Science论文导读

　　来源：科研圈

　　生物学

　　Biology

　　Exceptional continental record of biotic recovery after the Cretaceous–Paleogene mass extinction

　　白垩纪-古近纪大规模灭绝后生物恢复的独特大陆化石记录

　　图片来源：https://www.futura-sciences.com/

　 （导读 阿金）本研究报告了美国科罗拉多州一个经过时间校准的地层剖面，包含哺乳动物、爬行动物和植物异常完整的化石。白垩纪到古生物大灭绝（KPgE）后10万年到70万年之间，哺乳动物类群丰富度快速增长，最大哺乳动物体重恢复直至超过KPgE发生前的水平，同时直立花卉物种丰度增加，出现豆科植物。分析表明气候对大灭绝后生物恢复有所影响。

　　Structural mechanism of a Rag GTPase activation checkpoint by the lysosomal folliculin complex

　　溶酶体卵泡蛋白复合物Rag GTPase检查点激活的结构机制

　 （导读 阿金）肿瘤抑制卵泡蛋白（FLCN）通过鸟嘌呤三磷酸酶（GTPase）激活蛋白（GAP）调控GTPase RagC活性，将mTORC1蛋白激酶激活。本研究重构了在饥饿状态下，溶酶体FLCN复合物（LFC）:FLCN、FNIP2及RagAGDP:RagCGTP GTPases和溶酶体锚定复合物Ragulator的3.6埃冷冻电镜结构。LFC中FLCN的RagC-GAP活性受到抑制是由于RagC核苷酸取代了FLCN催化反应所需的精氨酸。LFC的分离及FLCN释放RagC-GAP活性能调节mTORC1的下游信号调控，提示 LFC是mTORC1信号传导的检查点。

　　Host resistance factor SLC11A1 restricts Salmonella growth through magnesium deprivation

　　宿主抗性因子SLC11A1通过剥夺镁离子限制沙门氏菌的生长

　 （导读 郭怿暄）本研究比较具有不同SLC11A1等位基因同源突变小鼠感染沙门氏菌后，SLC11A1可减少细菌复制并诱导二价金属阳离子摄入系统上调，但无其他应激反应。SLC11A1稍降低铁利用率，但完全限制沙门氏菌获取镁。SLC11A1存在时，沙门氏菌生长有高异质性并与镁转运子mgtB表达负相关。SLC11A1缺失小鼠限制沙门氏菌镁摄取出现类似的单细胞模式，该发现表明镁剥夺是SLC11A1抵抗沙门氏菌的主要机制。

　　Peritumoral activation of the Hippo pathway effectors YAP and TAZ suppresses liver cancer in mice

　　癌周激活Hippo通路效应蛋白YAP和TAZ可抑制小鼠肝癌

　 （导读 郭怿暄）Hippo通路和下游效应因子YAP和TAZ可驱动肿瘤生长，亦具有肿瘤抑制功能。本研究发现肝肿瘤周围正常肝细胞YAP和TAZ激活，二者缺失加速肿瘤生长。过度激活癌周肝细胞YAP和TAZ使原发肝肿瘤和黑色素瘤肝转移减弱。野生型肝脏肿瘤细胞生长需要YAP和TAZ，但不影响缺陷性肝细胞生长。因此肿瘤细胞存活取决于其与周围组织YAP和TAZ的相对活性，后二者可通过细胞竞争消除肿瘤细胞。

　　Beetle horns evolved from wing serial homologs

　　甲虫的角从翅膀类同源物演化而来

　　图片来源：wikipedia.org

　 （导读 阿金）理解复杂性状的产生机制是演化生物学的一项基本挑战。本研究发现金龟子科甲虫中前胸角的起源，胸前角源于双边来源的组织；而胸前角形成在功能上需要多种翅膀形成的基因。该研究结果证实了胸前角和昆虫翅膀之间的系列同源性，并表明其他昆虫的新性状也可能类似地源自翅膀系列同源物以及随之建立的结构特异性转录图谱。

　　A cortical-brainstem circuit predicts and governs compulsive alcohol drinking

　　大脑皮层-脑干环路可预测并控制强迫性饮酒

　 （导读 郭怿暄）从适度变为强迫性饮酒的神经机制尚不明确。本研究对雄性小鼠酗酒过程中强迫性饮酒的发展进行纵向追踪，发现个体差异，揭示饮酒和强迫性饮酒的潜在特征。过度饮酒前皮质神经元投射到脑干的不同神经活动特征可预测最终强迫性饮酒的出现。模拟预测饮酒表型的活性模式可对饮酒进行双向调控。该研究为强迫性饮酒易感性个体差异机制给出解释。

　　Glutamine blockade induces divergent metabolic programs to overcome tumor immune evasion

　　阻断谷氨酰胺可诱导克服肿瘤免疫逃逸的多种代谢程序

　 （导读 王思菲）本研究发现给予荷瘤小鼠谷氨酰胺阻断剂，可抑制癌细胞的氧化和糖酵解代谢，减少缺氧、酸中毒及营养匮乏。但谷氨酰胺抑制剂可显著上调效应性T细胞的氧化代谢并采取长期存在且高活性表型。上述细胞代谢和程序为强有力的抗肿瘤应答奠定基础。谷氨酰胺拮抗作用揭示了癌细胞和效应性T细胞间代谢可塑性的差异，可作为肿瘤免疫疗法的代谢检查点。

