來自 Science Vol 352, Issue 6281
翻譯：劉小鷗、寧葉、史靜雯、楊穎、譚巧珠、張一帆、趙紅蕾、沈天澤
審校：魏若妍、楊柳、史靜雯、譚坤
Long-read sequence assembly of the gorilla genome
大猩猩基因組的長讀序列組裝
DavidGordon, John Huddleston, Mark J. P. Chaisson…Chen-Shan Chin, Evan E. Eichler
http://science.sciencemag.org/content/352/6281/aae0344
在遺傳變異研究中，基因組的精確序列和組裝是至關重要的第一步。我們使用了單分子實時序列技術和一種從頭組裝字符串的新算法，得到了大猩猩基因組的一種高質量組裝。和之前發布的組裝相比，這種新的組裝增加了兩到三個數量級的序列鄰近性，有87%的丟失參考外顯子和不完全基因模型被恢復。雖然片段長、同一性高的重複區域大部分還未解決，這一綜合的組裝仍然給大猩猩的基因組的遺傳多樣性，結構變異，基因缺失和重複序列的表徵研究提供了新的生物視角。該方法為哺乳動物基因組的常規組裝開闢了一條路徑，使其水平接近目前人類基因組的研究質量。
Geneticcircuit design automation
基因迴路設計自動化
Alec A. K.Nielsen, Bryan S. Der, Jonghyeon Shin…Douglas Densmore, Christopher A. Voigt
http://science.sciencemag.org/content/352/6281/aac7341
在活細胞中可以通過處理感知信息和控制生理功能的DNA編碼迴路來進行計算。迴路的搭建非常耗時，需要人工組裝和平衡調節子的表達量。在此我們描述了一種設計環境Cello，用戶寫入原始碼可以被自動轉化成DNA序列。算法搭建迴路圖，分配和連接門控開關，並進行模擬試驗。可靠的迴路設計需要從遺傳背景中門控隔離，因此能在使用不同迴路的情況下都同樣地發揮功能。我們利用Cello為大腸桿菌（Escherichia coli，DNA共880000鹼基對）設計了60條迴路，為其構建的每一條DNA序列都被軟體預測無需額外調試。在這60條迴路中，45個在任何輸出狀態（至多10個調節子和55個部分）下都表現正確，且所有迴路間92％的輸出狀態都和預期一致。設計自動化簡化了基因迴路整合到需要決策、控制、傳感和空間組織的生物技術項目的過程。
Hypoxia as atherapy for mitochondrial disease
低氧作為一種治療線粒體疾病的方法
Isha H.Jain, Luca Zazzeron, Rahul Goli…Warren M. Zapol, Vamsi K. Mootha
http://science.sciencemag.org/content/352/6281/54
線粒體呼吸鏈功能障礙是一系列人類健康問題的起因，從先天性代謝異常到衰老。我們利用一個全基因組Cas-9介導的篩選來鑑定在呼吸鏈受抑制時的保護性因子。結果中最重要的是低氧反應，即一種用於適應有限的氧氣獲取的內源程序。基因上或利用小分子激活低氧反應能在體外培養的細胞和斑馬魚模型中抵抗線粒體毒性起保護作用。Leigh症候群是一種常見的小兒線粒體疾病，在Leigh症候群的小鼠遺傳模型中，慢性低氧可顯著改善小鼠的生存率、體重、行為、神經病理學和疾病。需要進一步的臨床前研究評估低氧暴露是否可開發成一種安全有效治療與線粒體功能障礙有關的人類疾病的治療方式。
On-demandcontinuous-flow production of pharmaceuticals in a compact, reconfigurablesystem
在一個緊湊可重配置的系統中按需連續流動生產藥品
AndreaAdamo, Rachel L. Beingessner, Mohsen Behnam,…Shin Yee Wong, Ping Zhang
http://science.sciencemag.org/content/352/6281/61
