Science 一周论文导读 | 2017 年 10 月 20 日

审校 邓卓 咖喱 大头 谭坤

生物学

Biology

Natural polyreactive IgA antibodies coat the intestinal microbiota

天然多反应性 IgA 抗体包被肠道微生物群

Albert Bendelac, Jeffrey J. Bunker, et al.

http://science.sciencemag.org/content/358/6361/eaan6619

（导读 陈月欣） IgA 由肠道中的浆细胞大量分泌并包被肠道微生物群，然而这种抗体的特异性尚不明确。我们通过研究小鼠浆细胞的单克隆抗体发现，IgA 对于某类特定的菌群有广泛的反应性。另外，分泌 IgA 细胞的选择过程和 IgA 的特异性都表明，IgA 的分泌是针对肠道菌群以维持内稳态的内源机制。

Abstract

Adrenergic nerves activate an angio-metabolic switch in prostate cancer

肾上腺素能神经激活前列腺癌中的血管-代谢开关

Paul S. Frenette, Ali H. Zahalka, et al.

http://science.sciencemag.org/content/358/6361/321

图片来源：reliawire.com

（导读 阿金）新形成的神经纤维可调节肿瘤生长的微环境，但其确切机制尚未清楚。本研究在前列腺癌小鼠模型上展示内皮细胞 β 肾上腺素能受体的信号传导是激活血管生成、促进肿瘤生长的重要开关。编码血管内皮细胞表面上 β2 受体基因 Adrb2 的缺失导致内皮细胞氧化磷酸化增强，从而抑制血管生成和肿瘤生长，为治疗前列腺癌提供一个全新的靶向。

Abstract

Ectopic colonization of oral bacteria in the intestine drives TH1 cell induction and inflammation

口腔细菌在肠道中的异位定殖会诱导 TH1 细胞从而引发炎症

Masahira Hattori, Kenya Honda, et al.

http://science.sciencemag.org/content/358/6361/359

 （导读 郭思瑶） 口腔细菌在肠道的定殖与许多疾病相关，但机制尚不清楚。科研人员利用无菌技术证实唾液中的克雷伯氏菌（Klebsiella spp.）定殖到肠道内后能诱导辅助性 T 细胞 1（TH1）。这些细菌对多种抗生素耐药，会诱发肠道感染。这说明口腔可能是肠道病原菌的栖息地，从而诱发肠道疾病。

Abstract

Recent natural selection causes adaptive evolution of an avian polygenic trait

近期的自然选择引起了鸟类多基因性状的适应性演化

Jon Slate, Mirte Bosse, et al.

http://science.sciencemag.org/content/358/6361/365

图片来源：science.sciencemag.org

（导读 陈月欣） 本研究通过分析对英国及荷兰的大山雀长期研究的数据发现，处在选择压力下的基因组区域中包含了控制鸟喙形状的基因，如影响鸟喙长度的基因 COL4A5。COL4A5 和鸟喙长度的变化表明，英国大山雀的鸟喙在选择压力下逐渐变长，演化压力可能与人工喂食有关。

Abstract

Learning-enhanced coupling between ripple oscillations in association cortices and hippocampus

联合皮质和海马中节律振荡之间的学习增强耦合

György Buzsáki, Dion Khodagholy and Jennifer N. Gelinas

http://science.sciencemag.org/content/358/6361/369

（导读 寒雨）陈述性记忆的巩固需要海马-新皮质间的信息转移。本研究利用导电聚合微电极阵列（NeuroGrid）对大鼠背侧皮质的多个位点进行电生理监测在睡眠中检测到与海马“波纹”同步的节律震荡。海马涟漪与后顶叶皮质涟漪之间的耦合在学习后的睡眠中得到增强。

Abstract

Destruction and reformation of an iron-sulfur cluster during catalysis by lipoyl synthase

