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Vol 352, Issue 6291
審校：史靜雯 楊柳 魏若妍 譚坤
Systems proteomics of liver mitochondria function
肝線粒體功能的系統蛋白質組學
翻譯：譚坤
Evan G. Williams, Yibo Wu, PoojaJha…Ruedi Aebersold, Johan Auwerx
http://science.sciencemag.org/content/352/6291/aad0189
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近期包括SWATH-MS(Sequential Window Acquisition of all Theoretical Mass Spectra) 在內的定量蛋白質組學方法的改善，讓對不同隊列的蛋白質進行大規模的、可重複的測量成為可能。結合基因組學、轉錄組學等其他技術，跨組學數據集可被迅速獲取並可用於廣泛分子互動網絡的詳細研究。我們通過基因組、轉錄組、蛋白質組和代謝組檢測了 386 只 BXD 小鼠參考種群的線粒體與肝臟代謝之間的聯繫。實驗證實了遺傳變異與轉錄、蛋白質、代謝產物和表型的聯繫。其中Cox7a2l 的序列變異改變其蛋白質的活性，轉而導致線粒體超級複合體形成的下遊差異。這些數據證實了蛋白質組現在已經可被綜合定量分析，成為對轉錄組、基因組、代謝組學的關鍵補充，讓我們在性狀分析上更進一步。
Deeperpenetration of large earthquakes on seismically quiescent faults
大地震對地震靜止斷層的更深層貫穿
（圖片來源：http://www.berkeley.edu/news/media/releases/2009/07/09_tremors.shtml）
翻譯：劉小鷗
Junle Jiang,Nadia Lapusta
http://science.sciencemag.org/content/352/6291/1293
許多曾發生過大地震的主要走滑斷層為何會在震間期沉默是個存在已久的謎團。一些小型地震被認為至少會在孕震區底部發生，更深層的抗震變形導致荷載集中於此。我們認為，缺少此類集中的微震活動性表明在過去大型地震中存在穿過孕震區的深層破裂。我們的斷層行為數值模擬及最近主要事件的監測支持該結論。我們的模型表明，位於南加州聖安德列斯斷層上發生的1857年特瓊堡大地震貫穿至孕震區下至少3至5千米。我們的發現表明該類深層破裂可能發生於其它主要斷層段，潛在地增加了相關地震災害。
Quantum spindynamics and entanglement generation with hundreds of trapped ions
量子自旋動力學與數百勢阱離子的糾纏產生
（圖片來源：http://science.sciencemag.org/content/352/6291/1297.full）
翻譯：劉小鷗
Justin G.Bohnet, Brian C. Sawyer, Joseph W. Britton…Michael Foss-Feig, John J. Bollinger
http://science.sciencemag.org/content/352/6291/1297
自旋模型的量子模擬能夠為難以使用或無法使用傳統電腦研究的問題提供了求解的機會。勢阱離子是一種已建立的量子模擬平臺，但只有少於 20 個離子的系統已經證明存在量子關聯。我們研究了產生於潘寧阱 9Be+ 離子二維陣列中精心設計的均勻Ising 相互作用的量子自旋動力學。我們直接觀測了4.0 ± 0.9分貝的光譜放大，驗證了達到219個離子自旋擠壓態中的量子糾纏，同時觀測了符合超擠壓態的具有非高斯統計的狀態。與從頭計算理論良好的一致性（包括相互作用與退相干）為通常經典方法難以解決的、具有變程相互作用的橫場Ising模型模擬奠定了基礎。
A highly efficient directional molecular white-light emitter driven by a continuous-wave laser diode
連續波雷射二極體驅動的高效率定向分子白光發射器
翻譯：李衛勝
Nils W. Rosemann,Jens P. Eu?ner, Andreas Beyer…Stefanie Dehnen, Sangam Chatterjee
http://science.sciencemag.org/content/352/6291/1301
通過優化發射光譜或顏色和發射特性，定製光源已經有了非常先進的技術和科學的進步。我們驗證了基於廉價的、低功耗連續波紅外雷射二極體驅動的非線性過程的有效頻譜寬波段和高度定向暖白光發射器。非線性介質是從普遍存在的資源中獲取的無對稱性、類金剛石簇分子構成的一種特殊設計的無定形材料。光譜的可見部分類似於一個2900K滷鎢燈的顏色，同時保留了驅動雷射器的優越光速散度。這種用於節能型最先進的半導體雷射器的方法，能夠互補用於取代高光輝的白熾燈白光發射器的發光二極體的技術。
