Science一周論文導讀 | 2017年4月7日
審校：趙維傑 半夏 鄧卓 訪冬 史靜雯
物理學
Physics
Real-time spectral interferometry probes the internal dynamics of femtosecond soliton molecules
利用實時光譜干涉法探測飛秒孤子分子的內部動力學
G. Herink, F. Kurtz, B. Jalali, D. R. Solli, C. Ropers
http://science.sciencemag.org/content/356/6333/50
（導讀 肖坤） 孤子束縛態與分子束縛態類似，然而其形成機制與內部動力學尚未在實驗中直接觀察過。本研究採用時域展寬技術，得到了周期量級鎖模激光器諧振腔中孤子分子的飛秒級演化過程，孤子束縛態在諧振腔中往返軌跡表明其動力學可能受拓撲保護。這些發現凸顯了超快實時探測的重要作用。
Abstract
Femtosecond x-ray spectroscopy of an electrocyclic ring-opening reaction
電環化開環反應的飛秒X射線光譜
Andrew R. Attar, Aditi Bhattacherjee, C. D. Pemmaraju, Kirsten Schnorr, Kristina D. Closser, David Prendergast, Stephen R. Leone
http://science.sciencemag.org/content/356/6333/54
（導讀 肖坤） 超快光激發的1,3-環己二烯電環化開環反應通常需要通過中間激發態最小值進行，而這會導致非絕熱弛豫到光產物基態的異構化。本研究在近碳K邊（~284 電子伏特）使用飛秒軟X射線光譜法直接探測出該瞬態中間態的價電子結構，該結構在紫外光激發後60±20 fs內出現，而衰減時間常數為110±60 fs。
Abstract
材料科學
Material Science
Long-range hot-carrier transport in hybrid perovskites visualized by ultrafast microscopy
利用超快顯微光譜觀察混合鈣鈦礦中熱載流子的長程輸運
Zhi Guo, Yan Wan, Mengjin Yang, Jordan Snaider, Kai Zhu, Libai Huang（黃立白，普渡大學）
http://science.sciencemag.org/content/356/6333/59
（導讀 王騰） 熱載流子如果可以在熱化之前被捕獲，則太陽能電池的效率有望可以突破Shockley-Queisser極限。本研究利用超快速瞬態顯微吸收光譜(TAM)直接觀察了CH3NH3PbI3薄膜中熱載流子的遷移，揭示了熱載流子三種不同的輸運方式。研究結果揭示了基於混合鈣鈦礦的熱載流子器件的潛在應用價值。
Abstract
All-printed thin-film transistors from networks of liquid-exfoliated nanosheets
由液相剝離納米薄片網路製備的全印刷薄膜晶體管
Adam G. Kelly, Toby Hallam, Claudia Backes…Georg S. Duesberg, Jonathan N. Coleman
http://science.sciencemag.org/content/356/6333/69
（導讀 王騰） 由相互連接的各類二維納米片組成的全印刷晶體管是納米科學的一個重要目標。本研究利用電解門控制製備了全印刷垂直堆疊晶體管。該晶體管的電極和溝道由石墨烯和過渡金屬二硫化物所構成，並表現出良好的器件性能。這些特性允許在相對低的驅動電壓下承載更大的電流。
Abstract
化學
Chemistry
Unequivocal determination of complex molecular structures using anisotropic NMR measurements
用各向異性NMR確定複雜分子的精確結構
Yizhou Liu, Josep Saurí, Emily Mevers…Gary E. Martin, R. Thomas Williamson
http://science.sciencemag.org/content/356/6333/eaam5349
Cryptospirolepine結構確定：1993年報道Cryptospirolepine的結構為1；2和3為2002年發現的降解產物，但只有2的結構可以由1降解而來，3不能；2015年，1.7mm微型冷凍探針聯合1,1-HD-ADEQUATE技術重新確定Cryptospirolepine的結構為4, 4降解為2和3機理合理。
（導讀 馬歡） 利用核磁共振（NMR）數據解析複雜分子的結構時可能出現錯誤。本研究提供了一種新的方法，將各向異性NMR參數，特別是殘餘偶極耦合（RDC）和殘留化學位移各向異性（RCSA）與計算機輔助結構說明（CASE）程序、密度泛函理論（DFT）計算相結合，該方法可以有效地確定複雜分子三維結構，是對傳統NMR技術的重要改進。
Abstract
High-performance vitrimers from commodity thermoplastics through dioxaborolane metathesis
