem C. Koksal, Chafen Lu, John R. Engen & Timothy A. Springer

http://www.nature.com/nature/journal/v542/n7639/full/nature21035.html

图片来源：nature

（导读 赵维杰）  本研究结合晶体学、冷冻电镜、分子模拟等手段，解析得到了整合素αVβ6与pro-TGF-β1复合物的结构，并得到了膜蛋白整合素感应胞外基质力学信号，从而释放出TGF-β1过程中复合物的结构变化过程。

 Abstract 

Structure of a eukaryotic cyclic-nucleotide-gated channel

真核环核苷酸门控离子通道的结构

Minghui Li（李明辉，哥伦比亚大学）, Xiaoyuan Zhou（周晓元，清华大学）, Shu Wang（王树，中科院昆明动物所）…Xueming Li（李雪明，清华大学） & Jian Yang（杨建，哥伦比亚大学&中科院昆明动物所）

http://www.nature.com/nature/journal/v542/n7639/full/nature20819.html#author-information

图片来源：nature

（导读 Takeko）  环核苷酸门控离子通道是视觉与嗅觉的基础。本研究报道了秀丽线虫环核苷酸门控离子通道的单颗粒冷冻电镜显微结构，为理解离子通道的离子渗透、门控机制与离子通道病，及相关通道的环核苷酸调控提供了框架。

 Abstract 

分子生物学

Molecular Biology

Bacillus subtilis SMC complexes juxtapose chromosome arms as they travel from origin to terminus

枯草芽孢杆菌SMC复合物从染色体起点行进至终点时将染色体两臂联接

Xindan Wang, Hugo B. Brandão, Tung B. K. Le, Michael T. Laub, David Z. Rudner

http://science.sciencemag.org/content/355/6324/524

图片来源：sciencemag

（导读 郭思瑶）  染色体结构维持（SMC）复合物对细菌环形染色体复制后的分离过程非常重要，但其功能方式还不清楚。研究者使用ChIP-Seq、3D-Hi-C等技术发现枯草芽孢杆菌中的SMC-凝缩素复合物从染色体复制起始位点附近开始向终止位点滑行，并迅速将环状染色体的两臂束在一起，为DNA环的扩大和染色质的分离提供条件。

 Abstract 

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