Science 等期刊一周論文導讀

審校：半夏 吳蘭 趙維傑

生態學

Ecology

Land-use intensification causes multitrophic homogenization of grassland communities

土地集約利用導致草地群落的同質化

Martin M. Gossner, Thomas M. Lewinsohn, Tiemo Kahl…Wolfgang W. Weisser & Eric Allan

http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7632/full/nature20575.html

（導讀 譚坤） 土地集約利用是生物多樣性喪失的重要驅動力，包括當地生物多樣性的降低，和大範圍的生物同質化（β-多樣性的降低）。本文分析了草地數據集，發現集約化土地利用，會持續影響β-多樣性產生，導致土壤微生物、真菌病原體、植物和節肢動物的同質化。

Abstract

神經生物學

Neuroscience

Midbrain dopamine neurons control judgment of time

中腦多巴胺神經元控制時間判斷

Sofia Soares, Bassam V. Atallah, Joseph J. Paton

http://science.sciencemag.org/content/354/6317/1273

（導讀 雷文茜） 人類對時間的不同判斷被認為與中腦多巴胺神經元有關，但確切的直接聯繫未被證明。本研究發現在小鼠體內，利用藥物抑制多巴胺神經元會降低小鼠對時間的感知程度，並且多巴胺神經元會編碼時間估計的相關信息。研究證實中腦多巴胺神經元影響生物體對時間的判斷。

Abstract

Dopamine neurons encode performance error in singing birds

鳴禽的多巴胺神經元編碼表現誤差

Vikram Gadagkar, Pavel A. Puzerey, Ruidong Chen, Eliza Baird-Daniel, Alexander R. Farhang, Jesse H. Goldberg

http://science.sciencemag.org/content/354/6317/1278

（導讀 董堃） 許多行為是通過對比實際表現和內在目標，，在不斷試錯中學會的，然而表現評估的神經機制仍然尚未確定。本研究通過在斑胸草雀體內記錄基底神經節投射的多巴胺能神經元活動，發現其放電與否和接收歌聲、預期間的比較結果有關，這為研究強化學習的心理預期理論提供了基礎。

Abstract

Mind the gap: Neural coding of species identity in birdsong prosody

沉默時間間隔：鳴禽韻律中用以物種身份識別的神經編碼

Makoto Araki, M. M. Bandi, Yoko Yazaki-Sugiyama

http://science.sciencemag.org/content/354/6317/1282

（導讀 韓宇） 鳴禽幼鳥僅向同種成鳥學習聲音特徵的機制尚未可知。本研究發現，斑胸草雀聽覺皮層中有一種編碼音節間沉默時間間隔的神經元，不同於音節形態編碼神經元，其先天的時間編碼與行為學習共同保證了同種間的聲音學習和交流。

Abstract

進化生物學

Evolotional Biology

Transient compartmentalization of RNA replicators prevents extinction due to parasites

RNA複製子的瞬時區室化防止其被「寄生蟲」取代

Shigeyoshi Matsumura, ádám Kun, Michael Ryckelynck…E?rs Szathmáry, Andrew D. Griffiths

http://science.sciencemag.org/content/354/6317/1293

圖片來源：sciencemag

（導讀 韓宇） 分子複製子的出現可能是生命起源中的關鍵一步，但可能被複制更快的「寄生性複製子」突變形式取代。本研究表明，原始細胞前身的瞬時區室化足以防止所有區室都被寄生性突變接管，從而為生命的形成提供了機會。

Abstract

Ecological speciation of bacteriophage lambda in allopatry and sympatry

λ噬菌體的同域性和異域性物種形成

Justin R. Meyer, Devin T. Dobias, Sarah J. Medina, Lisa Servilio, Animesh Gupta4, Richard E. Lenski

http://science.sciencemag.org/content/354/6317/1301

（導讀 嚴冰） 同域性物種形成（Sympatric speciation）一直比異域性物種形成（Allopatric speciation）更難理解。本文分別在兩種大腸桿菌的單獨或混合體系中培養λ噬菌體，發現在單宿主環境（同域）和雙宿主環境（異域）下，λ噬菌體都可以進化形成新的物種，且二者難易度沒有明顯差別。

Abstract

The genomic landscape of rapid repeated evolutionary adaptation to toxic pollution in wild fish

能夠快速進化適應毒性污染的野生魚類基因組形貌

Noah M. Reid, Dina A. Proestou, Bryan W. Clark…Douglas L. Crawford, Andrew Whitehead

http://science.sciencemag.org/content/354/6317/1305

（導讀 郭思瑤） 亞特蘭大河口中的鱂魚種群快速適應了正常情況下致死水平的污染。通過384條鱂魚的全基因組和轉錄組分析，研究人員發現鱂魚的基因組具有很高的多樣性，其中芳香烴受體信號通路是決定進化的主要位點，而通路中不同基因對應著對不同污染物的適應。

