Science中文摘要｜25 September 2015

Science Vol. 349 No.6255, 25 September 2015

The DNA damage response induces inflammation and senescence by inhibiting autophagy of GATA4

DNA损伤应答通过抑制GATA4自噬诱发炎症和衰老

http://www.sciencemag.org/content/349/6255/aaa5612.full

细胞衰老是由抑癌蛋白p53和p16INK4a控制的终末应激程序。衰老的一个显著特征是衰老相关分泌表型（SASP），这是一种与肿瘤诱发和衰老相关的促炎症反应。该研究发现转录因子GATA4可调控细胞衰老及SASP。GATA4在衰老的细胞内稳定存在并且是SASP所必需的调控因子。通常情况下，GATA4能够被p62介导的选择性自噬所降解，但在衰老过程中该调控受到抑制从而使得GATA4稳定存在。GATA4转而激活转录因子NF-κB来启动SASP并促进细胞衰老。GATA4的活化依赖于DNA损伤应答调控因子ATM和ATR，而并不是p53或p16INK4a。GATA4可在多种组织中积累（包括衰老的大脑），并且与衰老及衰老相关的炎症有关。

Structural origin of slow diffusion in protein folding

蛋白质折叠中慢速扩散的起始结构

http://www.sciencemag.org/content/349/6255/1504.full

对小型蛋白质所进行的实验上、理论上和计算上的研究都表明，折叠结构中未出现的残基间相互作用对自组装机制几乎没有影响。然而，非自然相互作用却能通过引入额外的局部极小点，减缓折叠态和非折叠态之间总体自由能垒的扩散，从而影响折叠反应动力学。本文中我们结合单分子荧光技术和全原子分子动力学模拟，试图寻找慢速扩散的初始结构，能显著减缓人为设计的α-螺旋蛋白质折叠速率。实验测定的过渡路径所需时间和动力学模拟分析均指出螺旋之间的非自然盐桥可以作为起始，这为研究特定分子内相互作用是如何通过改变其动态过程和未被活化自由能从而影响蛋白质折叠速率提供了一个定量的分析依据。

Observation of chiral edge states with neutral fermions in synthetic Hall ribbons

观察中性费米子在合成霍尔条带中的手性边缘状态

http://www.sciencemag.org/content/349/6255/1510.full

手性边缘态是量子霍尔物理学的重要标志。在电子系统中，磁场感应而产生的回旋轨道在样本的物理边界会被自然截断，手性边缘态便是其宏观结果。在此，我们通过实验实现了受人工规范场的中性费米子超冷气体的条状结构手性边缘态。通过沿合成尺寸独立位点的成像，以及对原子核自旋的编码，我们探测到了边缘态的存在，并对骤冷推动力感应产生的边缘加速回旋轨道进行观察。费米子手性边缘态的实现为边缘态干涉测量法以及原子系统中非阿贝尔任意子的研究开辟了新的途径。

Visualizing edge states with an atomic Bose gas in the quantum Hall regime

量子霍尔太中原子玻色气体边缘状态的可视化

http://www.sciencemag.org/content/349/6255/1514.full

让超冷原子气体进入量子霍尔态是非常具有挑战性的。我们在二维晶格中引入了包括长方向的光学晶格位点和短方向的三个内部原子自旋态在内的长条状有效磁场。同时在这些条状磁场带中对原子的局部玻色-爱因斯坦凝聚态进行成像；通过激发动力，进一步观察激发态原子通过系统边缘、类似于二维电子系统边缘磁等离子体的跳跃轨道，以及批量激发的动态霍尔效应。我们技术中涉及的最低加热法对霍氏蝴蝶的光谱测量和劳克林电荷泵的实现具有重要意义。

