Science 一周论文导读 | 2018 年 2 月 9 日

审校 邓卓 咖喱 访冬

生物学

Biology

【封面故事】Morphology, muscle capacity, skill, and maneuvering ability in hummingbirds

蜂鸟的形态，肌肉能力，技巧和机动能力

Douglas L. Altshuler, Roslyn Dakin, et al.

http://science.sciencemag.org/content/359/6376/653

图片来源：science.sciencemag.org

（导读 寒雨）蜂鸟以在飞行中惊人的灵活性著称。本研究对 25 种蜂鸟的 200 多个个体的加速、旋转和转向进行计算机视觉记录分析，发现不同的性能指标相互关联且物种间灵活类型不同。体型大的物种灵活性更强，其中肌肉能力决定了加速机动性，而翅膀形状决定了转向机动性。生物力学特征和技巧共同打造了蜂鸟的飞行机动性。

Abstract

A pathway for mitotic chromosome formation

有丝分裂染色体形成通路

Leonid A. Mirny, Job Dekker, et al.

http://science.sciencemag.org/content/359/6376/eaao6135

（导读 郭怿暄）有丝分裂中染色质折叠成染色体的通路尚不清楚。本研究对 DT40 细胞进行成像、Hi-C 分析和多聚体模拟，对这一折叠过程进行了细致解析：在分裂前期，染色质迅速丧失间期结构，形成 60kb 连续环状结构；分裂前中期，80kb 内环嵌套于 400kb 外环内，形成中心螺旋阶梯状的凝缩蛋白骨架，螺旋大小达到12兆碱基。多种凝缩蛋白参与这一折叠过程。

Abstract

Near-infrared deep brain stimulation via upconversion nanoparticle–mediated optogenetics

升频转换纳米颗粒介导的光遗传学近红外深部脑刺激

Shuo Chen, Thomas J. McHugh, et al.

http://science.sciencemag.org/content/359/6376/679

（导读 董堃）光遗传技术改变了神经环路的研究方式并为神经系统疾病的治疗带来了曙光，然而其限制在于可见光不能透过脑组织。升频转换纳米颗粒（UCNPs）能够吸收可透过脑组织的近红外光，并发射特定波长的的可见光。本研究使用经过分子改造的 UCNPs，使经颅传入的近红外光实现对神经元的刺激，这项工作为无创精准刺激脑区提供可能。

Abstract

Defective cholesterol clearance limits remyelination in the aged central nervous system

胆固醇清除功能受损使老年中枢神经系统的髓鞘再生受到限制

Mikael Simons, Ludovico Cantuti-Castelvetri, et al.

http://science.sciencemag.org/content/359/6376/684

（导读 郭怿暄）神经受损后的功能恢复能力随年纪增长而衰退。本研究发现老年小鼠模型髓鞘受损后，衰老的吞噬细胞在髓鞘碎片周围过量聚集，导致胆固醇结晶形成，并引发不适当的免疫反应，从而阻碍髓鞘再生。激活胆固醇转运蛋白以促进胆固醇向胞内运输，可以有效恢复衰老小鼠的髓鞘再生能力。

Abstract

Defining the physiological role of SRP in protein-targeting efficiency and specificity

SRP 对蛋白质靶向效率和特异性的影响

Jonathan S. Weissman, Elizabeth A. Costa, et al.

http://science.sciencemag.org/content/359/6376/689

（导读 郭怿暄）信号识别颗粒（SRP）使蛋白质可以在翻译同时转位到内质网。本研究结合生长素诱导的 SRP 快速降解和核糖体图谱对酵母中 SRP 功能进行在体分析，发现 SRP 可以识别蛋白中的跨膜结构域，并保证转录本正确定位于内质网，而不会错误定位到线粒体并造成线粒体损伤。这些结果显示 SRP 对蛋白质定位的效率及特异性发挥不可或缺的作用。

Abstract

Shared molecular neuropathology across major psychiatric disorders parallels polygenic overlap

主要精神疾病中共同的分子神经病理机制与多基因重叠平行

Michael J. Gandal, Jillian R. Haney, et al.

http://science.sciencemag.org/content/359/6376/693

（导读 郭怿暄）神经精神类疾病中遗传变异如何导致大脑功能紊乱尚不清楚。本研究通过对自闭症，精神分裂症，双相障碍，抑郁症和酒精成瘾五类主要精神疾病的转录组进行分析，发现其中共同以及特有的基因表达异常。转录调节异常的共有程度与多种疾病中多基因重叠相关，提示二者存在因果关系。这一系统性发现为主要精神疾病的分子通路趋同和特异性提供见解。

Abstract

Atomic structures of low-complexity protein segments reveal kinked β sheets that assemble networks