以商品化熱塑性塑料為原料通過二氧雜戊硼烷置換來製備vitrimers
Max R?ttger, Trystan Domenech, Rob van der Weegen, Antoine Breuillac, Renaud Nicola?, Ludwik Leibler
http://science.sciencemag.org/content/356/6333/62
（導讀 卓思琪） Vitrimers是兼顧強度和可重複利用性的新型塑料。本文報道了一種快速高效二氧雜戊硼烷置換方法，可利用此方法處理聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯和高密度聚乙烯等商品化熱塑性塑料，在其分子間形成動態交聯但維持熱塑性，得到vitrimers塑料。該策略對碳-碳單鍵為主幹的多聚物適用。
Abstract
地球科學
Earth Science
Tungsten-182 heterogeneity in modern ocean island basalts
現代洋島型玄武岩（OIB）中182W的異質性
Andrea Mundl, Mathieu Touboul, Matthew G. Jackson, James M. D. Day, Mark D. Kurz, Vedran Lekic, Rosalind T. Helz, Richard J. Walker
http://science.sciencemag.org/content/356/6333/66
（導讀 趙維娜） 現代大洋島玄武岩（OIB）鎢同位素數據具有變化的182W/184W，且與3He/4He負相關，說明OIB接近太陽系最初6000萬年形成的地球內部區域，分析顯示其含有金屬且富含惰性氣體。其最可能的源區是位於夏威夷、薩摩亞和冰島下方的一些超低速帶，而非具有正常182W及低3He/4He的熱點OIB下方。
Abstract
經濟學
Economics
The applied value of public investments in biomedical research
公共投資在生物醫學研究中的應用價值
Danielle Li, Pierre Azoulay, Bhaven N. Sampat
http://science.sciencemag.org/content/356/6333/78
（導讀 郭思瑤） 科學上的公共投資是否有實際應用是科學家與決策者長期爭論的話題。研究人員利用27年間專利數據與美國國家健康研究所（NIH）資助間的聯繫，發現10%的資助直接產生專利但30%的資助產生被專利人引用的學術文章。NIH大量的研究成果對於專利的影響是間接的。
Abstract
進化生物學
Evolutionary Biology
Giant viruses with an expanded complement of translation system components
巨型病毒帶有擴展的翻譯系統組分
Frederik Schulz, Natalya Yutin, Natalia N. Ivanova…Eugene V. Koonin, Tanja Woyke
http://science.sciencemag.org/content/356/6333/82
（導讀 卓思琪） 巨型病毒的發現模糊了病毒和細胞生命的界限。本文報道了元基因組數據中一類名為Klosneuviruses的巨型病毒，可編碼一種擴展的翻譯組件。系統基因組學分析發現，Klosneuviruses並不源自細胞的祖先，而是由小病毒獲取大量宿主基因後形成的。
Abstract
基因組學
Genomics
De novo assembly of the Aedes aegypti genome using Hi-C yields chromosome-length scaffolds
利用Hi-C技術從頭組裝埃及伊蚊基因組得到了染色體長度的支架
Olga Dudchenko, Sanjit S. Batra, Arina D. Omer…Aviva Presser Aiden, Erez Lieberman Aiden
http://science.sciencemag.org/content/356/6333/92
（導讀 卓思琪） 本研究通過結合Hi-C數據和已有組裝草圖開發了染色體長度支架的生成方法，並得到了埃及伊蚊（Ae. aegypti）和致倦庫蚊（Culex quinquefasciatus）的基因組組裝，顯示了所有基因重排都發生在染色體臂內部而非之間。該基因組裝程序快、准、方便，可多物種應用。
Abstract
神經生物學
Neuroscience
Engrams and circuits crucial for systems consolidation of a memory
系統性記憶鞏固的記憶痕迹和環路機制
Takashi Kitamura, Sachie K. Ogawa, Dheeraj S. Roy, Teruhiro Okuyama, Mark D. Morrissey, Lillian M. Smith, Roger L. Redondo, Susumu Tonegawa
http://science.sciencemag.org/content/356/6333/73
