Science 一周论文导读 | 2017 年 8 月 18 日
审校 邓卓 咖喱 大头
生物学
Biology
A pathology atlas of the human cancer transcriptome
人类癌症转录组的病理图谱
Mathias Uhlen et al.
图片来源：论文原文
（导读 郭怿暄）癌症是导致人类死亡的罪魁祸首之一，了解癌症病理发生及进展的分子机制迫在眉睫。本研究对 17 种主要癌症类型的蛋白编码基因进行转录组分析，结合临床结果，发现患者生存期短与细胞生长相关基因表达上升和细胞分化相关基因表达下降密切相关。癌症患者中普遍存在的细胞代谢异质性提示精准和个性化医疗在癌症治疗中的重要性。
Abstract
Comprehensive single-cell transcriptional profiling of a multicellular organism
全面解析多细胞生物的单细胞转录谱
Robert H. Waterston, Cole Trapnell, Jay Shendure et al.
（导读 郭怿暄）单细胞测序是细胞异质性研究中的重要手段，本研究开发出一种组合索引单细胞测序（sci-RNA-seq）的方法，对近 5 万个 L2 期线虫细胞进行了检测。该方法根据转录谱定义了 27 种细胞类型，包括罕见的神经细胞类型。结合 ChIP-seq 发现转录因子在不同细胞型中的特异性作用。这些数据不仅为线虫的研究提供了丰富的资源，也为这一方法在其他生物中的应用奠定基础。
Abstract
Conversion of object identity to object-general semantic value in the primate temporal cortex
灵长类颞叶皮层中的物体身份识别转换
Yasushi Miyashita et al.
（导读 董堃）在腹侧视觉加工通路的最后阶段，鼻周神经元编码通过学习获得的物体身份。然而鼻周神经元是如何感知物体的仍未明确，本研究通过将光遗传刺激和电刺激相结合在猴子大脑中发现了一群能在刺激之下让猴子做出倾向于认为给出的物体为熟悉物体的判断。这些结果表明，通过对鼻周神经元编码的非物质属性的解码，可以对物体进行判断。
Abstract
Deriving genomic diagnoses without revealing patient genomes
保护隐私的基因诊断
Dan Boneh, Gill Bejerano et al.
（导读 郭怿暄）患者的基因组信息是进行个性化医疗的基础，如何在保护患者隐私的前提下做出准确的疾病诊断是非常重要的议题。本研究结合现代密码学和基于概率的临床遗传学，开发出一套安全有效的计算框架，在保持高达 99.7% 的患者信息保密的情况下，可以在多种研究类型中有效地发现导致疾病的基因突变。
Abstract
A central neural circuit for itch sensation
痒觉的中心神经回路
Yan-Gang Sun（孙衍刚，中国科学院神经科学研究所）et al.
图片来源：网络
（导读 阿金）尽管痒觉是动物重要的保护机制，对痒觉传递的过程以及诱发的挠痒行为仍知之甚少。本研究发现脊髓臂旁核通路在痒刺激时被激活，而利用光遗传阻断这条投射通路则会抑制挠痒行为。因此，本研究发现了痒觉信号处理的一条关键的中心神经回路。
Abstract
Methanogenic heterodisulfide reductase (HdrABC-MvhAGD) uses two noncubane [4Fe-4S] clusters for reduction
产甲烷古生菌中 HdrABC-MvhAGD 复合物参与的还原反应
Seigo Shima et al.
（导读 卓思琪）产甲烷古细菌中存在异二硫化物还原酶（HdrABC）- NiFe 氢化酶（MvhAGD）复合物。本文报道了 2.15 埃分辨率下 HdrABC-MvhAGD 复合物的结构。HdrB包含两个非立方结构的 [4Fe-4S] 原子簇。浸溶实验表明异二硫化物被夹在两个 [4Fe-4S] 原子簇间并发生均裂，形成的辅酶 M 和辅酶 B 与铁原子相连。辅酶连续释放提高了电子转移水平。HdrABC-MvhAGD 原子模型可作为多数 HdrABC 同系物模板。
Abstract
Vinculin forms a directionally asymmetric catch bond with F-actin
黏着斑蛋白与丝状肌动蛋白形成定向不对称的逆锁键
William I. Weis, Alexander R. Dunn et al.
（导读 卓思琪）黏着斑蛋白与丝状肌动蛋白（F-actin）间的结合可加固细胞间或细胞与基质间的黏附。本文利用单分子光阱法发现，黏着斑蛋白利用尾部结构域与 F-actin 形成了一个受力依赖的逆锁键，其寿命强烈依赖于作用力的方向。计算机模拟对这种受力方向的敏感性进行了解释。该发现为迁移细胞中粘着复合物的前后不对称性提供了可能的解释。
Abstract
ELABELA deficiency promotes preeclampsia and cardiovascular malformations in mice
Elabela 缺失导致小鼠先兆子痫和心血管畸形
Lena Ho, Bruno Reversade et al.
