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製版 阿金
生物學
Biology
A brainwide atlas of synapses across the mouse life span
小鼠整個生命周期的全腦突觸圖譜
圖片來源：www.ed.ac.uk
（導讀 郭懌暄）突觸將神經元連接起來形成大腦環路，其分子組成控制著先天和習得行為。本研究分析了從出生到年老的小鼠大腦中50億個興奮性突觸的分子和形態多樣性。發現整個生命周期所有腦區範圍突觸組成發生持續性改變。突觸多樣性擴張產生了腦區的分化一直持續到成年早期，年老後組成改變導致去分化。大腦中突觸組的時空結構改變可能與智力、記憶、行為異常的易感性相關。[相關報導：大腦突觸圖譜誕生！或能解釋衰老為何導致智力與行為變化]
Cancer cells deploy lipocalin-2 to collect limiting iron in leptomeningeal metastasis
癌細胞利用lipocalin-2收集軟腦膜轉移中的有限鐵元素
（導讀 阿金）腫瘤微環境在癌症發展過程中發揮關鍵調控作用。本研究為了調查軟腦膜轉移瘤（LM）中腫瘤細胞克服腫瘤微環境限制的機制，對五名LM患者的腦脊液（CSF）進行了單細胞RNA測序，發現CSF中的腫瘤細胞表達了鐵結合蛋白lipocalin-2（LCN2）及其受體SCL22A17。在小鼠模型中，腫瘤細胞生長受到LCN2/SLC22A17系統的支持。該結果表明腫瘤細胞與巨噬細胞競爭鐵元素而存活下來。[論文詳細信息：
癌細胞利用鐵在腦脊液中存活]
Ancient DNA indicates human population shifts and admixture in northern and southern China
古代DNA表明中國北方和南方的人口遷移與融合
（導讀 阿金）目前對於東亞人類遺傳史的了解不甚明確。本研究獲得了來自東亞北部和南部26名古代人的全基因組數據。這些地區的遺傳分化水平在過去更高，表明新石器時代以後東亞北部人口向南部擴張，並且發生融合。而新石器時代中國大陸、東亞南部和臺灣島樣本顯示出現代個體和來自太平洋南島相關古代個體之間的明確聯繫，支持了原始南島人起源於中國南部的觀點。[相關報導：付巧妹團隊揭秘中國史前人群遷徙動態與族群源流]
Tumor-initiating cells establish an IL-33–TGF-β niche signaling loop to promote cancer progression
腫瘤起始細胞建立IL-33–TGF-β壁龕信號傳導環促進腫瘤發展
（導讀 阿金）靶向腫瘤起始細胞（TICs）與腫瘤微環境之間的相互作用是研發癌症治療的潛在方向。本研究使用鱗狀細胞癌小鼠模型發現TICs在創造適合腫瘤發展與藥物耐受性的腫瘤微環境過程中發揮關鍵作用，並且發現了一條TIC驅動的白介素-33-轉化生長因子β（IL-33-TGF-β）前饋迴路，誘導腫瘤入侵，產生藥物耐受性，並上調IL-33表達。該發現為探索癌症療法提供新思路。[論文詳細信息]
Population genetics of the coral Acropora millepora: Toward genomic prediction of bleaching
造礁珊瑚鹿角大珊瑚的種群遺傳學：珊瑚白化的基因組預測
（導讀 阿金）全球造礁珊瑚數量正在減少，各類種群對於白化響應不同。本研究生成了鹿角大珊瑚（Acropora millepora）的染色體規模基因組數據集合。研究人員在大堡礁沿岸12處礁石上收集了237份表型樣本的全基因組序列。經掃描，在熱休克共分子伴侶sacsin蛋白中檢測出白化長期選擇特徵，並在預測模型中納入213分樣本的視覺白化分數和衍生出的多基因分數。所有結果都為基於基因組學的珊瑚保護策略提供基礎。[論文詳細信息]
