Science 一周论文导读 | 2018 年 2 月 2 日

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Science 一周论文导读 | 2018 年 2 月 2 日

2018 年 2 月 10 日 科研圈 科研圈

审校邓卓咖喱大头

生物学

Biology

Structure of a human catalytic step I spliceosome

人类催化第一步剪切体的结构

施一公（清华大学生命学院）, 闫创业等

http://science.sciencemag.org/content/359/6375/537

图片来源：science.sciencemag.org

（导读郭怿暄）剪切体对 mRNA 的剪切涉及分支和外显子连接两个步骤，分支反应中催化第一步剪切体（C 复合体）形成。本研究解析了人类 C 复合体的冷冻电镜结构，它与酵母 C 复合体相比包含额外 11 个蛋白质。第一步剪切因子 CCDC49 和 CCDC94 与解旋酶 Prp16 的相互作用可帮助 Prp16 与 RNA 元件接触。这一结构为了解核糖核蛋白重塑及人类 C 复合体向 C* 复合体转换机制奠定基础。

Abstract

Structure of the yeast oligosaccharyltransferase complex gives insight into eukaryotic N-glycosylation

酵母寡糖转移酶（OST）复合物结构帮助理解真核 N-糖基化

Markus Aebi, Kaspar P. Locher, et al.

http://science.sciencemag.org/content/359/6375/545

（导读阿金）内质网膜上的 OST 复合物可以对分泌蛋白进行糖基化修饰。本研究通过冷冻电镜技术解析酵母 OST 原子结构，揭示了复合物中具有催化活性的 STT3 亚基与糖基供体及肽链底物结合的方式，建立了 OST 复合物催化未折叠肽链 N-糖基化的分子模型。

Abstract

Different mutational rates and mechanisms in human cells at pregastrulation and neurogenesis

人类细胞在原肠胚形成前期和神经生成期的不同突变率和机制

Alexej Abyzov, Flora M. Vaccarino, et al.

http://science.sciencemag.org/content/359/6375/550

（导读阿金）人类大脑中个体神经元之间的基因差异会导致功能差异。本研究使用克隆细胞群技术分析了三个人类胎儿（受孕 15 至 21 周）的前脑单细胞基因组，发现每个细胞内含 200 至 400 个单核苷酸位点变异，并分析了变异的分布模式、计算了突变率，结果显示高频率突变起源于原肠胚形成前期，而从神经生成期开始，突变率随氧化损伤出现而提高。

Abstract

Aging and neurodegeneration are associated with increased mutations in single human neurons

衰老和神经退行与人类单个神经元的突变增加有关

Peter J. Park, Christopher A. Walsh, et al.

http://science.sciencemag.org/content/359/6375/555

（导读柳寒石）本文利用全细胞基因组测序技术分别鉴定了来自正常和早发型神经退行性疾病个体的 161 个前额叶皮层和海马的单个神经元中的单核苷酸变异（sSNV），发现在这两个区域中 sSNVs 几乎随着年龄增加而呈现线性增加，并且在神经退行性疾病中有更高的丰度。这表明随着年龄增加的体细胞突变积累可以作为指示人类年龄相关疾病的分子标记。

Abstract

A primordial and reversible TCA cycle in a facultatively chemolithoautotrophic thermophile

兼性化能自养嗜热菌的原始和可逆 TCA 循环

Takuro Nunoura, Yoshito Chikaraishi, et al.

http://science.sciencemag.org/content/359/6375/559

（导读郭思瑶）还原三羧酸（rTCA）循环是地球上最古老的碳固定代谢方式。科学家通过对化能无机营养细菌 Thermosulfidibacter takaii ABI70S6^T进行基因分析，酶分析以及代谢分析，发现 rTCA 循环的方向被可供使用的碳源调控。在化能自养的条件下，rTCA 循环伴随着柠檬酸盐合成的逆反应，这可能代表着一种古老的 rTCA 循环模式，可能揭示了兼性化能自养生命的起源。

Abstract

Reversibility of citrate synthase allows autotrophic growth of a thermophilic bacterium

柠檬酸合酶的可逆性允许嗜热细菌的自养生长

Wolfgang Eisenreich, Ivan A. Berg, et al.

http://science.sciencemag.org/content/359/6375/563

（导读郭思瑶）生物无机碳固定通过多个关键酶反应完成。科学家发现降硫厌氧变形菌 Desulfurella acetivorans 能够从氧化或还原两个方向进行自养碳固定。自养条件下，柠檬酸合酶将柠檬酸腺苷三磷酸分解为乙酰辅酶 A 和草酰乙酸盐，这个反应长期被认为在生理条件是无法发生的。该研究揭示了一条长期被忽略的碳固定通路。

Abstract

High-energy, high-fat lifestyle challenges an Arctic apex predator, the polar bear

高能量和高脂肪的生活需求威胁食物链顶端的北极熊

A. M. Pagano, G. M. Durner, et al.

http://science.sciencemag.org/content/359/6375/568

图片来源：science.sciencemag.org

（导读刘晓娟）海冰变化导致北极熊数量减少，但对其影响机制研究仍有限。本文同时观测了北极熊代谢率、日活动模式、身体状态和春季海冰觅食成功率，发现高代谢率和对高脂肪的低摄入导致了几乎一半数量的北极熊遭遇能量赤字，行为活动和海冰觅食严重影响着代谢需求。因此，海冰持续破碎和减少可能会增加北极熊的能量需求，而这也可能是北极熊身体状态变差和存活率低下的重要原因。

