Science 一周论文导读 | 2018 年 4 月 13 日

审校 邓卓 咖喱 访冬

封面设计 韩宇

生物学

Biology

MitoCPR-A surveillance pathway that protects mitochondria in response to protein import stress

MitoCPR-A 监控途径可保护线粒体免受蛋白质输入压力的影响

Hilla Weidberg and Angelika Amon

http://science.sciencemag.org/content/360/6385/eaan4146

图片来源：news.mit.edu

（导读 过泽远）线粒体蛋白质输入对线粒体和细胞的正常工作至关重要，其功能障碍与多种疾病相关。本研究通过对芽殖酵母的研究发现，线粒体蛋白质输入受阻并导致线粒体前体蛋白在线粒体表面积累时，MitoCPR 监控途径会得到激活，该途径诱导 Cis1 表达，从而招募 ATP 酶 Msp1 而使积累的线粒体蛋白前体被蛋白酶体途径降解，从而解除异常状态。

Abstract

Rewritable multi-event analog recording in bacterial and mammalian cells

细菌和哺乳动物细胞中的可再写的模拟多事件记录装置

Weixin Tang and David R. Liu

http://science.sciencemag.org/content/360/6385/eaap8992

（导读 郭思瑶）为了记录细胞内发生的变化并研究其发生机制，科研人员发明了两种 CRISPR 介导的模拟多事件记录装置，即 CAMERA 系统。该系统利用碱基编辑器或 Cas9 核酸酶，将细菌和哺乳动物细胞受到抗生素、营养、病毒等刺激后产生的活动记录在基因序列中。该系统可记录多次刺激发生的时序，记录可多次清除和再写，有望成为有效的细胞数据记录器。

Abstract

Quantitative analysis of population-scale family trees with millions of relatives

对拥有数百万个体的群体水平家谱进行定量分析

Yaniv Erlich, Joanna Kaplanis, et al.

http://science.sciencemag.org/content/360/6385/171

（导读 寒雨）家谱可广泛应用于诸多领域，但其数据的采集和使用受到一定限制。本研究收集了八千六百万份在线公开的个人档案，经筛选后得到群体水平家谱，其中包含一个拥有一千三百万个体的单一家谱，并借此检测人类寿命的遗传结构和家族的散布。发现寿命主要受加性遗传效应影响，而人类交通进步对个体亲缘关系的作用不及文化改变。

Abstract

Single-cell profiling of the developing mouse brain and spinal cord with split-pool barcoding

使用“分组-合并条形码”对发育中的小鼠大脑和脊髓进行单细胞测序分析

Alexander B. Rosenberg, Georg Seelig, et al.

http://science.sciencemag.org/content/360/6385/176

（导读 郭怿暄）为了便于进行大规模单细胞测序，本研究开发出一种基于分开-合并连接的单细胞测序方法 SPLiT-seq，使用组合条形码对单细胞 RNA 进行标记。本方法适用于固定后的细胞或细胞核。应用 SPLiT-seq 分析了出生后 2 天和 11 天的小鼠大脑和脊髓中的 156049 个单细胞转录组，发现超过 100 种细胞类型，其基因表达模式与细胞功能，区域特异性以及分化阶段一致。

Abstract

Tropism for tuft cells determines immune promotion of norovirus pathogenesis

宿主免疫通过簇细胞嗜性促进诺如病毒的致病过程

Herbert W. Virgin, Craig B. Wilen, et al.

http://science.sciencemag.org/content/360/6385/204

（导读 过泽远）宿主免疫如何促进肠道诺如病毒感染尚不清楚。 本研究发现小鼠肠道上皮细胞中一类表达诺如病毒受体 CD300If 的罕见簇细胞是诺如病毒的感染目标，而 2 型细胞因子可促进簇细胞增殖，从而促进体内诺如病毒感染。本研究有助于理解免疫系统和微生物群之间的互相作用对肠道感染的影响。

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Science：重磅！揭示致命性诺如病毒入侵的靶细胞---CD300lf+肠道簇细胞

Abstract

Photoperiodic control of seasonal growth is mediated by ABA acting on cell-cell communication

季节性生长的光周期控制由作用于细胞间通讯的 ABA 介导

R. P. Bhalerao, S. Tylewicz, et al.

http://science.sciencemag.org/content/360/6385/212

（导读 郭怿暄）在温带和北方生态系统中，生长和休眠的季节性循环使得多年生植物可以适应冬季条件。本研究发现杂交白杨树中由光周期调节的休眠是由植物激素脱落酸（ABA）控制的，ABA 信号阻断由胞间连丝完成的共质体细胞间通讯，使植物生长促进信号无法到达分生组织，抑制植物过早生长，使植物在冬季保持休眠状态。

Abstract

Structural basis for coupling protein transport and N-glycosylation at the mammalian endoplasmic reticulum

哺乳动物内质网偶联蛋白转运和 N-糖基化的结构基础

Roland Beckmann, Stefan Pfeffer, et al.

http://science.sciencemag.org/content/360/6385/215

（导读 阿金）蛋白合成、运输和 N-糖基化通过核糖体、Sec61 蛋白传导通道和寡糖转移酶（OST）三者形成的复合物偶联在哺乳动物内质网上。本研究解析出天然溶液体系中的核糖体- Sec61- OST 复合物冷冻电镜结构，揭示 OST 不同亚基 STT3A、STT3-旁系同源体与 DC2 在结构中的位置和整合机制。为内质网糖蛋白生物合成机制提供理解基础。

Abstract

Structure of the nuclear exosome captured on a maturing preribosome

在成熟的前核糖体上捕获的核外来体的结构

Ed Hurt, Elena Conti, et al.

