Science 一周論文導讀|2020年11月13日

審校 鄧卓 書牧 小鍋 咖喱 小勺

製版 阿金

生物學

Biology

A human cell atlas of fetal chromatin accessibility

人類胎兒細胞染色質可及性圖譜

（導讀 郭懌暄）本研究利用三層複合索引對來自53個樣本、涵蓋15種器官約80萬個單細胞的染色質可及性和基因表達進行檢測，建立了人類胎兒細胞圖譜。研究通過基因表達確定細胞類型，並對數十萬個表現出細胞類型特異的染色質可及性的候選調控元件進行分類。對譜系特異的轉錄因子，廣泛分布細胞類型的器官特異性特化及複雜性狀遺傳性的細胞類型特異性富集進行分析。[相關報導：曹俊越等描繪人類胎兒基因表達與染色質可及性圖譜]

A human cell atlas of fetal gene expression

胎兒基因表達的人類細胞圖譜

（導讀 郭懌暄）本研究建立了人類胎兒組織的基因表達和染色質可及性圖譜。研究利用三層組合索引對超過110個樣本、涵蓋15種器官的400萬個單細胞的基因表達進行測定。對數百種細胞類型和亞型進行注釋。分析集中在廣泛分布細胞類型的器官特異性特化、胎兒紅細胞生成位點以及與小鼠發育圖譜的集成。該數據為了解多種組織和細胞類型中的人類基因表達提供寶貴資源。[相關報導：基因表達圖譜和染色質可及性圖譜發布，揭示人體細胞生長發育規律]

Immune life history, vaccination, and the dynamics of SARS-CoV-2 over the next 5 years

未來5年的SARS-CoV-2免疫生活史、疫苗接種及動態變化

（導讀 王思菲）COVID-19因感染或疫苗引起的免疫應答特徵仍不明確。本研究通過簡單的流行病學模型，根據SARS-CoV-2的適應性免疫保護力及時長和疫苗及非藥物幹預之間的互作估計COVID-19未來病例的數量和時間點。發現對初次感染SARS-CoV-2和有效疫苗的免疫應答差異，使免疫景觀及重症患者負荷顯著不同，可能發生持續大流行或病毒消除。該研究結果闡明COVID-19的未來動態存在的複雜性。[論文詳細信息]

Vascular transcription factors guide plant epidermal responses to limiting phosphate conditions

維管轉錄因子引導植物表皮響應有限的磷酸鹽條件

（導讀 阿金）土壤中重要營養元素磷酸鹽的缺乏會影響植物的最佳生長，但植物根系會增加根毛密度促進養分吸收。本研究繪製出高解析度的擬南芥根系單細胞基因表達圖譜，發現TMO5/LHW靶基因響應富集在其根毛細胞中。在低磷酸鹽條件下，TMO5/LHW的異源二聚體觸發維管細胞中可移動細胞分裂素的生物合成，增加根毛密度。結果證明細胞分裂素信號傳導將表皮中的根毛響應和維管細胞中的磷酸鹽缺乏感知聯繫起來。[論文詳細信息]

Cell wall remodeling and vesicle trafficking mediate the root clock in Arabidopsis

細胞壁重塑和囊泡運輸介導擬南芥的根系形成周期信號

（導讀 阿金）擬南芥中，周期性的基因表達變化驅動側根的形成。本研究發現囊泡運輸調控因子GNOM及其抑制因子是根系周期信號的調控因子。GNOM可以調節果膠和酯化果膠的空間分布，而果膠可以介導細胞間連接。進一步研究表明，控制果膠酯化的基因也參與側根調節，果膠酯化和去酯化狀態之間的平衡影響側根生長的啟動。[論文詳細信息]

A thalamocortical top-down circuit for associative memory

丘腦皮層自上而下的關聯記憶迴路

（導讀 阿金）目前丘腦皮層在記憶中的直接通訊作用仍待闡明。本研究對小鼠聽覺皮層1丘腦突觸進行了慢性體內雙光子鈣成像。結合光遺傳、病毒追蹤、全細胞記錄和計算機模型，研究人員發現需要高階丘腦以實現聯想學習，傳遞與習得行為密切相關的記憶關聯信息。研究結果不僅識別了高階丘腦的作用，也揭示了聽覺皮層1的計算靈活性水平。[論文詳細信息]