Abstract

表觀生物學

Epigenetics

m6A modulates neuronal functions and sex determination in Drosophila

M6A調節果蠅的神經功能和性別決定

Tina Lence, Junaid Akhtar, Marc Bayer…Mark Helm & Jean-Yves Roignant

http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7632/full/nature20568.html

（導讀 譚坤） N6甲基化腺嘌呤RNA（M6A）是脊椎動物中廣泛存在的mRNA修飾形式，它可以調控mRNA剪切等轉錄後調節過程。本文識別出了果蠅中M6A複合體的新的亞單位，並證明複合體可以以核蛋白YT521-B為主要下游效應器發揮功能，調節果蠅的性別決定和神經功能。

Abstract

m6A potentiates Sxl alternative pre-mRNA splicing for robust Drosophila sex determination

m6A在健康果蠅的性別決定中增強Sxl前體mRNA的可變剪接作用

Irmgard U. Haussmann, Zsuzsanna Bodi, Eugenio Sanchez-Moran, Nigel P. Mongan, Nathan Archer, Rupert G. Fray & Matthias Soller

http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7632/full/nature20577.html

圖片來源：nature

（導讀 韓宇） 真核細胞mRNA的m6A是最常見的結構修飾過程。本研究發現m6A及其讀碼蛋白YT521-B可以調控果蠅中雌性Sxl基因的可變剪接，進而調節基因的表達水平和性別決定。

Abstract

結構生物學

Structural Biology

Designed proteins induce the formation of nanocage-containing extracellular vesicles

人工設計的蛋白質誘導含納米籠的胞外囊泡的形成

J?rg Votteler, Cassandra Ogohara, Sue Yi, Yang Hsia, Una Nattermann, David M. Belnap, Neil P. King & Wesley I. Sundquist

http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7632/full/nature20607.html

（導讀 宋伊夢） 本研究設計了一種自組裝的「封套蛋白納米籠（EPN）」，它們能以類似某些病毒的方式，指導自身從人類細胞內通過小囊泡釋放至胞外,其相關功能可通過對蛋白不同結構域的序列設計實現。本研究證實，通過設計合成的蛋白質可以作為生物混合材料，實現複雜的生物功能。

Abstract

分子生物學

Molecular Biology

Capturing pairwise and multi-way chromosomal conformations using chromosomal walks

用染色體步移法捕捉成對和多途徑的染色體構象

Pedro Olivares-Chauvet, Zohar Mukamel, Aviezer Lifshitz, Omer Schwartzman, Noa Oded Elkayam, Yaniv Lubling, Gintaras Deikus, Robert P. Sebra & Amos Tanay

http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7632/full/nature20158.html

（導讀 韓宇） 染色體中的環錨定拓撲結構域（TAD）在細胞間和種間均高度保守，但這些配對環是否協同構建了染色體高階組織結構，人們仍不得而知。本文通過構象捕捉實驗，用染色體步移方法對高階組織結構進行研究，結果表明，染色體區域、TAD及內TAD均油配對接觸區所驅動。

Abstract

生物醫學

Biomedical Science

β-cell–mimetic designer cells provide closed-loop glycemic control

模擬β細胞的人造細胞提供閉合迴路式血糖控制療法

Mingqi Xie, Haifeng Ye, Hui Wang, Ghislaine Charpin-El Hamri, Claude Lormeau, Pratik Saxena, J?rg Stelling, Martin Fussenegger

http://science.sciencemag.org/content/354/6317/1296

（導讀 韓宇） 糖尿病導致血糖水平長期失調。本研究對人體細胞進行改造，將介導糖酵解的鈣離子內流與控制治療性轉入基因表達的興奮-轉錄系統相偶聯，從而檢測葡萄糖濃度並做出相應調節。人造細胞控制了糖尿病小鼠的葡萄糖水平，提供了一種診療結合的糖尿病新療法。

Abstract

Gamma frequency entrainment attenuates amyloid load and modifies microglia

γ光信號減輕澱粉樣蛋白沉澱並重塑小膠質細胞

Hannah F. Iaccarino, Annabelle C. Singer, Anthony J. Martorell…Edward S. Boyden & Li-Huei Tsai

http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7632/full/nature20587.html

（導讀 董堃） 在多種神經系統疾病中觀測到了γ振蕩的異常，然而其與細胞病理的關係仍然未知。本研究在阿茨海默症小鼠模型中通過光遺傳手段確認，頻率為40Hz的γ光振蕩可以通過無創手段減輕小鼠腦中已經形成的的Aβ蛋白沉積，這為治療阿茨海默症帶來新希望。