http://science.sciencemag.org/content/360/6385/219

（导读 寒雨）RNA 外切体复合物可加工和降解包括核糖体 RNA（rRNA）在内的多种 RNA。本研究利用冷冻电子显微镜捕捉到了酵母完整外切体复合物与核糖体大亚基前体以及正在被加工的 rRNA 相结合的结构。该结构捕捉了两个分子机器短暂交互的快照，并揭示了 RNA 外切体是如何重塑大亚基前体结构，并促进核糖体成熟过程中的 rRNA 加工的。

Abstract

Germinal center antibody mutation trajectories are determined by rapid self/foreign discrimination

生发中心抗体突变路径由快速的自体/外来物辨别决定

Christopher C. Goodnow, Daniel Christ, et al.

http://science.sciencemag.org/content/360/6385/223

（导读 郭怿暄）抗体能够区分自身抗原及与之相似的外来抗原。本研究对小鼠 B 细胞在自身和外来抗原刺激下的反应进行了单细胞分析，发现高密度外来抗原可激活抗体基因超突变，B 细胞通过快速和慢速的两组突变筛选程序，得到针对外来蛋白但对自身蛋白不敏感的抗体。对系列抗体的晶体结构分析进一步揭示了这一突变路径中的抗体结构变化。

Abstract

物理学

Physics

Observation of topological superconductivity on the surface of an iron-based superconductor

铁基超导体表面拓扑超导性的观察

张鹏（东京大学）, 丁洪（中科院物理研究所）等

http://science.sciencemag.org/content/360/6385/182

图片来源：phys.org

（导读 钱涛）拓扑超导体可承载服从非阿贝尔统计的马约拉纳态，并可以用来实现拓扑量子计算机。本研究发现铁基超导体 FeTe1–xSex（x = 0.45；Tc = 14.5 K）在费米能级上承载狄拉克锥型自旋螺旋表面态，该表面态在 Tc 温度下产生了 s 波超导能隙。研究显示 FeTe0.55Se0.45 的表面态是拓扑超导的，并为在高温条件下实现马约拉纳态提供一种可能。

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Abstract

Measurement of the fine-structure constant as a test of the Standard Model

测量精细结构常数作为标准模型的测试

Holger Müller, Richard H. Parker, et al.

http://science.sciencemag.org/content/360/6385/191

（导读 钱涛）精细结构常数 α 的测量是对物理学理论和实验一致性的强有力试验。本研究通过物质波干涉仪中铯-133 原子反冲频率，记录了迄今为止精细结构常数的最精确的量值：α= 1 / 137.035999046（27）。本研究发现有 99%的置信度否认暗光子是 μ 介子磁矩中未知部分的来源。这意味着暗扇区候选粒子和电子内部结构可能是超出标准模型的标志。

Abstract

A blueprint for demonstrating quantum supremacy with superconducting qubits

用超导量子比特实现“量子霸权”的蓝图

C. Neill, J. M. Martinis, et al.

http://science.sciencemag.org/content/360/6385/195

（导读 胡琦琳）所谓的“量子霸权”，即量子系统具有超越任何一台传统计算机解决复杂物理化学计算问题的能力。本研究利用九个超导量子比特，仅仅通过调谐量子比特参数，实现了数以千计不同哈密顿量的演化，并算出其输出概率。若将该系统拓展至五十个量子比特，将具有超越任何传统计算机解决科学问题的能力。

Abstract

Bottom-up synthesis of multifunctional nanoporous graphene

多功能纳米多孔石墨烯的自下而上合成

César Moreno, Diego Peña, et al.

http://science.sciencemag.org/content/360/6385/199

（导读 卓思琪）纳米多孔结构可以将石墨烯转化为具有高效分子塞功能的半导体。然而将孔径缩小到纳米尺寸是个巨大的挑战。本研究报道了一种自下而上合成纳米多孔石墨烯的方法，其孔径的尺寸、密度、形态及化学组成可通过分子前驱体的设计来定义。电子表征进一步揭示了这种材料具有高度各向异性的电子能带结构，具有广泛前景。

Abstract

其他

【Ecology-生态】Microbial oxidation of lithospheric organic carbon in rapidly eroding tropical mountain soils

热带山地快速侵蚀的土壤中岩石圈有机碳的微生物氧化

Jordon D. Hemingway, Robert G. Hilton, et al.

http://science.sciencemag.org/content/360/6385/209

图片来源：Robert Hilton, Durham University

（导读 阿金）山脉暴露和侵蚀中发生的岩石圈有机碳（OCpetro）氧化是大气二氧化碳的重要来源，但其氧化速率影响机制尚不清楚。本研究证明，在台湾中部热带地区，源自基岩的OCpetro 平均 67 ± 11%在土壤中氧化，释放 CO2 6.1 至 18.6 吨/年/m²，微生物介导 OCpetro 再矿化。山地土壤的迅速氧化提高侵蚀率增加 CO2 释放，抵消硅酸盐风化和生物圈埋葬引起的 CO2 减少。

Abstract

【Chemistry-化学】Predicting reaction performance in C–N cross-coupling using machine learning

使用机器学习预测 C-N 交叉耦合的反应性能

Spencer D. Dreher, Abigail G. Doyle, et al.

http://science.sciencemag.org/content/360/6385/186

（导读 卓思琪）本研究证明机器学习可以利用高通量实验数据，预测对位化学空间中合成反应的性能。研究者创建脚本对芳卤化物与 4-甲基苯胺的 Buchwald-Hartwig 交叉偶联反应中的组分进行计算和提取。实验发现随机森林算法预测明显优于线性回归分析，也成功地应用于稀疏训练集和样本外预测，表明其促进合成方法应用的作用。

Abstract

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