Science 一周论文导读 | 2017 年 7 月 28 日

审校 半夏 大头 访冬 咖喱 金庄维 刘思婕

生物学

Biology

ChromEMT: Visualizing 3D chromatin structure and compaction in interphase and mitotic cells

ChromEMT：观察有丝分裂间期和分裂期细胞中染色质的三维结构和压缩

Horng D. Ou, Sébastien Phan, Thomas J. Deerinck, Andrea Thor, Mark H. Ellisman, Clodagh C. O’Shea

http://science.sciencemag.org/content/357/6349/eaag0025

图片来源：论文原文

（导读 郭怿暄）染色质结构决定了细胞核中基因组的压缩和转录活性。本研究发明一种名为 ChromEMT 的新方法，首次直接通过电镜在细胞核内观察染色质结构，发现在细胞周期任何阶段染色质都以直径为 5-24 nm 的无序弯曲链状存在，但其三维空间的浓度分布随所处细胞时期改变。这一新发现“颠覆”了经典的染色质多层级结构模型。

Abstract

 

Reconfiguration of DNA molecular arrays driven by information relay

信息传递驱动下的DNA分子阵列重构

Jie Song（宋杰，上海交大）, Zhe Li, Pengfei Wang, Travis Meyer, Chengde Mao（毛成德，美国普渡大学）, Yonggang Ke（柯永刚，美国埃默里大学）

http://science.sciencemag.org/content/357/6349/eaan3377

（导读 阿金）生命活动中，存在信号转导等多种分子水平信息流动方式，如何在人工自组装分子元件中模拟这种过程是一个挑战。本研究构建了以 DNA 分子结构单元组件为基础的分子阵列，实现了可编程控制、可调控的长距离信息传递，为进一步研究分子信息的传递提供了一个新的平台。

Abstract

 

Mismatch repair deficiency predicts response of solid tumors to PD-1 blockade

错配修复缺陷预测实体瘤对 PD-1 阻断的响应

Dung T. Le, Jennifer N. Durham, Kellie N. Smith…Robert A. Anders, Luis A. Diaz Jr.

http://science.sciencemag.org/content/357/6349/409

（导读 郭思瑶）错配修复功能缺乏的肿瘤基因组中包含非常多的体细胞突变。之前的研究发现错配修复功能缺乏的结肠癌对程序性死亡受体 1（PD-1）的抗体免疫检查点阻断敏感。科研人员利用这一发现评估病人体内 12  种肿瘤 PD-1 阻断功效。结果表明 21% 的病人实现了完全响应。错配修复缺陷有望成为预测多种实体瘤治疗结果的生物标记。

Abstract

 

CAT-tailing as a fail-safe mechanism for efficient degradation of stalled nascent polypeptides

CAT 尾可作为失效安全机制来有效降解合成中止的新生多肽

Kamena K. Kostova, Kelsey L. Hickey, Beatriz A. Osuna…David E. Weinberg, Jonathan S. Weissman

http://science.sciencemag.org/content/357/6349/414

（导读：阿金）核糖体中止后招募核糖体质检复合物，其中泛素连接酶 Ltn1p 将未完全合成的多肽靶向蛋白酶体进行降解，另一组分 Rqc2p 则会在初生多肽上添加丙氨酸苏氨酸尾（CAT tail）。本研究在芽殖酵母中发现，Ltn1p 只能有效地结合核糖体出口近端的赖氨酸，而对于近端没有赖氨酸的底物，CAT 尾通过暴露位于出口内的赖氨酸以保证降解。因此，可以确认 CAT 尾并不是降解决定子，而是作为一个失效安全机制来促进降解。

Abstract

 

Control of species-dependent cortico-motoneuronal connections underlying manual dexterity

物种依赖的皮质运动神经元（CM）连接的控制与手部灵活性相关

Zirong Gu, John Kalamboglas, Shin Yoshioka…John H. Martin, Yutaka Yoshida

http://science.sciencemag.org/content/357/6349/400

图片来源：Science

（导论 阿金）高等灵长类动物的皮质脊髓（CS）系统演化的一个特征即为伴随皮质神经元（CM）出现的手部灵活性。而本实验通过研究小鼠的大脑运动皮层，发现一种名为 PlexA1 蛋白的受体在小鼠发育过程中会抑制 CM 连接，从而阻碍其手部灵活性的发育。由此，可以断定 PlexA1 是高等灵长类动物 CS 系统演化的关键因素。

Abstract

 

材料

Material

Tough adhesives for diverse wet surfaces

适用于各种潮湿表面的超强黏合材料

J. Li,, A. D. Celiz, J. Yang…Z. Suo, D. J. Mooney

http://science.sciencemag.org/content/357/6349/378

（导读 阿金）现有的许多黏合材料难以吸附在潮湿或者生物组织的表面。本研究受生物启发，成功研制出一种双层超强黏合材料：表层通过静电作用力、共价键和物理渗透吸附在组织表面；内层则通过滞后机制放大能耗产生超强黏性，且不受血液流动影响。这种超强黏合材料在医疗领域将有巨大的应用价值。

Abstract

 