低复杂性蛋白质片段的原子结构揭示了组装网络的缠结 β 折叠片层

David S. Eisenberg, Michael P. Hughes, et al.

http://science.sciencemag.org/content/359/6376/698

（导读 柳寒石）亚细胞无膜组装体中低复杂性蛋白质片段之间的相互作用值得探究。本研究解析了五个此类原子结构，发现这些片段会堆积为缠结的 β 片层（kinked β sheets）并进一步形成原纤维。此种缠结 β 片层中力的作用方式与淀粉样纤维不同。对人类蛋白质组数据进行检索，发现 RNA 粘合蛋白、核孔蛋白、角蛋白等无膜组装体相关蛋白中，含有数百个可能形成此种结构的蛋白质片段。

Abstract

Live imaging of neurogenesis in the adult mouse hippocampus

成年小鼠海马神经发生的实时成像

Sebastian Jessberger, Gregor-Alexander Pilz, et al.

http://science.sciencemag.org/content/359/6376/658

图片来源：science.sciencemag.org

（导读 柳寒石）在哺乳动物的一生中，海马中的神经干/祖细胞（NSPCs）会不断产生神经元。作者通过小鼠体内成像方式对 Ascl1 基因标记的 NSPCs 及其子细胞进行了长达两个月的追踪观测，发现这些细胞会从增殖状态进入神经发生途径，在经历一定次数的对称和非对称分裂后，分化出新的神经元并使新神经元整合进海马神经环路中。这些结果为哺乳动物成体内持续的海马神经发生提供新的观点。

Abstract

物理学

Physics

Coherent single-atom superradiance

相干单原子超辐射

Kyungwon An, Junki Kim, et al.

http://science.sciencemag.org/content/359/6376/662

（导读 张奕林）超辐射是指关联的单原子共同发射光子的现象，这是一种在宏观体系中出现的量子现象。本研究报导了腔介导相干单原子超辐射：预定义关联的单原子一个接一个的贯穿一个高质量因子腔体，与已经通过腔体的 N 个原子共同辐射光子（N 表示原子数目）。研究结果展示了通过相位控制的原子场互作用平台。

Abstract

A topological quantum optics interface

拓扑量子光学界面

Mohammad Hafezi, Edo Waks, et al.

http://science.sciencemag.org/content/359/6376/666

（导读 张奕林）在量子尺度中的光-物质相互耦合的机理尚未明确。本研究展示了在单量子发射单元与拓扑光子态之间的强界面，这一方法在两个独立拓扑光子晶体边界上产生了稳健的对向传播边界态。研究人员将量子发射单元的手性发射归入这些模式，并建立了其在尖锐弯折下的健壮性。研究结果有助于开发具有内部保护机制的量子光学器件。

Abstract

Building superlattices from individual nanoparticles via template-confined DNA-mediated assembly

利用模板限制 DNA 介导组装单个纳米颗粒从而构建超晶格

Vinayak P. Dravid, Koray Aydin, et al.

http://science.sciencemag.org/content/359/6376/669

（导读 阿金）本研究将 DNA 程序化组装结合自上而下的光刻技术，在大面积金表面构建出离散以及可重构的纳米颗粒结构超晶格，制造出的定向结构具备可调节布局，且在纳米以及微米尺度上具有独立可控的距离。研究结果为基于纳米颗粒的光学材料中光-物质相互作用提供系统研究平台。

Abstract

Light amplification by seeded Kerr instability

由克尔不稳定性引起的光放大

G. Vampa, T. Brabec, et al.

http://science.sciencemag.org/content/359/6376/673

（导读 张奕林）传统上对飞秒激光脉冲的放大需要激光媒质或非线性晶体。本研究介绍了利用飞秒近红外脉冲泵浦将调制不稳定性植入 Y3Al5O12 晶体中，从而实现对宽可调（0.5 至 2.2 毫米）短激光脉冲（小于 60 飞秒）的高增益放大（超过 1000 倍），能量密度高达 1TW 每立方厘米。这一方法规避了由掺杂与相匹配带来的局限，从而可广泛应用在各种玻璃与晶体中。

Abstract

材料

Materials

Atomic-resolution transmission electron microscopy of electron beam–sensitive crystalline materials

电子束敏感晶体材料的原子级分辨率透射电子显微镜成像

韩宇（沙特阿卜杜拉国王科技大学）等

http://science.sciencemag.org/content/359/6376/675

图片来源：KAUST

（导读 卓思琪）利用透射电子显微镜（TEM）对电子束敏感材料的高分辨率成像十分困难。本研究开发了一种对电子束敏感材料的 TEM 成像方法。该方法可以对金属有机框架进行原子级分辨率成像，还可鉴定金属原子阵列、各种表面终止状态、有机连接基团中的苯环，以及有机-无机杂化钙钛矿 CH3NH3PbBr3。

Abstract

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