典型的醫藥生產會在多個地點採用批處理流程。而該方案的缺點包括生產時間冗長和生產鏈中斷的可能性。作為另一方案的前期論證，在此我們報導了在一個緊湊可重配置的生產平臺中連續流動地合成和製造活性藥物成分。在一個冰箱大小（1米寬×0.7米長×1.8米高）的系統中連續首尾相接的合成每天生產足夠的量，用於供給幾百到幾千的口服或者外用液體劑量的鹽酸苯海拉明（diphenhydramine hydrochloride），鹽酸利多卡因（lidocaine hydrochloride），地西泮（diazepam），和鹽酸氟西汀（fluoxetine hydrochloride），且生產的藥品均符合美國藥物標準。在這種靈活的即插即用方式的表面下，是顯著的可實現的在連續流動合成、複雜多步驟順序壓縮、反應工程設備和實時製劑方面的進步。
A whitedwarf with an oxygen atmosphere
一顆擁有高氧大氣層的白矮星
S. O.Kepler, Detlev Koester, Gustavo Ourique
http://science.sciencemag.org/content/352/6281/67
一些恆星在誕生時的質量低於約10個太陽質量，這類恆星在演化的最終階段會變成白矮星。在重力擴散作用下最輕質元素被帶至地表，白矮星的大氣成分多以最輕質元素為主。
我們發現了白矮星SDSS J124043.01+671034.68，其大氣成分幾乎接近純氧。大氣中含量僅次於氧的元素還包括氖和鎂，但氧元素含量超過這些元素25倍。令人意外的是，大氣中並沒有發現氫和氦。氧、氖和鎂元素均為碳燃燒的產物，這種碳燃燒多發生於大質量白矮星預形成期。這顆可能是氧-氖白矮星的恆星為白矮星演化方式的研究提供了一例罕見的觀測試驗。
Triclinicnematic colloidal crystals from competing elastic and electrostaticinteractions
彈性和靜電相互作用中的三斜晶系向列相膠體晶體
HaridasMundoor, Bohdan Senyuk, Ivan I. Smalyukh
http://science.sciencemag.org/content/352/6281/69
納米顆粒的自組裝性能按照預設屬性生成複合物，但對原子和分子晶體的結構多樣性的重現仍然面臨挑戰。
我們結合了各向異性的彈性性質同弱電屏蔽的相互作用，來引導向列相流體主導的無機納米微晶中定向位和三斜位的自取向。這些對稱性低的膠體晶體中的晶格周期性比尺寸大於納米顆粒的更好。納米晶體的取向及隨後的三斜晶系膠體晶體的晶軸，被耦合到向列相主體的相同直線方向，並能夠容易地進行大規模控制。我們檢測了膠體配對和多體相互作用，並闡明了如何在遠程混合彈性與靜電場力中形成三斜晶系晶體與半導體納米棒的定向取向。
Tuning theactivity of Pt alloy electrocatalysts by means of the lanthanide contraction
通過鑭系收縮調整鉑合金電催化劑活性
MaríaEscudero-Escribano, Paolo Malacrida, Martin H. Hansen…Ifan E. L. Stephens, IbChorkendorff
http://science.sciencemag.org/content/352/6281/73
為補償氧化還原反應速度慢的動力學特徵，所使用的鉑合金催化劑中鉑用量一般較高，但這也限制了低溫燃料電池在車輛中的廣泛使用。
我們研究了八種鉑-鑭系和鉑-鹼土金屬電極的氧化還原反應，即Pt5M，其中M是指鑭、鈰、釤、釓、鋱、鏑、銩和鈣。這些催化劑是記錄過的活性最高的多晶體鉑合金類催化劑，催化活性是鉑的三到六倍。其活化過程包含一個通過酸浸法產生的鉑疊層。氧化還原反應的活性與主體催化劑晶格常數的關係類似一個有高峰值的「火山」的形狀。本文中我們闡述了鑭系收縮如何能被用作控制應變效應以及改善這些材料的活性、穩定性和反應性。
AntarcticIce Sheet variability across the Eocene-Oligocene boundary climate transition
