Science 一周论文导读 | 2018 年 2 月 23 日

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审校 邓卓 咖喱 大头 紫苏

生物学

Biology

BAK/BAX macropores facilitate mitochondrial herniation and mtDNA efflux during apoptosis

细胞凋亡时 BAK/BAX 大孔促进线粒体的裂解和 mtDNA 流出

Kate McArthur, Benjamin T. Kile, et al.

http://science.sciencemag.org/content/359/6378/eaao6047

（导读 柳寒石）BAK 和 BAX 可提高线粒体外膜通透性进而介导线粒体凋亡，但此过程中线粒体 DNA（mtDNA）如何与细胞质中 cGAS 接触并启动固有免疫信号通路尚不清楚。本研究利用活细胞晶格光栅显微镜检测发现在 BAK/BAX 激活、线粒体内细胞色素 c 流失后，线粒体外膜上会出现 BAK/BAX 大孔，从而允许线粒体内膜和线粒体基质中的成分一起脱落并进入细胞质中，使 mtDNA 与 cGAS 接触。

Abstract

Molecular structure of human P-glycoprotein in the ATP-bound, outward-facing conformation

结合 ATP 的外向构象的人类 P-糖蛋白分子结构

Youngjin Kim and Jue Chen

http://science.sciencemag.org/content/359/6378/915

（导读 阿金）P-糖蛋白通过 ATP 催动构象变化从细胞中排出有毒分子和药物，目前只清楚其内向构象。本研究解析分辨率为 3.4 埃的外向构象中人类 P-糖蛋白冷冻电镜结构，两个核苷酸结合域形成一个包含两个 ATP 分子的闭合二聚体。经与内向结构对比，研究者认为 ATP 的结合，而非 ATP 的水解，是导致底物释放的直接原因。

Abstract

Patient-derived organoids model treatment response of metastatic gastrointestinal cancers

转移性胃肠癌患者来源的类器官模型对治疗的反应

Nicola Valeri, Georgios Vlachogiannis, et al.

http://science.sciencemag.org/content/359/6378/920

图片来源：GEORGE VLACHOGIANNIS

（导读 郭怿暄）患者来源的类器官（PDOs）已成为临床前实验的重要模型，但对其是否能够预测患者的临床结果尚不清楚。本研究对转移性直肠和胃食管癌患者的 PDOs 表型和基因型进行鉴定，发现与患者原生肿瘤具有高度相似性。分子图谱与药物筛选结果吻合，比较 PDOs、PDO 外植体小鼠模型以及临床试验中患者对抗癌药物的反应，发现 PDOs 可作为现有手段的补充为患者治疗反应提供参考。

Abstract

Detection and localization of surgically resectable cancers with a multi-analyte blood test

利用多重分析物血液测试来检测和定位手术可切除的癌症

Cristian Tomasetti, Anne Marie Lennon, et al.

http://science.sciencemag.org/content/359/6378/926

（导读 郭思瑶）早期检测是减少癌症死亡率的关键。科学家研制出一种血液测试可以通过评估循环蛋白和突变的水平检测出八种常见的癌症。这种被称为 CancerSEEK 的测试方法在 1005 名患者中进行试验，结果显示这八种癌症类型中平均 70%可以被检测出，特异性高于 99%。同时该检测方法可以将癌细胞定位于少量组织位点。

Abstract

Structural principles that enable oligomeric small heat-shock protein paralogs to evolve distinct functions

使低聚化小热休克蛋白旁系同源物进化出不同功能的结构原理

Justin L. P. Benesch, Georg K. A. Hochberg, et al.

http://science.sciencemag.org/content/359/6378/930

（导读 郭怿暄）低聚化蛋白聚合具有高度选择性。本研究通过观察两种低聚化小热休克蛋白旁系同源物的聚合，发现中间物快速聚集达到平衡，单体分子结构在非界面的可变性及界面的保守性均可有效保证聚合的选择性。同质低聚物还需克服共聚合的熵获益，因此具有旁系同源物的同质低聚物相比不存在的组成亚基更少。

Abstract

Single-cell bioluminescence imaging of deep tissue in freely moving animals

对自由移动的动物中深层组织的单细胞生物发光成像

Atsushi Miyawaki, Satoshi Iwano, et al.

http://science.sciencemag.org/content/359/6378/935

（导读 郭怿暄）通过荧光素酶催化底物荧光素而产生的生物发光是一种自然光源。本研究在此基础上建立了高亮度的 AkaBLI 体内成像系统，可直接观察小鼠肺部血管中单个肿瘤发生细胞，小鼠大脑中一小簇海马神经元的激活以及对位于狨猴大脑深层纹状体神经元的生物发光进行长期记录。该结果表明 AkaBLI 可对活体动物进行非侵入性成像，在科学研究、医疗及工业中具有应用前景。

Abstract

Structures of human PRC2 with its cofactors AEBP2 and JARID2

解析人类 PRC2 及其辅因子 AEBP2 和 JARID2 的结构

Eva Nogales, Vignesh Kasinath, et al.

http://science.sciencemag.org/content/359/6378/940

（导读 郭怿暄）通过 PRC2 对组蛋白 H3K27 甲基化修饰对细胞分化和发育非常重要。本研究通过冷冻电镜对人类 PRC2 本底状态及与辅因子 JARID2 和 ARBP2 形成复合体时两种不同激活状态的结构进行解析。发现 JARID2 被 PRC2 甲基化，模拟甲基化的 H3 尾巴激活 PRC2。而 AEBP2 与 RBAP48 结合模拟未修饰的 H3 尾巴。SUZ12 与复合物中其他亚基相互作用从而维持复合物稳定性。这一发现为理解 PRC2 催化调节机制奠定基础。