A phosphorylation-regulated eIF3d translation switch mediates cellular adaptation to metabolic stress

磷酸化調節的eIF3d翻譯開關介導細胞適應代謝應激

（導讀 郭懌暄）細胞應激時整體蛋白合成關閉，但細胞如何重編程翻譯機制對特定基因表達尚不清楚。本研究發現人類細胞代謝應激時非經典5『帽結合蛋白eIF3d激活，該激活需要接近eIF3d帽結合口袋、CK2介導的磷酸化降低。eIF3d參與調控葡萄糖穩態的基因程序。eIF3d引導的翻譯適應對慢性葡萄糖剝奪中的細胞存活至關重要。該結果揭示了翻譯重編程調控細胞對代謝應激的應答。[論文詳細信息]

Neuropilin-1 facilitates SARS-CoV-2 cell entry and infectivity

Neuropilin-1促進SARS-CoV-2侵入細胞並提高感染力

（導讀 王思菲）本研究發現能與Furin蛋白酶剪切底物結合的神經纖毛蛋白-1（NRP1）能顯著增強SARS-CoV-2的感染力，NRP1單克隆封閉抗體可以阻斷此作用。改變furin切割位點的SARS-CoV-2突變株的感染力不依賴NRP1。COVID-19患者遺體的嗅上皮病理分析發現SARS-CoV-2感染的NRP1陽性細胞面向鼻腔。該研究結果提供了對SARS-CoV-2感染性的深刻見解，並確立抗病毒幹預的潛在靶標。[相關報導：兩篇《科學》揭示：新冠病毒感染性強，原來另有關鍵因素]

Neuropilin-1 is a host factor for SARS-CoV-2 infection

Neuropilin-1是SARS-CoV-2感染的宿主因子

（導讀 阿金）SARS-CoV-2通過病毒刺突蛋白（S）附著並進入宿主細胞，宿主furin蛋白酶會將全長前體S糖蛋白剪切成多肽S1和S2。S1 C端CendR基序結合細胞表面神經纖毛蛋白-1（NRP1）和NRP2受體。本研究使用X射線晶體學和生化方法揭示了S1 CendR基序直接結合細胞表面的NRP1受體。通過RNA幹擾或選擇性抑制劑可阻斷該相互作用，降低病毒進入和感染性。因此NRP1是新冠病毒感染的宿主因子，有潛力成為治療靶點。[論文詳細信息]

Prebiotic synthesis of cysteine peptides that catalyze peptide ligation in neutral water

中性水中，半胱氨酸肽段的前生物合成可催化肽段間的連接

（導讀 阿金）既有理論認為，在生命起源之初，半胱氨酸無法通過Strecker反應被合成出來。本研究報告一條高產率的半胱氨酸前生物合成途徑：通過腈激活的脫氫丙氨酸合成，可以將絲氨酸轉化為半胱氨酸。此外，N-乙醯半胱氨酸可以催化肽段之間的連接，將α-氨基腈與蛋白原胺類偶聯起來。這種水溶液中的反應表明，在生物前肽的形成過程中，半胱氨酸既是前體，也是催化劑。[相關報導：半胱氨酸對於早期生命形成有重要意義]

行星科學

Planetary Science

Hydrogen escape from Mars is driven by seasonal and dust storm transport of water

季節性和沙塵暴驅使水分逃逸出火星

（導讀 阿金）火星上曾經豐沛的水分最終流失入太空中，從而讓火星成為寒冷乾燥的星球。本研究分析了火星大氣與揮發物演化（MAVEN）軌道飛行器的觀測數據，發現在火星的季節性和全球沙塵暴期間，塵埃會裹挾水蒸氣上升至上層大氣中，被大氣中的離子轟擊分解成原子氫。研究人員計算出這種水分運輸方式主導如今的原子氫流失入太空中，影響火星氣候的演化。[論文詳細信息]

Astronomical context of Solar System formation from molybdenum isotopes in meteorite inclusions