Nativefunctionality in triple catalytic cross-coupling: sp3 C–H bonds as latentnucleophiles
本地功能三催化交叉偶聯：sp3 C－H鍵作為潛在的親核試劑
翻譯：雷文茜
Megan H. Shaw,Valerie W. Shurtleff, Jack A. Terrett, James D. Cuthbertson, David W. C.MacMillan
http://science.sciencemag.org/content/352/6291/1304
有機分子中普遍存在的sp3 C–H鍵作為過渡金屬轉換交叉偶聯反應中潛在的親核試劑等價物，對其的使用具有大幅簡化有機化學中合成工作的潛力，同時可以繞開底物的活化步驟。通過將光氧化還原介導的氫原子轉移機制（HAT）和鎳的催化作用聯合，我們研發出了一種高選擇性的廣義 C–H 芳基化方法，這種方法可以活化大量的 C–H 鍵作為交叉偶聯的原始HAT功能化控鍵。這種溫和的方法運用了一種可調節HAT催化劑，這種催化劑表現出基於焓和鍵極化考量的在循環和非循環體系中選擇性功能化α-氨基和α-氧 sp3 C–H鍵的可預測的反應模式。
Fifth-order susceptibility unveils growth ofthermodynamic amorphous order in glass-formers
五階極化率揭示玻璃態結構中熱力學無定型態的增長
翻譯：張一帆
S. Albert, Th. Bauer, M. Michl…C. Wiertel-Gasquet,F. Ladieu
http://science.sciencemag.org/content/352/6291/1308
玻璃態在日常生活和技術中無處不在。然而，物質產生這種狀態的微觀機制仍受到爭議：玻璃態被視為僅僅是高粘度的液體，或是由向剛性轉變的過程中真實的熱力學相變所致的現象。我們發現，第三和第五階極化率為這一長期的爭論提供了一個明確的答案。在對過冷甘油和碳酸丙烯酯的一致性高精度非線性介質的實驗演示中，我們發現了有力支持基於熱力學無定型態理論的現象。此外，降低溫度時，我們發現玻璃態生長瞬時域是緊湊的，也就是說，它們的分形維度df=3。因此玻璃化轉變可以代表一類不同於典型二階相變的、df < 3的臨界現象。
Rapid carbon mineralizationfor permanent disposal of anthropogenic carbon dioxide emissions
利用快速碳礦化永久性清除人為二氧化碳排放
翻譯：侯俊濤
Juerg M.Matter, Martin Stute, Sandra Ó. Snæbjörnsdottir, Eric H. Oelkers, Sigurdur R.Gislason, Edda S. Aradottir, Bergur Sigfusson, Ingvi Gunnarsson, HolmfridurSigurdardottir, Einar Gunnlaugsson, Gudni Axelsson, Helgi A. Alfredsson,Domenik Wolff-Boenisch, Kiflom Mesfin, Diana Fernandez de la Reguera Taya,Jennifer Hall, Knud Dideriksen, Wallace S. Broecker
http://science.sciencemag.org/content/352/6291/1312
碳捕獲與儲存（Carbon captureand storage，CCS）是一種使全球經濟「脫碳化」的解決方案。這一方案成功依賴於安全並永久性地儲存CO2的能力。本研究首次論證了一種永久性清除方法——將CO2轉化為玄武巖中對環境無害的碳酸鹽礦物。我們發現，在冰島的CarbFix，超過95%的被注入的CO2在2年內礦化為碳酸鹽礦物。這一結果不同於以往的共識：將CO2固定為地質儲庫中的碳酸鹽需要幾百至數千年時間。因此我們的結果證明，利用礦化作用安全長期地儲存人為的二氧化碳排放遠遠快於先前的假設。
Top-down cortical input during NREM sleep consolidates perceptual memory
NREM期間自上而下的皮質輸入鞏固知覺記憶
翻譯：吳倩
D. Miyamoto, D. Hirai, C. C. A. Fung…A. Yamanaka, M. Murayama
http://science.sciencemag.org/content/352/6291/1315
在觸覺中，長距離皮質內自上而下的軸突投射對處理感覺信息是非常關鍵的。但是這些投射對睡眠依賴的長期記憶鞏固的調節作用尚不得而知。在睡眠期間，我們改變了從高階皮質到感覺皮層自上而下的輸入，檢測了在之前清醒紋理感知期間所獲得記憶的鞏固程度。老鼠習得新的紋理並在睡眠期間以及得以鞏固。在非快速動眼睡眠（NREM）的第一小時，從第二運動皮質（M2）到初級軀體感覺皮質（S1）自上而下投射軸突的光遺傳學抑制，損害了S1神經元的睡眠依賴再生和記憶鞏固。在NREM和睡眠剝奪狀態下，閉合迴路異步或同步M2-S1共激活，分別減少或延長了記憶保持。因而，在NREM期間自上而下的皮質信息流是感知記憶鞏固所必需的。
