Science 一周论文导读｜2021年2月12日

　　

　　审校 小勺 小锅 邓卓 书牧 紫苏

　　制版 阿金

　　生物学

　　Biology

　　Reintroduction of the archaic variant of NOVA1 in cortical organoids alters neurodevelopment

　　皮层类器官中重新引入NOVA1的古老变体改变神经发育

　　（导读 阿金）进化保守的剪接调控因子神经-肿瘤腹侧抗原1（NOVA1）在神经发育和功能中发挥重要作用。本研究使用基因组编辑技术，将古老的等位基因重新引入人iPS细胞中，并跟踪其发育为皮层类器官的过程。发现拥有古老NOVA1基因的类器官神经发育更加缓慢，且表面复杂性更高，突触标记和突触蛋白水平与变化的电生理特性相关，表明NOVA1中人类特异的替代基因可能对人类进化产生功能性影响。[论文详细信息]

　　Cellular transcriptomics reveals evolutionary identities of songbird vocal circuits

　　细胞转录组学揭示了鸣禽唱歌回路的进化身份

　　（导读 王思菲）本研究通过单细胞RNA测序来表征鸣禽歌唱的运动神经元库，了解此行为的神经回路。谷氨酸能的发声神经元和新皮层投射神经元相似的转录模式，但其基因表达调控模式与腹侧脑皮层的神经元更相近。此外，释放γ氨基丁酸的神经元与哺乳动物及其他羊膜动物同源，但鸟类没有新皮层。该结果提示鸣禽唱歌的神经回路和哺乳动物的新皮层虽有相似转录模式的神经元，但两者的发育起源不同。[论文详细信息]

　　Germanium nanospheres for ultraresolution picotensiometry of kinesin motors

　　适用于驱动蛋白超分辨率张力测量的锗纳米球

　　（导读 阿金）驱动蛋白是沿微管进行细胞运输的关键因素。本研究将锗纳米球作为超分辨率光学捕获探针，监测驱动蛋白-1的分子运动过程。发现单个马达蛋白质量步距为4纳米，而且在阻碍性载荷条件下从不脱离微管，反而以每微秒8微米的步距在微管上滑移，在脱离或者重新定向运动前保持滑移状态。该结果拓宽了对驱动蛋白机械化学循环和滑移状态的理解。[论文详细信息]

　　Network-based screen in iPSC-derived cells reveals therapeutic candidate for heart valve disease

　　网络筛选iPSC来源的细胞找出心脏瓣膜疾病的候选治疗药物

　　（导读 郭怿暄）找到人类疾病中失调的基因调控网络有助于设计针对核心疾病机制的网络校正疗法。本研究开发一种机器学习方法找出人类iPSC来源的主动脉瓣（AV）疾病模型中可以校正基因网络失调的小分子。其中最有效的候选分子是XCT790，经过基因网络纠正，可泛化用于患者来源的原代AV细胞，也可预防和治疗小鼠模型的AV疾病。该策略为药物发现提供一条有效道路。[论文详细信息]

　　新冠疫情

　　COVID-19

　　Structure-guided multivalent nanobodies block SARS-CoV-2 infection and suppress mutational escape

　　结构引导的多价纳米抗体可阻断SARS-CoV-2感染并抑制突变逃逸

　　（导读 郭怿暄）本研究开发四种针对SARS-CoV-2刺突蛋白受体结合域的中和纳米抗体，观察X射线晶体和冷冻电镜结构确定了两个不同的结合表位。基于该结构生成多价纳米抗体。双特异纳米抗体融合抑制逃逸突变的产生。几个纳米抗体通过受体结合竞争中和，其他单价和双特异纳米抗体则诱导刺突融合机制异常激活。这几种刺突蛋成熟前的结构改变产生融合并使病毒颗粒不具感染性。[论文详细信息]

　　Establishment and lineage dynamics of the SARS-CoV-2 epidemic in the UK

　　英国SARS-CoV-2流行的建立和谱系的动态变化

　　（导读 郭怿暄）本研究对英国50887个SARS-CoV-2基因组进行分析，建立了精细水平的病毒遗传谱系结构。运用大规模系统发生学分析、流行病和旅行数据，对英国不同遗传传播谱系的规模、时空来源和持续性进行定量。发现病毒输入的快速浮动导致出现>1000种谱系，在国家封锁前引入的谱系更大、更分散，封锁后谱系数据和地区性谱系多样性下降，谱系的消除依赖其规模。研究从遗传角度讨论了COVID-19传播的动态变化。[论文详细信息]

　　Mosaic nanoparticles elicit cross-reactive immune responses to zoonotic coronaviruses in mice

　　纳米颗粒嵌体诱发小鼠对人畜共患冠状病毒产生交叉反应性免疫应答

　　（导读 王思菲）目前急需对SARS-CoV-2及其相关人畜共患冠状病毒的保护力。本研究制作负载SARS-CoV-2的单一受体结合区域（RBD），或同时负载SARS-CoV-2 RBD及动物beta冠状病毒RBD的嵌体纳米颗粒。接受RBD纳米颗粒免疫的小鼠能产生交叉反应结合及中和应答。嵌体RBD纳米颗粒诱发出的抗体对异源RBD交叉识别能力优于同型RBD纳米颗粒。因此，单次接种嵌体RBD纳米颗粒，具有同时防护SARS-CoV-2及其他人畜共患冠状病毒的潜力。[论文详细信息]