Abstract

地球科学

Geoscience

Tracking the global footprint of fisheries

跟踪全球渔业的足迹

David A. Kroodsma, Juan Mayorga, et al.

http://science.sciencemag.org/content/359/6378/904

图片来源：science.sciencemag.org

（导读 郭思瑶）渔业作为最广泛的人类活动之一，其足迹却尚未直接定量分析过。科学家在 2012 到 2016 年间根据 220 亿个自动鉴定系统信息追踪了超过 7 万个工业渔船，构建了全球动态渔业时间和空间上的足迹。数据表明捕鱼工业发生在超过 55%的海洋区域，在空间上比农业的四倍还要多。全球渔业模式对于短期经济和环境变得敏感度极低，但对文化和政治事件反应剧烈。

Abstract

Breakup of last glacial deep stratification in the South Pacific

南太平洋末次冰期深层成层的瓦解

Chandranath Basak, Henning Fröllje, et al.

http://science.sciencemag.org/content/359/6378/900

（导读 唐诗语）在本文中，作者通过来自南太平洋的钕同位素证据，证实了深水水体在末次盛冰期的成层现象。结果表明，罗斯海的底层海水在冰川期向北扩张。该结果凸显了深层海水在维持碳库上起到的作用，同时发现南半球气候变化是水层变得不稳定并引发二氧化碳释放的先决条件。

Abstract

Coral reefs will transition to net dissolving before end of century

珊瑚礁将在本世纪末之前转变到“净溶解”状态

Bradley D. Eyre, Tyler Cyronak, et al.

http://science.sciencemag.org/content/359/6378/908

（导读 唐诗语）碳酸钙（CaCO3）溶解会加剧由于钙化过程减弱而导致的珊瑚礁减少。本文作者发现，在全球的五个采样点中，珊瑚礁沉积物中碳酸钙的溶解和表层海水的霰石饱和态（aragonite saturation state，Ωar）负相关。在全球尺度上，当海水的 Ωar 减少到 2.92 ± 0.16 的时候（预计在 2050 年出现），珊瑚礁沉积物将从“净沉降”变成“净溶解”。

Abstract

物理学

Physics

Soliton microcomb range measurement

孤子微光梳测距系统

Myoung-Gyun Suh and Kerry J. Vahala

http://science.sciencemag.org/content/359/6378/884

（导读 阿金）使用双频光学梳的相干激光测距系统在自动驾驶、机器人技术等应用领域都有重要作用。本研究展示基于芯片的孤子微光梳测距系统，由单个泵浦激光器在单个微米谐振腔内产生双频梳。在约 16 毫米的距离和平均时间为 500 毫秒内其精度达到 200 纳米。 研究结果有助于进一步研发适用于光子集成的微型双梳激光测距系统。

Abstract

Ultrafast optical ranging using microresonator soliton frequency combs

利用微谐振腔孤子频率梳实现超快光学测距

T. J. Kippenberg, C. Koos, et al.

http://science.sciencemag.org/content/359/6378/887

（导读 阿金）在工业传感、无人机导航或自动驾驶等新型技术发展下，对紧凑型光学测距系统的需求日益增长。本研究报道在集成氮化硅微谐振腔中生成孤子 Kerr 梳，展示了艾伦方差低至 12 纳米，平均时间 13 微秒，采集速率 100 兆赫的超快测距。研究结果为高性能芯片大规模级测距系统研发提供新途径。

Abstract

其他

【封面故事】【Archaeology-考古】U-Th dating of carbonate crusts reveals Neandertal origin of Iberian cave art

铀-钍断代法揭示伊比利亚洞窟壁画的尼安德特起源

A. W. G. Pike, D. L. Hoffmann, et al.

http://science.sciencemag.org/content/359/6378/912

图片来源：science.sciencemag.org

（导读 唐诗语）这项研究中，作者利用铀-钍断代法对位于西班牙的三处洞窟壁画进行了断代，结果显示这些画作至少有 64800 年的历史，是目前发现的所有洞窟壁画中年代最久远的。该时间比现代人类到达欧洲的时间早了至少两万年，意味着这些壁画为尼安德特人的作品。

Abstract

【Materials-材料】Infrared hyperbolic metasurface based on nanostructured van der Waals materials

基于纳米结构范德华材料的红外双曲线超表面

Rainer Hillenbrand, Peining Li, et al.

http://science.sciencemag.org/content/359/6378/892

（导读 卓思琪）极化子超表面可以对光进行调控。本研究通过六方氮化硼薄层纳米结构研发出一种中红外双曲超表面，可支持极化声子在平面内传播。研究还应用红外成像对极化声子波阵面进行成像。研究结果描述了如何利用近场显微镜探索非均质材料中极化声子的波阵面，以及纳米结构化的范德华材料可成为支持双曲线红外超表面装置回路的平台。

Abstract

【Chemistry-化学】Nitrogen fixation and reduction at boron

硼对氮的固定和还原

Holger Braunschweig, Marc-André Légaré, et al.

http://science.sciencemag.org/content/359/6378/896

（导读 卓思琪）本文观察了非金属（尤其是亚硼烷基）存在条件下氮气（N2）的连接和还原。以钾石墨作为还原剂，N2 可连接两个亚硼烷基单位形成中性的 B2N2 或者带电的 [B2N2]^2–，它们可以在其他还原剂或空气中相互转换，也可以被蒸馏水质子化为含有 B2N2H2 单元的双自由基产物。这三种产物都使用光学和晶体学方法进行了表征。

Abstract

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