Cell-specific restoration of stimulus preference after monoculardeprivation in the visual cortex
視覺皮層單眼剝奪後刺激偏好的細胞特異性恢復
Active neurons of the visual mouse cortex at changed sensory stimuli
翻譯：吳倩
Tobias Rose, Juliane Jaepel, Mark Hübener, Tobias Bonhoeffer
http://science.sciencemag.org/content/352/6291/1319
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單眼視覺剝奪引起視覺皮層的神經元響應明顯向可視眼一側轉移，並伴隨功能和結構的突觸重構。這一轉移是可逆的，但是並不知道恢復是發生在單個神經元水平還是神經元群體水平。在重複進行主導眼(OD)可塑性的數月時間裡，我們使用Ca2+比例成像跟蹤小鼠視覺皮層同一興奮層2/3神經元的活性。在多數神經元中，我們觀察到了朝向可視眼的明顯轉變。然而，在恢復雙眼視覺期間，這些細胞忠實返回了之前剝奪視覺的主導眼（OD）。並且，最初的神經網絡關聯結構也很大程度上恢復了，這說明雖然存在明確的經歷依賴可塑性，功能連通性依然可能恢復。
Prospectiverepresentation of navigational goals in the human hippocampus
人類海馬中導航目標的前瞻性表徵
（圖片來源：http://science.sciencemag.org/content/352/6291/1323.full）
翻譯：劉小鷗
Thackery I.Brown, Valerie A. Carr, Karen F. LaRocque…Jeremy N. Bailenson, Anthony D.Wagner
http://science.sciencemag.org/content/352/6291/1323
未來的心理表徵是目標導向行為的一個基本組成。計算及動物模型突出了海馬中的前瞻空間編碼是模擬未來事件的一種可能機制，該機制由與前額皮質的互相作用介導。我們使用全腦高解析度功能磁共振成像與多體素模式分類，測試了人類海馬與相關的皮質結構是否支持導航目標的前瞻性表徵。結果證明，參與隨後導航未來目標及位於路程中間的地點的海馬活動模式編碼，與軌跡特異性模擬一致。海馬目標表徵的強度與前額、內側顳葉及內側頂葉皮層中目標相關編碼共變。這些數據共同表明在目標導向的規划過程中，海馬-皮質網絡支持著導航事件的前瞻模擬。
Oligodendrocyte heterogeneity in the mouse juvenile and adult central nervoussystem
幼年和成年小鼠中樞神經系統中少突膠質細胞的異質性
翻譯：趙紅蕾
Sueli Marques, Amit Zeisel, Simone Codeluppi…StenLinnarsson, Gonçalo Castelo-Branco
http://science.sciencemag.org/content/352/6291/1326
少突膠質細胞被認為是中樞神經系統（CNS）中的一種功能同質性細胞。我們對幼年和成年小鼠CNS的10處少突膠質細胞系的5072個細胞進行了單細胞RNA測序。確認了十三種不同的種類，其中12種表現出從Pdgfra+的少突膠質前體細胞（OPCs）到不同的成熟少突膠質細胞的連續性。在幼鼠的CNS中，分化的起始階段是相似的，而在成鼠大腦的特定區域，少突膠質細胞亞群會富集。新形成的少突膠質細胞在成年鼠的CNS中被檢測到，響應複雜的動力學習。另一種與OPCs不同的Pdgfra+細胞，在血管中被找到。我們的研究揭示了少突膠質細胞分化和成熟的動力學，在轉錄水平上將它們解偶聯，突出了CNS中少突膠質細胞的異質性。
Structural basis of transcription activation
轉錄激活的結構基礎
翻譯：趙紅蕾
Yu Feng, Yu Zhang, Richard H. Ebright
http://science.sciencemag.org/content/352/6291/1330
II類轉錄激活因子是通過結合在與核心啟動子重疊的DNA位點上，刺激RNA聚合酶（RNAP）-啟動子封閉複合物向有催化能力的RNAP-啟動子開放複合物變構轉換而發揮功能的。本文中，我們報導了一個完整的細菌II類轉錄激活複合物的4.4埃晶體結構。該結構包括嗜熱菌（Thermus thermophiles）轉錄激活蛋白TTHB099 （TAP）[大腸桿菌代謝激活蛋白（CAP）同源物]，嗜熱菌的RNAP σA全酶，一個II類TAP-依賴的啟動子和一個核糖四苷酸引物。此結構揭示了負責轉錄起始的RNAP全酶和DNA之間的相互作用，及負責轉錄激活的TAP和RNAP全酶之間的相互作用。結構表明，TAP通過和RNAP全酶之間簡單的、黏連的、穩定的蛋白-蛋白相互作用刺激構象改變。