Atomically thin two-dimensional organic-inorganic hybrid perovskites

原子级厚度的二维有机-无机杂化钙钛矿材料

http://www.sciencemag.org/content/349/6255/1518.full

有机无机杂化钙钛矿，已被证明是光伏应用中极具潜力的半导体材料，现在它已被制备为原子级厚度的二维薄片材料。我们报道了单层及多层2D杂化钙钛矿（(C4H9NH3)2PbBr4）单晶的液相生长，晶体呈规则的正方形，并具有较大的尺寸。与其它2D材料相比，杂化钙钛矿薄片显示出不寻常的结构弛豫，而结构变化导致了不同于块状晶体的带隙迁移。这种高品质的2D晶体具有高效的光致发光性能，并且可通过改变薄片厚度或者合成相关材料改变其组成来实现发光颜色的调节。

Gravitational waves from binary supermassive black holes missing in pulsar observations

大质量黑洞双星系统产生的引力波仍隐没在对脉冲星观测中

http://www.sciencemag.org/content/349/6255/1522.full

引力波现在被认为是由星系碰撞合并致使其中心大质量黑洞形成双星系统而产生的。同时这种双星系统所产生引力波的随机叠加，会改变中子星脉冲到达地球的时间。我们使用Parks射电望远镜观察毫秒脉冲星，并将背景特征振幅Ac,yr限制在1.0 × 10?15内（95%置信区间）。这一限制的设定是基于现有模型在91至99.7%可能性下预测的Ac,yr范围。由此观察我们得出结论，这种在星系中心大质量黑洞双星系统的演化要么减速，要么由星系中心环境大大加速；同时对高频低波长波段的观测将对引力波引起的变化更加敏感。

Conversion of alcohols to enantiopure amines through dual-enzyme hydrogen-borrowing cascades

双酶体系的借氢级联反应可将醇类转化为手性胺

http://www.sciencemag.org/content/349/6255/1525.full

α手性胺类是很多化学品工业合成中的重要中间体。在此我们提出了一种用于伯醇、仲醇的生物催化借氢胺化方法，实现了手性胺的高效率且环境友好的生产。此种方法依赖于两种酶的联合作用：乙醇脱氢酶（来源于固氮弧菌、乳酸杆菌或芽孢杆菌）与氨基脱氢酶（由芽孢杆菌得到）的串联协同合作可以使一系列结构各异的芳香醇和脂肪醇逐步转化为胺类，产率高达96%，且对映体超过99%。伯醇胺化反应的转化率高达99%。这一自给自足的氧化还原级联反应——从氨中获取氮原子并生成唯一的副产物水——具有极高的原子效率。

Alkaline quinone flow battery

碱性醌基液流电池

http://www.sciencemag.org/content/349/6255/1529.full

光伏电能与风电的电池存储可解决这些可再生能源的间歇供应与变化的需求之间的不匹配问题。与固态电解电池相比，液流电池通过其外部的液态电解质来实现更经济的长时间的放电过程。我们报道了一种基于氧化还原活性的有机分子碱性液流电池，其完全由地球上含量丰富的元素构成，并且无毒性、不可燃、可安全用于住宅及商业环境。该电池可在室温左右高效地工作，且能量密度很高。研究结果证明了在碱性液流电池中氧化还原活性的有机分子具有稳定性与高性能，有希望实现低成本的可再生能源的固定存储。

O–H hydrogen bonding promotes H-atom transfer from α C–H bonds for C-alkylation of alcohols

醇的C-烷基化反应中O–H氢键促进氢原子从αC-H键上转移

http://www.sciencemag.org/content/349/6255/1532.full

当存在多种潜在的氢原子供体和受体时，要控制氢原子从有机分子上转移的效率和特异性是非常困难的。在这篇文章中，我们对通过氢原子转移机理，在丙烯酸甲酯存在的情况下使醇完成高特异性α-烷基化/内酯化的光催化反应模式进行了机理研究。结果表明四正丁基磷酸铵在烯丙基，苄基，α羰基及α醚C-H键存在的情况下能增强醇的αC-H反应的选择性。

Synchronous centennial abrupt events in the ocean and atmosphere during the last deglaciation