Autoreactivity in naïve human fetal B cells is associated with commensal bacteria recognition
人類胎兒B細胞中的自身反應性與共生細菌識別相關
圖片來源：CC Public
（導讀 阿金）抗體庫在胚胎發育階段受到限制，而新生兒血清中又包含豐富的自身抗體。為了調查這一看似矛盾的現象，本研究評估了人類胎兒肝臟、骨髓和脾臟的B細胞中450多種克隆抗體的反應性，發現胎兒早期不完全的B細胞耐受性有利於多反應性B細胞的積累。因此，受限的胎兒免疫前抗體庫含有潛在有益的自反應性先天性B細胞特異性，有利於在發育過程中清除凋亡細胞，在出生後促進腸道微生物群的形成。[論文詳細信息]
A programmable fate decision landscape underlies single-cell aging in yeast
單個酵母細胞衰老過程中中可編程的命運決定景觀
（導讀 郭懌暄）染色質不穩定和線粒體衰退在單個細胞衰老中誰佔主導仍未知。本研究發現染色質沉默和線粒體通路的相互作用使酵母在複製衰老中出現具有多個平衡狀態的表觀遺傳景觀，分別代表不同類型的衰老終末狀態。景觀結構驅動衰老中單細胞向著其中一個狀態分化，細胞命運決定發生較早且不受細胞內噪音影響。根據衰老景觀的定量模型，研究通過基因工程生成一個壽命延長的平衡狀態。[相關報導：郝楠團隊在單細胞水平揭示衰老的細胞命運選擇過程]
Site-specific glycan analysis of the SARS-CoV-2 spike
SARS-CoV-2棘突蛋白的位點特異性聚糖分析
（導讀 阿金）新冠肺炎病毒（SARS-CoV-2）疫苗的研發主要集中靶向棘突糖蛋白。本研究使用位點特異性質譜方法，揭示了重組SARS-CoV-2 突刺（S）糖蛋白免疫原上的聚糖結構，有助於繪製出跨三聚體病毒棘突蛋白的聚糖加工狀態圖譜。研究結果表明，SARS-CoV-2聚糖不同於典型宿主聚糖加工，可能有助於啟發病毒病理生物學和疫苗設計思路。[論文詳細信息]
CRISPR-CasΦ from huge phages is a hypercompact genome editor
巨型噬菌體CRISPR-CasΦ是超緊湊基因組編輯器
（導讀 阿金）CRISPR-Cas是原核生物的防禦系統。本研究描述一種僅存在於巨型噬菌體中的CRISPR-Cas系統，由~70kDa的蛋白質CasΦ和CRISPR序列組成。CasΦ使用單一活性位點進行CRISPR RNA（crRNA）加工和crRNA引導的DNA切割，以靶向外來核酸。該系統在體外、人源細胞、植物細胞內都具有活性，但其分子量只有Cas9和Cas12a的一半左右，有望成為基因編輯和DNA檢測的新型工具。[相關報導：更小的基因編輯工具！巨型噬菌體中的新CRISPR系統，有望帶來基因編輯新革命]
公共衛生
Public Health
Introductions and early spread of SARS-CoV-2 in the New York City area
紐約城SARS-CoV-2的引入和早期傳播
（導讀 郭懌暄）紐約城（NYC）是SARS-CoV-2爆發的震中之一。本研究為找到NYC大都會地區的病毒早期傳播事件，對到西奈山醫療系統治療的COVID-19患者體內的病毒進行測序。對84個不同的SARS-CoV-2基因組進行系統發生學分析，顯示存在主要來自歐洲和美國其他地區的多次、獨立的病毒輸入。本研究根據城市不同社區患者相關病毒的聚類，找到SARS-CoV-2社區傳播的證據。[相關報導：Science最新報告：紐約新冠病例主要源於歐洲]
Susceptible supply limits the role of climate in the early SARS-CoV-2 pandemic
SARS-CoV-2早期大流行中易感性限制了氣候作用