Abstract

Patient HLA class I genotype influences cancer response to checkpoint blockade immunotherapy

患者特异性人类白细胞抗原 I 类（HLA-I）基因类型影响癌症对免疫检查点抑制治疗（ICB）的响应程度

Naiyer A. Rizvi, Timothy A. Chan, et al.

http://science.sciencemag.org/content/359/6375/582

（导读阿金）患者特异性 HLA-I 基因类型影响对抗细胞毒性 T 淋巴细胞相关蛋白的响应程度尚未清楚。本研究通过研究 1535 名接受 ICB 治疗的癌症患者，确认 HLA-I 基因座杂合性最大的患者接受治疗后的响应效果更好，且揭示了能够削弱 CD8⁺ T 细胞识别新抗原的不同元件，为设计新抗原阻断疫苗提供新思路。

Abstract

The piRNA targeting rules and the resistance to piRNA silencing in endogenous genes

piRNA 靶向规则及内源基因对 piRNA 沉默的抵抗

Heng-Chi Lee, 吴谓胜（成大电机系）等

http://science.sciencemag.org/content/359/6375/587

（导读郭怿暄）piRNA 沉默转座子从而保护动物基因组稳定性，但非转座子定位的 piRNA 功能尚不清楚。本研究发现线虫中 piRNA 靶向规则：种子序列倾向完全匹配，其它区域允许少量不匹配。利用这一规则设计出避免 piRNA 识别且稳定表达的转基因。许多內源生殖系表达基因同样具有 piRNA 靶向位点，但其內源周期性 An/Tn 簇（PATCs）信号可对 piRNA 沉默产生抵抗，从而区分内源外源核苷酸序列。

Abstract

Patients with familial adenomatous polyposis harbor colonic biofilms containing tumorigenic bacteria

家族性腺瘤性息肉病的患者结肠黏膜带有致瘤菌

Cynthia L. Sears, Christine M. Dejea, et al.

http://science.sciencemag.org/content/359/6375/592

（导读卓思琪）肠道菌群对遗传性结直肠癌（CRC）前病变的影响仍未知晓。本文发现家族性腺瘤性息肉病（FAP）病人的结肠黏膜有些区域主要由大肠杆菌和脆弱拟杆菌组成，且富集了致癌毒素 colibactin (clbB) 和脆弱拟杆菌毒素（bft）。移植能产生 clbB 的大肠杆菌和脆弱拟杆菌会提高小鼠的肿瘤发病率和死亡率。该数据暗示结肠早期肿瘤与致癌菌之间存在着意想不到的联系。

Abstract

物理学

Physics

Probing optically silent superfluid stripes in cuprates

探测铜氧化物超流体条纹的光学沉默

S. Rajasekaran, A. Cavalleri, et al.

http://science.sciencemag.org/content/359/6375/575

（导读阿金）铜氧化物所具有的对称性使其中某些电子有序难以通过实验观测。本研究使用非线性光学响应分析 La1.885Ba0.115CuO4 ，在 13 开尔文的转变温度到 55 开尔文的电荷有序温度间观测到非线性约瑟夫隧道效应特征，表明光学沉默隧道模式的非线性混合驱动了偶极子携带的超导电流。

Abstract

Observation of chiral phonons

对手性声子的观测

张翔（加州大学伯克利分校美国工程院）, 张力发（南京师范大学物科院）等

http://science.sciencemag.org/content/359/6375/579

（导读阿金）手性揭示基本粒子相互作用的对称破缺。本研究展示了单层二硒化钨中的声子存在内在手性，在间接红外吸收过程中通过空穴-声子相互作用的空穴谷间传输确定声子，通过赝角动量守恒产生的红外圆二色谱确认它们的手性。研究结果对处理固体中电子声子耦合、高能效信息处理等非常重要。

Abstract

其他

【封面故事】【Astronomy-天文】A whirling plane of satellite galaxies around Centaurus A challenges cold dark matter cosmology

半人马 A 卫星系的旋转平面挑战冷暗物质宇宙论

Oliver Müller, Marcel S. Pawlowski, et al.

http://science.sciencemag.org/content/359/6375/534

图片来源：science.sciencemag.org

（导读雷鸣）银河系等庞大星系周围都环绕着矮星系。标准宇宙模型预测，这些矮星系应该是环绕宿主星系随机运动。本研究通过半人马 A 周围卫星系运动学数据来检验上述假设。统计分析显示，半人马 A 周围的卫星系在一个窄平面内共旋，这一结论与前述假设相悖。这种情况有可能是一种常态，而传统宇宙论或许存在某些错误。

Abstract

【Chemistry-化学】Polarity compensation mechanisms on the perovskite surface KTaO3 (001)

钙钛矿 KTaO3 (001) 表面的极性补偿机制

Martin Setvin, Michele Reticcioli, et al.

http://science.sciencemag.org/content/359/6375/572

（导读卓思琪）离子晶体中交替带电的平面堆叠会产生发散的静电能（极性激变），带来不稳定性，因此它必须通过表面重构得到补偿。本文研究了钙钛矿钽酸钾 KTaO3 (001) 表面的补偿机制。切割的表面被冷冻并固定在真空中，升温后能立即做出从绝缘体转变为金属的响应，并且可能产生铁电晶格变形。真空中退火会形成氧空缺，而后表面顶层重排形成有序的 KO 和 TaO2 条纹。最优方案是将表面暴露于水蒸气中，形成具有理想几何形状和电荷的羟基化覆盖层。

Abstract