南極冰蓋在始新世-漸新世界限氣候過渡中的變異性
SimoneGaleotti, Robert DeConto, Timothy Naish…Franco M. Talarico, James C. Zachos
http://science.sciencemag.org/content/352/6281/76
約三千四百萬年前地球氣候變冷，當大氣中二氧化碳含量低至約百萬分之750，南極洲形成了冰蓋。位於西羅斯海的巖心的沉積旋迴為3400萬至3100萬年前受到地球軌道旋迴主導的的冰期提供了直接證據。最初，當大氣二氧化碳水平高於百萬分之600時，南極洲形成的冰蓋較小並局限於陸地，對當地的日照還十分敏感。直到約3280萬年前，一個更穩定的、具有大陸規模的冰蓋才形成，並改造了海岸線。這與大氣中二氧化碳水平降低至百萬分之600的最早的時間一致。研究結果使我們對南極冰蓋潛在的閾值特性有了深入了解，並對研究在大氣二氧化碳濃度高於現今水平時，南極冰蓋的敏感性具有一定意義。
A 21st-century shift from fossil-fuel tobiogenic methaneemissions indicated by 13CH4
從13CH4看二十一世紀化石燃料向生物甲烷排放的轉變
Hinrich Schaefer,Sara E. Mikaloff Fletcher, Cordelia Veidt…Bruce H. Vaughn, James W. C. White
http://science.sciencemag.org/content/352/6281/80
自前工業化時期起，大氣中甲烷濃度在其他各方面的增長在1999至2006年間呈現出停滯狀態。探究其原因可能是沉積變化的影響，或者是工業或氣候敏感領域甲烷來源的暫時減少。通過分析來自冰核、所儲存的空氣以及全球檢測臺網絡的數據，我們重構了甲烷的全球歷史及其穩定的碳同位素信息。
一種盒子模型分析認為，很可能來自於化石燃料產業的熱排放下降和（或）羥基化甲烷沉積產生的變化，導致了甲烷的增長停滯。2006年後，熱排放量並沒有恢復到足以使得甲烷濃度重新開始增長，這與排放資料庫相矛盾。2006年後增長主要來源於北極以外的生物原因，同時可能更與農業而不是溼地相關。如果是這樣的話，甲烷排放的降低必須與食品生產的需求相平衡。
Consistent response of bird populations to climate change on two continents
兩大洲鳥類種群對氣候變化的一致響應
Philip A.Stephens, Lucy R. Mason, Rhys E. Green… Petr Vorisek, Stephen G. Willis
http://science.sciencemag.org/content/352/6281/84
全球氣候變化對生物多樣性構成了重大威脅。大規模分析一般集中在氣候變化對物種地理分布範圍，和物候（生態現象出現的時間）的影響。
我們利用了在歐洲和美國繁殖的鳥類豐富度的長期監測數據，分別把兩個大洲鳥類根據自1980年以來對氣候的適應程度的增加和減少，分為兩個複合種群，並計算它們的綜合種群指數。我們定義氣候變化影響指數（the Climate impact indicator， CII)為兩個類群的綜合種群指數的比例，反映了鳥類面對氣候變化時的不同命運。這兩個地區的CII都為正數，且趨勢類似。這兩個大洲中，對氣候的適應性趨勢很好地預測了種群豐富度在物物種間和空間上的變異。
Socialconflict resolution regulated by two dorsal habenular subregions in zebrafish
斑馬魚的兩個背側韁核亞區調控社會衝突的化解
Ming-Yi Chou, Ryunosuke Amo, Masae Kinoshita…Shin-ichi Higashijima, Hitoshi Okamoto
http://science.sciencemag.org/content/352/6281/87
動物遇到衝突時它們會發動攻擊並將其升級，以建立和維持社會等級。動物化解爭鬥行為以確定這種社會等級的神經基礎還不清楚。