隕石包體中鉬同位素揭示太陽系形成的天文學背景

（導讀 阿金）隕石中富Ca-Al包體（CAIs）是太陽系中形成的最初固體，為恆星形成和太陽系形成研究提供重要信息。本研究表明CAIs中特有的鉬同位素組成幾乎覆蓋了在原行星盤中形成的所有物質的組成範圍，由此推測CAIs形成的時候正值太陽從原恆星轉變成原主序星的恆星形成階段。該結果暗示太陽和太陽系是在不到20萬年時間內形成的。[論文詳細信息]

其他

【Materials-材料】Constrained minimal-interface structures in polycrystalline copper with extremely fine grains

極細晶粒多晶銅中的約束最小界面結構

（導讀 阿金）金屬常以多晶固體形式存在，因其晶界而具備熱力學不穩定性，加熱或者改變晶粒的亞穩態可以消除晶界。本研究發現極細晶粒純銅的亞穩態不同類型。當把晶粒尺寸縮小到幾納米之後，多晶中的晶界演變成三維最小界面結構，這種施瓦茲晶體結構非常穩定，可防止晶粒粗化。且實驗製備的多晶樣品還在理論閾值附近展現出一定強度。[論文詳細信息]

【Physics-物理】Nano-acoustic resonator with ultralong phonon lifetime

具有超長聲子壽命的納米諧振器

（導讀 阿金）機械諧振器內的能量衰減時長是許多精準計量應用的關鍵。本研究測量了具有微波頻率的矽納米空腔的聲子壽命。使用脈衝雷射激發該空腔的共焦光學模式，在單聲子靈敏度下測試了低至毫開爾文溫度的內聲學模式，其聲子壽命τph,0≈1.5秒，而相干時長為τcoh,0≈130微秒。這些納米級結構為理解材料量子噪聲的起源提供途徑，並有潛力用於檢測各種量子力學坍塌模型。[論文詳細信息]

【Engineering-工程】Stretchable distributed fiber-optic sensors

可拉伸的分布式光纖傳感器

（導讀 阿金）基於二氧化矽的分布式光纖傳感器（DFOS）系統可用作感知不可延展結構中應力、壓力、震動、加速度、溫度和溼度的強大工具。本研究研發出一種將彈性光導並行組裝的傳感器，製備出的可伸縮DFOS能夠辨別並測量機械形變的位置、幅度和模式（拉伸、彎曲或者壓迫），並且通過可伸縮DFOS集成無線手套實現多位置去耦和多模式形變去耦。[相關報導：賜予機器人新感覺的皮膚傳感器]

期刊推薦與徵稿

MDPI 專刊徵稿 | Sensors: 中國先進傳感器2020–2021

@MDPI 開放獲取出版

Genome Biology特刊徵稿：長讀測序的應用與發展

@BMC科研永不止步

太陽能電池研究新進展｜ FOE虛擬專刊

@高教學術

本周值得讀·論文推薦

晚餐太晚、不吃早餐可能引起「蛋白尿」；頭禿元兇「真面目」首次被揭穿；超冷水液-液轉變過程首次被實驗證實｜本周值得讀 · 論文推薦

@領研網

— End —

"領研網"上的期刊可以訂閱啦！

都有哪些期刊？

來看看我們前三期期刊介紹

# 本周值得讀的論文系列 #

11 月 14 日：吃核桃等堅果能改善精子質量，有益生育；用十億個單擺，尋找暗物質；打開正經圖片為什們能看到一張色情圖片？

11 月 7 日：高脂飲食竟能拯救衰竭心臟；樂觀的人，記憶力會更好哦；感覺到冷別硬扛，小心骨骼受損

10 月 31 日：高溫導致男性不育的原因終於弄清楚了；這一次，是真的確定月球上有水！

10 月 24 日：養寵物的人更易抑鬱焦慮，貓奴表現最明顯？是什麼阻止了論文評審機制的改進？睡眠不足6小時很傷腎

10 月 17 日：一個隱藏了30多年的DNA片段，才是決定男性性器官形成的真正「開關」；動漫角色也可以用人臉識別了