（導讀 阿金）早期證據顯示氣候可能調節新冠肺炎病毒SARS-CoV-2的傳播。本研究使用氣候依賴流行病模型，基於已知的冠狀病毒生物學，來模擬不同環境下SARS-CoV-2的流行情況。結果發現儘管天氣變化可能對病毒感染很重要，但在病原體出現的早期階段，氣候只驅動了少量流行病規模的變化。結果表明沒有有效的控制措施，在溼潤的氣候中疫情更容易暴發，而夏季也不一定會限制疫情增長。[相關報導：高溫高熱難以阻擋新冠病毒傳播，群體免疫才是驅動力]
化學
Chemistry
Molecular square dancing in CO-CO collisions
CO-CO碰撞中的分子方陣「舞蹈」
圖片來源：Science/Indiana University Libraries Moving Image Archive/C&EN
（導讀 阿金）涉及一氧化碳分子的旋轉能量轉移（RET）是解釋天體物理數據的關鍵。本研究詳細探查了兩個一氧化碳分子碰撞的分子-分子散射。使用成像技術和準經典和全量子理論，研究人員發現在碰撞過程中發生同步運動，出現類似於方陣舞蹈中「do-si-do」的運動方式，從而形成小角度偏轉以及很高的RET。而這一過程可能也會出現在其他分子-分子系統中。[論文詳細信息]
Boron-enabled geometric isomerization of alkenes via selective energy-transfer catalysis
通過選擇性能量轉移催化實現硼激活的烯烴幾何異構
（導讀 阿金）基於異構化策略從幾何結構固定的烯烴關鍵位點實現複雜聚烯烴的立體發散結構仍具挑戰。本研究報告一種通用的雙親性C3支架，可被異構化及雙向延伸。基於高效的三重能量轉移，β-硼基丙烯酸酯的選擇性異構取決於底物發色團中硼p軌道的參與。將產物中的C(sp^2)–B鍵旋轉90°可使再激發失效，並具備方向性。[論文詳細信息]
材料科學
Materials Science
Giant piezoelectricity in oxide thin films with nanopillar structure
納米柱狀結構氧化物薄膜中的巨大壓電性
（導讀 阿金）高性能壓電材料是機電傳感器和制動器的關鍵組件。本研究在鈣鈦礦氧化薄膜中形成納米柱狀區，模擬局部不均勻性，獲得了一個巨大的有效壓電係數d33,f*，f為~1098 pm/V，高居裡溫度為~450℃。而且使用的無鉛鈮酸鈉只包含納、鈮、氧三種元素。最終形成的具有納米柱狀的局域不均勻鈣鈦礦結構可為設計並優化各種功能性材料提供基礎。[論文詳細信息]
N-Aryl–linked spirocyclic polymers for membrane separations of complex hydrocarbon mixtures
N-芳基螺環聚合物用於複雜烴混合物的膜分離
（導讀 阿金）烷烴分子的蒸餾在能源領域中廣為應用，但過程耗能高，使用膜材料可避免這一缺陷。本研究製備出具有非相互連接的N-芳基螺環結構聚合物，該玻璃狀聚合物膜通過分子組合，實現輕質原油的非熱性膜分餾。研究人員觀察到小於170 daltons的碳12分子，或者沸點低於200 ℃的烷烴物種發生分子富集。該膜材料有潛力應用於蒸餾相關的節能技術。[相關報導：螺環聚合物用於烷烴的膜分離]
物理學
Physics
Second critical point in two realistic models of water
兩種現實水模型中的第二個臨界點
（導讀 阿金）有理論假設水在深度過冷條件下擁有第二個臨界點，該理論為實驗中觀測到的現象提供了熱力學一致的解釋，但目前對該理論還沒有明確的實驗證明。本研究使用直方圖重新加權計算和大型系統散射計算模擬了兩種水的分子模型：TIP4P/2005和TIP4P/Ice。計算結果表明兩種模型都在深度過冷條件下具有亞穩態液體-液體臨界點，這一臨界點與三維伊辛模普適類一致。[相關報導：水是兩種液體的最強證據：科學家發現了水的液-液相臨界點]
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