Abstract

S-2-hydroxyglutarate regulates CD8+ T-lymphocyte fate

S-2-羥基戊二酸調控CD8 + T淋巴細胞命運

Petros A. Tyrakis, Asis Palazon, David Macias…Ananda W. Goldrath & Randall S. Johnson

http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7632/full/nature20165.html

（導讀 安定） 本研究在小鼠中發現，2-羥基戊二酸（2-HG），尤其是S-2-HG會在受體激活的T細胞中累積，累積的S-2-HG可以增強CD8+ T細胞在體內的增殖、維持和抗腫瘤能力。可見，S-2-HG是連接著周圍環境和免疫功能的免疫代謝角色。

Abstract

Mitochondrial replacement in human oocytes carrying pathogenic mitochondrial DNA mutations

對攜帶致病性線粒體DNA突變人類卵母細胞線粒體替換

Eunju Kang, Jun Wu, Nuria Marti Gutierrez…Paula Amato & Shoukhrat Mitalipov

http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7632/full/nature20592.html

（導讀 雷文茜） 母系遺傳線粒體突變疾病會對兒童造成嚴重影響，線粒體替代技術（MRT）成為在潛在療法。本研究利用紡錘體移植法成功將大部分捐獻者線粒體DNA穩定保留在早期胚胎細胞中，並確定了二者相容性的主要因素。研究為未來選擇匹配度更高的線粒體DNA捐獻者提供了思路。

Abstract

Intronic polyadenylation of PDGFRα in resident stem cells attenuates muscle fibrosis

幹細胞中PDGFRα的基因內多聚腺苷酸化變體抑制肌肉纖維化

Alisa A. Mueller, Cindy T. van Velthoven, Kathryn D. Fukumoto, Tom H. Cheung & Thomas A. Rando

http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7632/full/nature20160.html

圖片來源：nature

（導讀 雷文茜） 血小板衍生生長因子（PDGF）過度激活會導致纖維化組織形成，損害肌肉修復過程。本研究發現在小鼠中，纖維祖細胞和脂肪祖細胞中表達的一種截短形式的PDGF受體（PDGFRα）可以抑制PDGF信號的傳遞，阻止纖維化組織形成。

Abstract

Microcins mediate competition among Enterobacteriaceae in the inflamed gut

小菌素在腸道發炎時調節腸桿菌間的競爭

Martina Sassone-Corsi, Sean-Paul Nuccio, Henry Liu, Dulcemaria Hernandez, Christine T. Vu, Amy A. Takahashi, Robert A. Edwards & Manuela Raffatellu

http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7632/full/nature20557.html

圖片來源 http://www.clinical-microbiomics.com/

（導讀 郭思瑤） 小型分泌蛋白小菌素在體內的作用至今尚不明確。研究人員發現，腸道發生感染時，腸桿菌大量擴增可能導致菌群失調，而益生菌（EcN）分泌的小菌素能夠限制這一過程。這首次證明了小菌素可以在腸道感染中調節腸桿菌種內和種間競爭。小菌素有望成為窄譜療法，抑制腸道病原菌，減少腸桿菌的大量擴增。

Abstract

Ad26/MVA therapeutic vaccination with TLR7 stimulation in SIV-infected rhesus monkeys

使用Ad26 / MVA疫苗並激活TLR7可有效控制恆河猴體內SIV水平

Erica N. Borducchi, Crystal Cabral, Kathryn E. Stephenson…Nelson L. Michael & Dan H. Barouch

http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7632/full/nature20583.html

（導讀 嚴冰） 目前，在停止使用抗病毒療法後，患者體內的HIV-1病毒庫幾乎無法得到有效控制。本研究以感染SIV的恆河猴為研究對象，在停用抗逆轉錄病毒療法之後，使用治療性疫苗Ad26/MVA並激活恆河猴體內的TLR7，可有效控制恆河猴體內的病毒水平，並延遲停止抗病毒療法後病毒數目反彈的發生。

Abstract

Host genome integration and giant virus-induced reactivation of the virophage mavirus

宿主基因組整合及巨病毒誘導的Mavirus噬病毒體再活化

Matthias G. Fischer & Thomas Hackl

http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7632/full/nature20593.html

圖片來源 nature.com

（導讀 郭思瑤） 人們在真核生物基因組中發現了越來越多的內源性病毒組分，但尚不清楚其來源、動力學和功能。研究人員發現一個整合到海洋原生動物Cafeteria roenbergensis基因組內多個位點的DNA病毒（即mavirus噬病毒體），在生物體內製造了一個可被誘導激活的抗病毒防禦系統，證明寄生病毒可以保護宿主細胞免於其他病毒攻擊。

Abstract

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