　　Immunological characteristics govern the transition of COVID-19 to endemicity

　　决定COVID-19向地方病过渡的免疫学特征

　　（导读 郭怿暄）本研究分析地方性人类冠状病毒（HCoVs）的免疫和流行病学数据发现阻断感染的免疫快速减弱但减轻疾病的免疫长期保持。研究提示SARS-CoV-2一旦达到地方性阶段并在童年首次暴露，其病毒力不会高于普通感冒。但研究对一种会导致儿童严重疾病的冠状病毒预测了不同结果。该结果表明在流行疫苗分发阶段行为限制的重要性，同时需对地方性阶段持续的疫苗接种进行评估。[论文详细信息]

　　地球科学

　　Geoscience

　　Orogenic quiescence in Earth’s middle age

　　地球中世纪的造山带静止

　　(导读 紫苏) 山带调节剥蚀通量和水文过程，是地球表面养分循环的基础。本研究使用碎屑锆石中的铕异常来跟踪地球历史上的造山过程，表明活跃大陆地壳的平均厚度在数十亿年的时间尺度上有所不同，最厚的地壳形成于古生代和始新世。与此相反，原生代的地壳厚度不断减少，直到纪元末期，大陆都没有高山。这种逐渐减少的造山作用改变了地幔的热结构，削弱了大陆岩石圈。这种长期的造山静止可能导致了海洋的持续贫瘠，并使地球中世纪的生命进化停滞。[论文详细信息]

　　Seismic crustal imaging using fin whale songs

　　使用鲸鱼之歌进行地震地壳成像

　　（导读 紫苏）长须鲸的叫声是远距离探测到的海洋中最强烈的动物声音之一。本研究分析了东北太平洋海底地震仪记录到的长须鲸的歌声，发现除了水面信号外，歌声记录还包含了台站下方地壳界面反射和折射的信号。通过这些数据，我们约束了大洋沉积物和玄武岩基底的厚度和地震速度，以及洋底地震台站下方和周围的辉绿岩下地壳的P波速度。在无法进行常规气测量的情况下，可利用全球范围内丰富的长须鲸叫声来补充地震研究。[论文详细信息]

　　材料科学

　　Materials Science

　　Two-dimensional superconductivity and anisotropic transport at KTaO3 (111) interfaces

　　KTaO3（111）界面的二维超导性和各向异性输运

　　（导读 阿金）材料间界面处的不同电子结构导致非常规量子态的出现。本研究报告在KTaO3(111)与绝缘覆盖层EuO或者LaAlO3的界面处形成的电子气中观测到超导性。其超导转变温度高达2.2开尔文。临界场合电流-电压测量表明超导性具有二维特性。同时，在EuO/KTaO3(111)样品中还观测到平面输运各向异性，表明存在一种独特的“条状”相。[相关报道：界面修饰，成就一篇Science]

　　Enhanced atomic ordering leads to high thermoelectric performance in AgSbTe2

　　原子有序性的增强导致AgSbTe2中出现高热电性能

　　（导读 阿金）高热电性能常常通过电子结构模块化或声子散射增强实现。本研究在AgSbTe2中掺杂Cd阳离子，将材料中原子无序化变成有序性，并增强阳离子有序性，同时改进了电子特性，在室温条件下实现2.5的ZT值，在573开尔文条件下实现2.6的最大ZT值，证明了目前最高的材料热点性能。该策略有潜力应用于改良其他同样具备原子本征无序化的热电材料。[论文详细信息]

　　其他

　　【Astronomy-天文】A massive stellar bulge in a regularly rotating galaxy 1.2 billion years after the Big Bang

　　大爆炸后的12亿年在规律旋转星系中出现大规模恒星膨胀

　　（导读 阿金）宇宙模型预测，在宇宙早期星系形成经历了一段混沌时期，包括气体吸积、恒星形成以及气体喷射。本研究报告了在大爆炸12亿年后红移z=5的星爆星系ALESS 073.1的亚毫米波段观测。结果表明，星系旋转曲线除了恒星形成星盘外，还需要一个膨胀中心，因此得出结论认为大规模膨胀与规律旋转的星盘在宇宙早期的形成速度比星系形成模型预测的更快。[论文详细信息]

　　【Chemistry-化学】Catalytic asymmetric and stereodivergent oligonucleotide synthesis

　　不对称和立体发散性寡核苷酸的催化合成

　　（导读 阿金）本研究报告二核苷酸的立体控制催化合成，展示了手性磷酸（CPA）催化剂在亚磷酰胺转移过程中调控磷立体中心的形成。两种不同的CPA架构是实现立体发散性合成的关键：嵌入肽的磷酸苏氨酸衍生CPA和C2对称的BINOL衍生CPA。该方法可应用于非对映二核苷酸以及环状二核苷酸的立体控制合成，在肿瘤免疫领域具有广泛应用价值。[论文详细信息]

　　【Social Science-社会科学】The role of officer race and gender in police-civilian interactions in Chicago

　　芝加哥警民互动中警员种族和性别的作用

　　（导读 李昂）警察改革中增加种族多样化的效果很难被衡量。本研究使用了数百万份警察日常巡逻记录，比较相似环境下不同人口背景的警员在执法中的行为特征。发现与白人警员相比，黑人和西班牙裔警员在巡逻中更少逼停或逮捕，也更少使用武力，特别是遇上黑人市民时。在所有种族中，女性警员使用武力的频率低于男性。该结果表明警察队伍种族多样化改革可以改善针对少数族裔的执法态度。[论文详细信息]

　　期刊推荐与征稿

　　征稿启事：心血管影像学研究进展 | Chinese Journal of Academic Radiology

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　　BMC园艺学新刊Molecular Horticulture网站及投稿系统上线

　　@BMC科研永不止步

　　Systems Microbiology and Biomanufacturing出创刊号啦！

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