铁硫簇在硫辛酰基合酶催化作用下的破坏和重构

Erin L. McCarthy and Squire J. Booker

http://science.sciencemag.org/content/358/6361/373

（导读 寒雨）在体外硫辛酰基合酶（LipA）催化硫辛酸辅酶的合成中，依赖每轮合成降解的 [4Fe-4S] 辅助簇限制了合成过程。本研究在大肠杆菌中发现在 LipA 催化过程中铁硫 [Fe-S] 簇载体蛋白 NfuA 可无限速有效地重构了辅助簇，并证明了涉及蛋白 IscU 辅助簇再生的第二个途径。结果表明降解铁硫簇的酶仍具有催化作用，并解释了 NFU1 基因缺失患者表现出硫辛酸辅酶缺乏的原因。

Abstract

D4 dopamine receptor high-resolution structures enable the discovery of selective agonists

高分辨率 D4 多巴胺受体结构有助于对其选择性激动剂的研发

Sheng Wang, Daniel Wacker, Brian K. Shoichet, et al.

http://science.sciencemag.org/content/358/6361/381

图片来源：phys.org

（导读 榴莲君）虽然很多神经系统药物都是通过与大脑中的多巴胺受体结合而发挥作用，但我们仍不明确多巴胺受体对药物选择性的分子机制。在本文中，研究人员解析出分辨率高达 1.95 埃的 D4 多巴胺受体晶体结构，并利用计算建模程序，对 60 万种化合物进行基于结构的虚拟评估筛选出潜在的 D4 受体激动剂，之后又通过化学改造开发出能够紧密结合 D4 受体的化合物 UCSF924，证明了基于结构开发新药的高效性。

Abstract

Taxon-restricted genes at the origin of a novel trait allowing access to a new environment

导致新的性状产生的类群特有基因有助于对新环境的适应

M. Emília Santos, Abderrahman Khila, et al.

http://science.sciencemag.org/content/358/6361/386

（导读 榴莲君）目前对类群特有基因（taxon-restricted gene）对新的表型特征贡献所知甚少。本文通过对能在溪水表面生活的裂宽蝽属（Rhagovelia）水黾的扇形推进器进行研究，鉴定出对其发育至关重要的特有基因 geisha 和 mother-of-geisha，表明有机体内保守基因与类群特有基因选择性表达相结合，可能让生物利用没被占据的生态位。

Abstract

化学

Chemistry

MOF-derived cobalt nanoparticles catalyze a general synthesis of amines

MOF 衍生钴纳米颗粒催化剂促进胺合成

Matthias Beller, Rajenahally V. Jagadeesh, et al.

http://science.sciencemag.org/content/358/6361/326

（导读 阿金）开发有机金属催化剂来促进药物合成是化学研究中的一个主要任务。本研究报道一种由石墨壳包裹的钴纳米颗粒，可作为胺化还原反应的有效催化剂。其制备经济简便，性质稳定，可重复使用，可催化羰基化合物与氨、胺等和分子氢的配对合成从而获得胺类、氨基酸衍生物和更复杂的药物靶点，为有机合成催化剂开辟了新的途径。

Abstract

Encoding of vinylidene isomerization in its anion photoelectron spectrum

亚乙烯基异构化过程的光电子谱编码

马建毅（四川大学原子与分子物理研究所）, Daniel M. Neumark等

http://science.sciencemag.org/content/358/6361/336

（导读 阿金）1,2-氢转移是一类重要的有机化学异构化反应，亚乙烯（H2CC）-乙炔（HCCH）异构化是此类反应中的代表。本研究结合高精度光电子能谱和精确量子动力学计算研究了不同量子态下的这一反应过程，发现该过程强烈依赖于亚乙烯基激发态的振动耦合模式。该发现对理解和调控分子反应过程有重要意义。

Abstract

Rotary and linear molecular motors driven by pulses of a chemical fuel

由化学燃料脉冲驱动的旋转和线性分子马达

Daniel J. Tetlow, Sundus Erbas-Cakmak, et al.