末次冰消期间海洋与大气百年同步突变事件

http://www.sciencemag.org/content/349/6255/1537.full

南极冰芯数据表明，在末次冰消期（约18000至11000年前）大气经历了CO2浓度的百年突增。为确立海洋环流在这些变化中的作用，我们需要高分辨率、日期准确的海洋记录。在这里，我们从过去25000年间赤道大西洋和德雷克海峡中的铀钍定年的深海珊瑚上得到了放射性碳数据。冰消期放射性碳积存的两次重要变化与大气中CO2浓度的大幅增加基本同步，分别是14800年与11700年前。我们通过解释这些放射性碳积存的信号以描述两个短期（短于500年）的冲涌事件，其间大西洋经向翻转比近代要强烈。这些研究结果为末次冰消期的海洋环流和百年气候变化的紧密联系提供了强有力的证据。

Functional mismatch in a bumble bee pollination mutualism under climate change

气候变化下大黄蜂授粉共生的功能性错配

http://www.sciencemag.org/content/349/6255/1541.full

生态伙伴关系，抑或是互利共生关系，在全球范围内比比皆是，它们支撑着农业的发展和生物多样性。互利共生关系通过互利双方之间功能特征的配对演化而成，例如，传粉昆虫舌的长度以及植物花粉管的深度。舌头长的传粉昆虫专门吸食有深花冠管的花，而那些短舌的传粉昆虫则能以不同长度花冠管的花为食和授粉。由于全球气候的改变，一些功能依赖植物基因已经丧失，而这或许会干扰互利共生关系和威胁到一些共生物种的生存。我们发现两类在生活于阿尔卑斯山的黄蜂种之间，舌长度的减少迄今为止已经演化40多年。但是与之相对花的管长却没有变浅，一些小花植物也没有变得更丰硕。我们认为由于夏季变暖引起花源的减少就能使黄蜂偏好于不专一的觅食方式，并且这将导致短舌的蜜蜂和一些它们曾经传粉过的长管植物之间的错配。

Molecular architecture of the active mitochondrial protein gate

活性线粒体蛋白转运通道的分子结构

http://www.sciencemag.org/content/349/6255/1544.full

线粒体在细胞的产能、代谢及信号转导过程中都发挥着重要作用。线粒体外膜转运蛋白复合物（TOM复合物）能将大部分线粒体蛋白运送到线粒体内，但其结构仍属未知。该研究利用交联方式测定了活性转运蛋白的氨基酸残基位点，并揭示了前体蛋白通过Tom40通道进入线粒体内部的不同转运途径。Tom40的N端区域从胞质面横跨线粒体外膜并从线粒体膜间隙中招募伴侣蛋白，从而完成疏水性前体蛋白的转移。该转运蛋白含有三个Tom40β-桶状通道，向内连接着α-螺旋Tom22受体簇，向外连接着调控蛋白Tom。该三聚体复合物可与其二聚体相交换，来装配成新的TOM复合物。α-螺旋受体、β-桶状通道以及伴侣蛋白可组合成多功能分子机器，转运多达1000种蛋白质。

Arrested replication forks guide retrotransposon integration

滞留复制叉引导反转录转座子的整合

http://www.sciencemag.org/content/349/6255/1549.full

长末端重复序列（LTR）反转录转座子是一类广泛存在的基因组寄生物，通过在宿主基因组中插入新的拷贝进行复制。真菌LTR反转录转座子通过多种避开编码序列的靶向机制来避免突变插入，但是引导它们靶向位点选择的保守机制仍不清楚。本文中我们发现裂殖酵母中LTR反转录转座子Tf1的插入是通过DNA结合蛋白Sap1介导的，而靶向的效率和位置取决于Sap1作为复制叉前进障碍物的活性。我们认为Sap1和复制叉的滞留可以通过牵引整合复合物到靶向位点来引导Tf1的插入。

（来自Science.com。翻译：张雪、胡家僖、杨柳、牛天宇、徐丽、史静雯；审校：史静雯、杨柳、魏若妍。）

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