（導讀 李駿） 情景記憶的形成需要海馬具有快速的突觸可塑性，而其永久儲存則依賴於新皮層網路中的逐步鞏固。然而，支持新皮層進行記憶鞏固的機制尚不明確。本研究發現新皮層前額葉的記憶痕迹細胞在初始學習中快速生成。信號產生後，前額葉承載記憶痕迹的神經元在海馬記憶痕迹神經元的支持下，隨著時間逐漸成熟。海馬細胞的記憶痕迹逐漸消退，而基底外側杏仁核的記憶痕迹則繼續維持。
Abstract
生物醫學
Biomedical Science
Deconstructing behavioral neuropharmacology with cellular specificity
利用細胞特異性解構行為的神經藥理學機制
Brenda C. Shields, Elizabeth Kahuno, Charles Kim, Pierre F. Apostolides, Jennifer Brown, Sarah Lindo, Brett D. Mensh, Joshua T. Dudman, Luke D. Lavis, Michael R. Tadross
http://science.sciencemag.org/content/356/6333/eaaj2161
（導讀 李駿） 行為由分子、細胞、環路層面上的機制決定。然而，由於許多蛋白在腦內廣泛地表達，在特定細胞上操縱它們變得困難。本研究實現了將藥理學的速度和分子特異性與細胞類型特異性相結合。DART（Drugs Acutely Restricted by Tethering）技術可將藥物迅速地定位到特定細胞的表面，且無需事先對靶點做修飾。研究人員研製了一種AMPA受體拮抗DART，並用其揭示了帕金森造模小鼠的運動缺陷與AMPA受體的關係。
Abstract
Reovirus infection triggers inflammatory responses to dietaryantigens and development of celiac disease
呼腸孤病毒感染能引髮針對膳食抗原的炎症反應和乳糜瀉
Romain Bouziat, Reinhard Hinterleitner, Judy J. Brown…Terence S. Dermody, Bana Jabri
http://science.sciencemag.org/content/356/6333/44
（導讀 郭思瑤） 病毒感染可能引起乳糜瀉和輔助性T細胞1(TH1)對抗食用麩質的免疫活動，本研究構建了一個病毒感染模型來驗證這一觀點。呼腸孤病毒是一種無毒性的病原體，但是結果顯示它能通過抑制外周性調節T細胞(pTreg)轉換和促進TH1免疫來破壞腸道內免疫內穩態；人體試驗則顯示呼腸孤病毒可能引髮乳糜泄。
Abstract
表觀遺傳學
Epigenetics
Causal role for inheritance of H3K27me3 in maintaining the OFF state of a Drosophila HOX gene
H3K27me3的遺傳導致果蠅中Hox基因關閉狀態的維持
Rory T. Coleman, Gary Struhl
http://science.sciencemag.org/content/356/6333/eaai8236
（導讀 卓思琪） 在果蠅中，HOX基因位置上的組蛋白三甲基化（H3K27me3）修飾會導致HOX基因沉默。本研究發現三甲基化的核小體可以在分裂過程中直接構成子代HOX基因位置的核小體，從而使HOX的沉默狀態遺傳至子代細胞。該研究說明H3K27me3的遺傳是HOX基因沉默狀態遺傳的原因而非結果。
Abstract
Propagation of Polycomb-repressed chromatin requires sequence-specific recruitment to DNA
多梳蛋白抑制的染色質的傳遞需要DNA序列特異性的招募
Friederike Laprell, Katja Finkl, Jürg Müller
http://science.sciencemag.org/content/356/6333/85
（導讀 卓思琪） 多梳蛋白抑制複合物2 （PRC2）傳遞組蛋白H3K27三甲基化（H3K27me3）一般被認為不依賴於DNA序列。本研究發現H2K27me3傳遞到新的核小體上需要將PRC2序列特異性地靶向到多梳響應元件（PRE）DNA上，但標記後的核小體在複製過程中以序列非依賴的模式傳遞給子細胞。
Abstract
DNA sequence-dependent epigenetic inheritance of gene silencing and histone H3K9 methylation
DNA序列依賴的基因沉默和組蛋白H3K9甲基化的表觀遺傳
Xiaoyi Wang, Danesh Moazed
http://science.sciencemag.org/content/356/6333/88
（導讀 吳媛媛） 組蛋白H3K9甲基化的順式基因沉默狀態究竟是如何穩定地遺傳的？研究人員利用酵母證實，除了序列非依賴的機制外，基因沉默的表觀遺傳依賴CREB家族轉錄因子的結合位點，因此DNA序列在可遺傳的基因沉默中發揮著關鍵作用。
Abstract
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·Nature一周論文導讀 | 2017年3月30日
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