Capture of a third Mg2+ is essential for catalyzing DNA synthesis
捕獲第三個鎂lizi對催化DNA合成至關重要
翻譯：譚巧珠
Yang Gao, Wei Yang
http://science.sciencemag.org/content/352/6291/1334
普遍認為酶-底物（ES）複合物包含催化所需要的所有分子，通過原子、質子和電子重排轉換成產物。然而，我們發現DNA合成不會發生在完全組裝的結合兩個經典金屬離子的DNA 聚合酶-DNA-脫氧核糖核苷三磷酸鹽複合物中。利用時間分辨的X射線晶體學，我們發現磷醯轉移反應僅發生在ES複合物捕獲第三個二價陽離子後，而該二價陽離子並不與酶相互作用。結合第三個陽離子與本底的ES複合物並不兼容，需要ES被熱激活才能進入。有可能是第三陽離子為DNA合成突破了最終的能量屏障。
Targeting of cancer neoantigens with donor-derived T cell receptor repertoires
通過供體來源的T細胞受體庫靶向癌症新抗原
翻譯：雷文茜
Erlend Strønen,Mireille Toebes, Sander Kelderman…Johanna Olweus, Ton N. Schumacher
http://science.sciencemag.org/content/352/6291/1337
越來越多的證據表明臨床有效的癌症免疫療法是受T細胞對DNA突變衍生的新抗原反應所驅動的。然而在大量的預測新抗原中，只有一小部分可以被自體病人的T細胞所識別，因此對擴大新抗原特異性T細胞響應手段的研究非常吸引人。我們發現來自健康供血者的幼稚性T細胞庫為新抗原特異性T細胞提供了來源，對來自三位病人共57個預測的人類白細胞抗原（HLA）- A*02:01結合表位中的11種具有響應性。很多T細胞活性涉及到在體內病人自體腫瘤浸潤性淋巴細胞所忽略的表位。最後，利用從供體來源的T細胞中鑑定出的T細胞受體重定向T細胞，可以有效識別病人來源含有相關突變的黑素瘤細胞，這種方法為癌症免疫治療中使用諸如此類的「外源性」免疫響應提供了理論支持。
Zebrafish models of idiopathic scoliosislink cerebrospinal fluid flow defects to spine curvature
斑馬魚特發性脊柱側凸模型將腦脊液流動缺陷與脊柱彎曲聯繫起來
翻譯：寧葉
D. T. Grimes, C. W. Boswell, N. F. C.Morante, R. M. Henkelman, R. D. Burdine, B. Ciruna
http://science.sciencemag.org/content/352/6291/1341
特發性脊柱側凸影響了全世界3%的兒童，但是導致這種脊柱畸形的機理仍不清楚。這裡我們發現，特發性脊柱側凸的一個可靠發育模型——斑馬魚ptk7突變體，其室管膜細胞纖毛髮育和腦脊液流動具有缺陷。在可運動的有纖毛細胞譜系中通過轉基因重新引入Ptk7阻止了ptk7突變體中的脊柱側凸，而多個互相獨立的纖毛運動基因的突變產生特發性脊柱側凸表型。我們在斑馬魚脊柱形態發生中確定了一個運動纖毛的有限發育窗口。值得注意的是，在脊柱側凸出現後恢復纖毛的運動性，可以阻斷脊柱彎曲的進一步發展。總之，我們的結果表明纖毛驅動的腦脊液流動在脊柱發育中具有重要作用，腦脊液流動的異常情況是特發性脊柱側凸背後的生物學原因，提示可以進行無創治療性幹預，預防嚴重的脊柱側凸。
The histone H3.3K36M mutation reprogramsthe epigenome of chondroblastomas
組蛋白H3.3的K36M突變重塑了軟骨母細胞瘤的表觀基因組
翻譯：寧葉
Dong Fang, Haiyun Gan, Jeong-HeonLee…Jennifer J. Westendorf, Zhiguo Zhang
http://science.sciencemag.org/content/352/6291/1344
90%以上的軟骨母細胞瘤在組蛋白H3變異體H3.3中含有一個36位賴氨酸被甲硫氨酸替代 (K36M)的雜合突變。這裡我們發現，在軟骨母細胞瘤和具有相同遺傳突變的軟骨細胞中，由於至少兩個H3K36甲基轉移酶——MMSET 和SETD2——受到了H3.3K36M突變體蛋白的抑制，H3K36甲基化出現了全局性降低。H3.3K36M 細胞中表達水平改變以及H3K36二甲基化和三甲基化改變的基因在癌症通路中出現富集。此外，H3.3K36M軟骨細胞表現出癌細胞的若干特徵，包括細胞集落形成能力增強、對細胞凋亡產生抵抗以及細胞分化的缺陷。因此，H3.3K36M蛋白重塑了H3K36的甲基化景觀，並且在一定程度上通過改變癌症相關基因的表達，促進了腫瘤發生。
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