我們在斑馬魚中發現，兩個背側韁核亞區(dHb)拮抗調控衝突的結果。失敗的經歷降低了dHb外側亞區(dHbL) –背側/中間腳間核(d/iIPN)迴路的神經傳遞。dHbL 或dHb內側亞區 (dHbM) 的沉默分別導致爭鬥中更強烈的失敗或成功傾向。這些結果表明，dHbL和dHbM包含針對衝突化解社會性攻擊的雙控制系統。
A longnoncoding RNA associated with susceptibility to celiac disease
一種長非編碼RNA與腹腔疾病易感性相關
AinaraCastellanos-Rubio, Nora Fernandez-Jimenez, Radomir Kratchmarov…Jose RamonBilbao, Sankar Ghosh
http://science.sciencemag.org/content/352/6281/91
最近的研究指出長非編碼RNA（IncRNAs）是許多重要生物過程的調節者。本文中我們報導一個長非編碼RNA Inc13的鑑定和特徵，它位於腹腔疾病相關的單倍體區，在穩態條件下抑制某些炎症基因的表達。Lnc13通過結合hnRNPD調控基因表達，hnRNPD是廣泛表達異質性核糖核蛋白（hnRNPs）的家族成員。刺激後，Inc13水平下降，因此允許上調被抑制的基因表達。來源於腹腔疾病患者的小腸活檢樣本發現Lnc13水平顯著下降，這說明Lnc13下調可能是疾病炎症發生的起因，而且，Inc13疾病相關的變異體結合hnRNPD的效率比野生型低，這幫助解釋了這些單核苷酸多態性是如何導致腹腔疾病的。
Mouseoocytes differentiate through organelle enrichment from sister cyst germ cells
小鼠通過姊妹包囊生殖細胞的細胞器富集進行卵母細胞分化
Lei Lei, Allan C. Spradling
http://science.sciencemag.org/content/352/6281/95
在多種物種中，卵母細胞與生殖細胞系包囊或合胞體相連時通過接收姊妹生殖細胞的細胞器和細胞質而開始分化。小鼠原始生殖細胞形成生殖細胞系包囊，但並不清楚包囊在卵子形成中的作用。
我們發現小鼠生殖細胞從相鄰包囊細胞接收細胞器，構建巴比阿尼氏體，並形成卵母細胞，而營養生殖細胞死亡。低水平微管依賴的轉運抑制因子選擇性阻斷細胞器移動、巴比阿尼氏體形成和卵母細胞的命運決定。包囊中膜的崩陷以及類細胞凋亡過程令人聯想起果蠅中的營養細胞傾瀉（果蠅卵子形成後期營養細胞把細胞質排向卵母細胞中，並迅速收縮的過程），這些事件與細胞器向卵母細胞中的轉入相關。我們認為在哺乳動物卵母細胞分化中細胞質和細胞器轉運所起的作用，在進化上保守而在功能上重要。
The TAM family receptor tyrosine kinase TYRO3 is a negative regulator of type 2immunity
TAM家族受體酪氨酸激酶TYRO3是2型免疫反應的負調節因子
Pamela Y. Chan, Eugenio A. Carrera Silva, Dimitri De Kouchkovsky…SouravGhosh, Carla V. Rothlin
http://science.sciencemag.org/content/352/6281/99
宿主應對多細胞寄生蟲或一系列環境物質產生的應答引發2型免疫反應。2型免疫反應儘管具有保護功能，但還會驅動過敏疾病的產生。2型免疫反應量級的調控機制還基本不清楚。這裡我們的研究顯示，遺傳刪除小鼠Tyro3編碼的酪氨酸激酶受體或功能中和人樹突細胞中該受體的直系同源蛋白，會導致2型免疫反應增強。而且，T細胞中的TYRO3 激動劑 PROS1 受到最典型的2型細胞因子白細胞介素-4的誘導。T細胞特異的Pros1敲除表型模擬了Tyro3的缺失。因此，由PROS1介導的來自適應性免疫反應的反饋涉及到固有免疫細胞上的「可變變阻器」TYRO3，以限制2型免疫反應的強度。
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