http://science.sciencemag.org/content/358/6361/340

（导读 阿金）许多生物分子马达催化化学燃料水解，并通过信息棘轮机制利用水解释放的能量引导运动。本研究描述了两种工作方式不同的分子马达，二者均由三氯乙酸分解所产生的酸碱震荡而驱动，但其一为 [2]- 和 [3]-索烃定向旋转驱动的旋转分子马达，其二为可以输运底物以产生浓度梯度的线性分子泵。两种机制均能形成有效的能量棘轮。

Abstract

Defibrillation of soft porous metal-organic frameworks with electric fields

利用电场对软多孔金属有机骨架进行除颤

J. Caro, A. Knebel, et al.

http://science.sciencemag.org/content/358/6361/347

（导读 阿金）通过施加外部电场，金属-有机骨架膜（MOFs）的气体输送会发生原位转换。本研究使用 X 射线衍射成像和第一性原理计算法，发现沸石咪唑酯骨架材料 ZIF-8 结构转化为具有更多刚性晶格的多晶型物，可用来解释气体随电场的渗透转换。ZIF-8 的低频共振则归因于晶格柔性和接头运动。不同晶格运动的除颤模式可以在电场极化下观察到。

Abstract

Single polymer gr 46 33030 46 15289 0 0 3409 0 0:00:09 0:00:04 0:00:05 3408owth dynamics

单聚合物生长动力学

Geoffrey W. Coates, Peng Chen, et al.

http://science.sciencemag.org/content/358/6361/352

（导读 阿金）聚合物链可聚合增长至数千个亚基，而其实时动力学仍然未知。本研究使用磁镊，在单分子聚合物水平上可视化再现聚合物的实时生长。发现其延伸显示出“等待-跳跃”模式，原因是新引入单体构象纠缠的生成和解开。这些构象可以决定聚合速度和单个聚合物分子之间的分散性。

Abstract

Quantum control of molecular collisions at 1 kelvin

在 1K 温度下对分子碰撞进行量子控制

William E. Perreault, Nandini Mukherjee and Richard N. Zare

http://science.sciencemag.org/content/358/6361/356

（导读 阿金）测量分子散射中向量相关性是观察互作用势的重要工具。本研究使用扩展超声波束研究氢化氘（HD）（v = 1，j = 2）与分子氘（D2）碰撞形成HD（v = 1，j = 1）的旋转非弹性碰撞过程。其碰撞温度低至 1K，而 s 和 p 部分波段的散射受限。实验测得的四向量相关性和 HD 的角动量向量都为解释碰撞过程中强各向异性力的存在提供新思路。

Abstract

其他

【Materials-材料】A liquid metal reaction environment for the room-temperature synthesis of atomically thin metal oxides

用于室温合成低维金属氧化物的液态金属反应环境

Kourosh Kalantar-zadeh, Torben Daeneke, et al.

http://science.sciencemag.org/content/358/6361/332

图片来源：phys.org

（导读 魏甜甜）许多氧化物不容易通过传统方法合成对应的二维材料。本研究利用无毒的共晶镓基合金作为反应溶剂，将目标金属进行共熔，并将衬底上或悬液中的表面氧化物提取出来形成二维层状结构。通过这种方法制备了氧化铪、氧化铝和氧化钆的超薄亚纳米层。研究结果为合成低维度氧化物纳米结构提供了新的方法。

Abstract

【Physics-物理】Chaos-assisted broadband momentum transformation in optical microresonators

光学微谐振腔中的混沌辅助宽频动量变换

肖云峰（北京大学）等

http://science.sciencemag.org/content/358/6361/344

（导读 葛鹏）动量守恒定律限制了许多光学微谐振腔中的理想过程。本研究展示了在非对称回音壁模式微谐振腔中的宽频光动量变换。由混沌运动作为辅助，宽频光可以在不同模式中行进，并具有不同角动量。借助纳米波导，可见光到近红外波段得到有效耦合。研究结果可以在多色激光器、宽频带储存器、多波长光学网络等领域推广应用。

Abstract

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