Direct optical lithography of functional inorganic nanomaterials

功能性无机纳米材料的直接光刻技术

Yuanyuan Wang, Igor Fedin, Hao Zhang, Dmitri V. Talapin

http://science.sciencemag.org/content/357/6349/385

（导读 阿金）传统的光刻技术用光致抗蚀剂在紫外线光照射下来改变溶解度。但本研究发现了一种无需光致抗蚀剂，改用功能性无机纳米材料直接光刻的方法。此方法可用来刻蚀金属、半导体、氧化物、磁体或稀土混合物，并使刻蚀层保持良好的导电性、载波移动性和冷光性能。该技术是薄膜设备制造工艺的有效替代方法。

Abstract

 

Nanocrystalline copper films are never flat

纳米晶铜膜永不平坦

Xiaopu Zhang, Jian Han, John J. Plombon, Adrian P. Sutton, David J. Srolovitz, John J. Boland

http://science.sciencemag.org/content/357/6349/397

（导读 阿金）本研究中使用扫描隧道显微镜观察近乎平面的纳米晶铜膜（111）表面的低角度晶界。发现晶界造成了断层谷状凹陷和错位重组形成的脊状突起。通过几何分析和数据模拟，可以断定这是由晶界能量的减少而产生的晶粒旋转造成的。此结果表明纳米晶铜膜或类似的金属膜表面不可能是平面的。

Abstract

 

化学

Chemistry

Synthesis of FeH5: A layered structure with atomic hydrogen slabs

FeH5 的合成：一种含层状结构与氢原子的平板面的材料

C. M. Pépin, G. Geneste, A. Dewaele, M. Mezouar, P. Loubeyre

http://science.sciencemag.org/content/357/6349/382

（导读 卓思琪）本研究在激光加热的金刚石反应池中和 130 吉帕斯卡的压强下，利用铁和氢气直接合成了五氢化铁（FeH5）。FeH5、由拟立方FeH5 单位的夹层结构和氢原子的四平板面构成，并含有稀薄的氢原子。铁原子与氢原子间存在价电子连接，但氢原子间没有连接，这使其表现出二维金属特性。该发现为低压合成氢原子体积稠密的材料提供了途径。

Abstract

 

Atomic-layered Au clusters on α-MoC as catalysts for the low-temperature water-gas shift reaction

α-MoC 铺设金原子层来催化低温水煤气转换反应

Siyu Yao, Xiao Zhang, Wu Zhou…José A. Rodriguez, Ding Ma

http://science.sciencemag.org/content/357/6349/389

（导读 卓思琪）在水煤气变换反应（WGS）中，水和一氧化碳反应生成氢气和二氧化碳。本研究通过在碳化钼（α-MoC）基质上合成金簇层，构建了催化超低温 WGS 反应界面催化体系：水分子在 303 开尔文下被 α-MoC 激活，同时一氧化碳被临近的金位点吸收，便于与水裂解出的羟基反应。

Abstract

 

物理学

Physics

Second-scale nuclear spin coherence time of ultracold ²³Na⁴⁰K molecules

超冷 ²³Na⁴⁰K 分子的秒级核自旋相干时间

Jee Woo Park, Zoe Z. Yan, Huanqian Loh, Sebastian A. Will, Martin W. Zwierlein

http://science.sciencemag.org/content/357/6349/372

（导读 魏甜甜） 本研究观察到处于振转基态的超冷 NaK 分子的核自旋态间具有稳定的相干性。Ramsey 光谱揭示了相干时间在 1 秒量级，这使得测量分子气体的高分辨率光谱成为可能。这项工作为一些研究方向带来了新的机会，比如将分子用作通用量子存储器，对偶极量子物质进行精密测量等。

Abstract

 

Spectral narrowing of x-ray pulses for precision spectroscopy with nuclear resonances

核共振精密光谱中 x 射线脉冲的谱窄化

K. P. Heeg, A. Kaldun, C. Strohm…T. Pfeifer, J. Evers

http://science.sciencemag.org/content/357/6349/375

（导读 魏甜甜）窄线宽带来的高分辨率使得核共振光谱具有广泛应用。但由于现代 x 射线源的非共振背景太强，进一步提高分辨率非常困难。本研究设计的实验装置利用共振目标的快速机械运动操控 x 射线脉冲的光谱：通过将非共振光子转换到共振状态来提高共振脉冲亮度。该方法有望在超窄 x 射线共振领域得到应用。

Abstract

 

地球科学

Geoscience

Seismic evidence for partial melting at the root of major hot spot plumes

主要热点地幔柱部分熔融的地震证据

Kaiqing Yuan, Barbara Romanowicz

http://science.sciencemag.org/content/357/6349/393

（导读 雷鸣）本文运用地震横波对冰岛地幔柱根部进行不同方向成像，通过波形建模检测到一大块完美一阶轴对称的超低速带。研究认为该超低速带成因为地幔柱根部的部分熔融，反应出内部动力和高温状态。

Abstract

 

Eutrophication will increase during the 21st century as a result of precipitation changes

降水变化将导致 21 世纪水体富营养化加重

E. Sinha, A. M. Michalak, V. Balaji

http://science.sciencemag.org/content/357/6349/405

图片来源：Science

（导读 刘威尔）本研究通过情景模拟预测发现，标准情景下气候变化引发的降水量上升将导致本世纪末美国大陆的河流总氮负荷增加 19 ± 14%，而抵消这一变化将需要减少 33 ± 24% 的氮投入。全球尺度上，降水变化还可能加剧印度、中国和东南亚地区的水体富营养化，水资源质量管理策略亟需对此作出响应。

Abstract

 

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