　　A shared gene drives lateral root development and root nodule symbiosis pathways in Lotus

　　驱动百脉根侧根发育和根瘤共生途径的共用基因

　 （导读 过泽远）豆科植物发育出根瘤与固氮根瘤菌共生。根瘤菌刺激分化的皮层细胞分裂成根瘤原基以容纳细菌共生体。本研究从百脉根中发现转录因子NIN，可在成瘤过程中启动皮层细胞分裂，调节ASL18/LBD16a基因。非豆科植物ASL18/LBD16a同源基因为侧根发育所必需。共同表达ASL18a和NIN另一靶点NF-Y可部分抑制百脉根因缺乏皮层NIN表达而成瘤缺陷突变体表型。该结果表明ASL18a和NF-Y共同调控根瘤的器官形成。

　　Computational design of a modular protein sense-response system

　　计算机设计模块化蛋白感知-响应系统

　 （导读 过泽远）感知和响应信号是生命系统的基本能力，但是迄今没有通用方法来设计任意蛋白质传感器。本文描述了一种可通用的用于设计传感器-执行器蛋白质的计算策略：通过将结合位点构建到异二聚体蛋白-蛋白界面内，并通过分裂的报告蛋白来连接配体传感与模块执行器。设计出对法尼斯基焦磷酸(一种生产有价值化合物的代谢中间体)做出反应的蛋白质传感器。本文的计算设计策略为生物输出和新信号之间的联系开辟了广阔的道路。

　　材料科学

　　Materials Science

　　Energy storage: The future enabled by nanomaterials

　　储能：纳米材料推动未来

　　图片来源：pixabay

　 （导读 阿金）锂离子电池获得2019年诺贝尔化学奖，纳米材料和其相关应用的发展可改善现有储能系统的性能。本研究提供了有关纳米材料在储能设备中的最新应用观点：纳米材料的多功能性可以为便携式，柔性，可折叠和可分配电子设备提供电源。并且讨论了成功的策略，概述了开发纳米材料的路线图，以支持未来的能量存储应用。

　　Direct observation of van der Waals stacking–dependent interlayer magnetism

　　Van der Waals堆叠相关层间磁性的直接观察

　　(导读 向菲菲)？晶体结构调控是改变固体基本性质的强有力方法。本研究在通过分子束外延生长的单层和双层二维磁性半导体CrBr3中发现与堆叠有关的层间磁性。利用原位自旋极化扫描隧道显微镜成像和谱，可直接将观测到的磁序与原子晶格结构相关联。该研究为通过控制层间扭转角来操控二维磁性奠定基础。

　　Strange metallicity in the doped Hubbard model

　　掺杂Hubbard模型中奇怪的金属性

　 （导读 向菲菲）奇异或不良金属输运是许多强相关材料的共同属性。本研究利用蒙特卡洛计算，展示在掺杂二维Hubbard模型中的奇异金属输运。在很大的掺杂范围内，观测到电阻率超过Mott-loffe-Regel极限，并具有线性温度依赖性。计算所设温度可扩展到低于非交互带宽1/40处，反映出在简并态下实验所观测到的奇异金属性。研究结果有助于把奇异金属理论与强相关材料模型进行结合。

　　其他

　 【Chemistry - 化学】Highly enantioselective carbene insertion into N–H bonds of aliphatic amines

　　脂肪胺N–H键的高对映选择性卡宾插入反应

　 （导读 阿金）脂肪胺很容易抑制过渡态金属催化剂活性，因此给N-H键插入反应提出了挑战。本研究使用两种催化剂协同催化，实现脂肪胺N-H键的高对映选择性卡宾插入反应，这两种催化剂分别是非手性铜配合物和手性氨基硫脲。最终的反应产物手性α-烷基α-氨基酸衍生物具有广泛的药物合成价值

　 【Psychology - 心理】Universality and diversity in human song

　　人类歌曲的普遍性和多样性

　　图片来源：pixabay

　  （导读 刘奇）为研究音乐普遍性及差异性，本研究在世界代表性样本及唱片基础上建立了关于音乐行为的民族志文本语料库，语料库表明，音乐普遍存在，在形式、激励性与宗教性三个维度上更多是在社会内部存在差异，与特定行为背景有关。通过机器、业余者和专家评分及人工转录进行分析，唱片揭示声学特征可预测其主要行为背景，音调广泛存在，节奏和旋律的复杂性各异，其元素遵循幂律规律。

　 【Machine Learning - 机器学习】Preventing undesirable behavior of intelligent machines

　　防止智能机器出现不合需要行为

　 （导读 刘奇）确保智能系统无不合需要行为非常重要。本研究提出的一个通用灵活的机器学习算法设计框架，简化了指认和约束不合需要行为的问题。本框架设计的机器学习算法在本研究中没有表现标准机器学习算法伴随的灾难行为证明了其可行性。本设计框架使机器学习安全且负责任地应用得到简化。