图片来源：Science
（导读 卓思琪）先兆子痫（PE）是一种孕妇高血压综合征，其分子病因尚不清楚。本文发现 apelin 受体的一种内源性配体ELABELA（ELA）的缺失，可以引发小鼠的 PE 样症状。ELA 是一种由胎盘分泌的循环激素，在人类胎盘中含量丰富，这暗示胎盘的健康发育能防止 PE。
Abstract
In situ architecture, function, and evolution of a contractile injection system
一种可收缩注射系统的原位结构、功能和进化
Matthias Horn, Martin Pilhofer et al.
（导读 卓思琪）“第六种分泌系统”（T6SS）是定位于细菌内膜的可收缩注射系统，以类似噬菌体的方式介导细菌细胞间的相互作用。本文使用低温聚焦离子铣、冷冻电镜，和功能分析实验，研究了 Amoebophilus asiaticus 中 T6SS 的原位结构、功能和进化。结构分析揭示了构成 T6SS 的三个模块，及其在发挥功能时的构象变化；序列分析则显示 T6SS 的存在比以前认为的更为广泛。
Abstract
Elimination of the male reproductive tract in the female embryo is promoted by COUP-TFII in mice
COUP-TFII 蛋白促进小鼠雌性胚胎消除雄性生殖道
Humphrey H.-C. Yao（姚宏昌，国立环境健康科学研究所）et al.
图片来源：NIEHS
（导读 卓思琪）通常认为性别差异源自雌性胚胎中雄激素的缺失导致雄生殖道（Wolffian ducts）的退化。本文发现 Wolffian ducts 管间质中缺乏 Coup-tfII 的雌性小鼠胚胎发育成了雌雄同体。维持 Wolffian ducts 的不是异位雄激素，而是通过增强了 Wolffian ducts 上皮细胞外磷酸化信号调控激酶活性实现的。因此 Coup-tfII 推动了雌性胚胎 Wolffian ducts 的消失。
Abstract
材料
Material
Preventing mussel adhesion using lubricant-infused materials
注入润滑剂的材料可防止因贻贝附着引起的生物结垢
Joanna Aizenberg, Nicolas Vogel, Ali Miserez et al.
图片来源：Science
（导读 阿金）贻贝等壳类生物喜欢附着在浸入水中的固体表面，从而造成严重的经济和生态问题。本研究成功地研发出一种注入润滑剂的聚合物涂层，在实验室以及真实船体的测试中，这种涂料可以欺骗贻贝的机械感应能力，让其无法分泌蛋白黏附细丝进行附着。这种新材料可以有效地解决生物积垢问题。
Abstract
Two-dimensional sp2 carbon–conjugated covalent organic frameworks
二维 sp2 杂化碳共轭形成的共价有机框架
Donglin Jiang（江东林，日本北陆先端科学技术大学院大学）et al.
（导读 卓思琪）本研究通过四（4-甲酰基苯基）芘和 1,4-苯基乙二腈间的缩合反应，得到共价有机框架（sp2c-COF）二维晶体。其中 C=C 键将芘结以规则的间隔拓扑连接成 π 共轭的 2D 晶格，并发展成重叠的层框架。得到的 sp2c-COF 具有半导体性质，在化学氧化作用下，其导电性可提高 12 个数量级，并形成顺磁性碳结构。
Abstract
A molecular spin-photovoltaic device
基于分子自旋的光伏器件
Luis E. Hueso et al.
（导读 阿金）本研究团队开发出一种基于富勒烯（C60）分子材料构建的自旋光伏器件，其光伏响应与穿过分子层的自旋传输相结合。该器件的功能包括磁控电流逆变，以及在一定光照程度下表现出发散的磁流感应使其可用作感光。研究结果是分子自旋电子学领域的一大突破。
Abstract
物理
Physics
An unusual white dwarf star may be a surviving remnant of a subluminous Type Ia supernova
一颗不同寻常的白矮星可能是低光度 Ia 型超新星的残骸
S. Vennes et al.
（导读 阿金）Ia 型超新星可通过吸积的白矮星发生不完全热核爆燃模型来描述。本研究发现一颗速度快、质量小且大气成分奇怪的白矮星 LP 40-365。大量的证据显示这颗白矮星符合低光度Ia型超新星部分爆发后喷射出的残余星体的性质。研究结果支持超新星单一蜕化的前身幸存下来的可能性理论。
Abstract
Zones, spots, and planetary-scale waves beating in brown dwarf atmospheres
褐矮星大气的各类特征
D. Apai et al.
图片来源：NASA/JPL-Caltech
（导读 阿金）大质量褐矮星拥有太阳系内不曾见过的大气环流现象。本研究分析了来自斯皮策太空望远镜红外线长期监测的褐矮星云量变化数据，发现红外线亮度变化由行星尺度的波动模式主导。而中温功率谱则显示存在区域温度和风速变化。研究结果可以用来解释褐矮星亮度变化的原因。
Abstract
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