Science 中文摘要｜16 October 2015

Science Vol.350 No.6258, 16 October 2015

The Pluto system: Initial results from its exploration by New Horizons

冥王星系统：“新视野”探测的初步成果

S. A. Stern, F. Bagenal, K. Ennico, G. R. Gladstone, W. M. Grundy, W. B. McKinnon, J. M. Moore +ec at.

http://www.sciencemag.org/content/350/6258/aad1815.full

NASA的新视野号飞船近期对冥王星系统进行了探索，并于2015年7月14日抵达最接近点。冥王星表面展现出了丰富多样的地表形态、地形年龄、反射率、颜色和成分梯度。探测器已经发现了水-冰外壳、地质历史相对年轻的地表单元、表面冰对流、风成条纹、挥发物传输以及冰川流存在的证据。冥王星的大气层大范围延伸，包含痕量烃类和覆盖全球的霾层，地表气压约10微巴。冥王星地表地质状况的多样性及其长期的活跃性引出了一些基础问题：小型行星是如何在形成几十亿年后仍保持活跃的。冥王星的大型卫星卡戎（Charon）显示了其地质构造及异质性地壳成分的证据；同时卡戎的北极呈现出令人困惑的暗色地表。小型卫星许德拉（Hydra）和尼克斯（Nix）则有着比预想更高的反射率。

Remote control of therapeutic T cells through a small molecule–gated chimeric receptor

小分子门控的嵌合受体实现远程调控治疗型T细胞

Chia-Yung Wu, Kole T. Roybal, Elias M. Puchner, James Onuffer, and Wendell A. Lim

http://www.sciencemag.org/content/350/6258/aab4077.full

近来对利用基因工程改造的细胞进行治疗的兴趣不断增加。例如，合成的嵌合型抗原受体（CARs）可以重定向T细胞以识别和消灭表达特定抗原的肿瘤细胞。虽然临床结果非常喜人，但是经这些基因改造后的T细胞会表现出过度的活性，且难以控制并可能导致严重的毒性。该项目中我们设计了可开关的CARs，能够在保留抗原特异性的基础上利用小分子调控T细胞的治疗功能。只有在异源二聚小分子存在的情况下，这些分裂的受体才能结合抗原并组装胞内信号转导组份。这种可定量的药物调控使得医生能够精确控制T细胞活化的时空和剂量，从而减轻毒性。该研究阐释了结合细胞工程与正交化学工具产生更安全的治疗型细胞的可能性，即将细胞的自主识别和人为控制紧密融合。

Structural basis of histone H3K27 trimethylation by an active polycomb repressive complex 2

活性多梳抑制复合体PCR2催化组蛋白H3K27三甲基化的结构基础

Lianying Jiao and Xin Liu

http://www.sciencemag.org/content/350/6258/aac4383.full

多梳抑制复合体PRC2能够催化组蛋白H3K27的三甲基化，这对于基因沉默至关重要。该研究解析了嗜热毛壳菌（Chaetomiumthermophilum）分别在本底状态和刺激状态下时活性PRC2（170KDa）的晶体结构；PRC2包括Ezh2、Eed和Suz12的VEFS结构域三个亚基结构，且与癌症相关的抑制性H3K27M肽链及辅因子S-腺苷-L-高半胱氨酸结合。刺激状态下的复合体PRC2还含有一个额外的刺激性的H3K27me3肽链。Eed被带状结构的Ezh2所包围，而Suz12（VEFS）与Eed及Ezh2相接触，激活特殊的分开的SET结构域来完成催化。对比两种状态下的PRC2结构，发现Ezh2模块能够移动位置来响应刺激，从而完成对活性位点的别构调节。

Concise total synthesis of glucosepane

glucosepane的简洁全合成

Cristian Draghici, Tina Wang, and David A. Spiegel

http://www.sciencemag.org/content/350/6258/294.full

Glucosepane由赖氨酸和精氨酸的侧链经过与葡萄糖发生非酶促反应交联而成，是一种结构非常复杂的蛋白质翻译后修饰产物，且被认为存在于所有生物体中。Glucosepane对于人类糖尿病及衰老的病理生理学研究都具有重大意义，但由于缺少其均质样品，这种代谢物的综合生物研究很难进行。在该研究中开发了一锅合成法（one-pot method），成功制备出核心结构中的非芳香族4H-咪唑互变异构体，从而实现了glucosepane的全合成。该合成方法简洁（仅需八个步骤）、全聚、高产（整体产率达到12%），且具有对映选择性。我们期望该研究成果将被证明对杂环化学的理论与实践研究都十分有用，且对于glucosepane及相关的人类疾病与健康研究有所裨益。

Hydrogenation of carboxylic acids with a homogeneous cobalt catalyst

一种均相钴催化剂用于羧酸的加氢还原

Ties J. Korstanje, Jarl Ivar van der Vlugt, Cornelis J. Elsevier, and Bas de Bruin

http://www.sciencemag.org/content/350/6258/298.full

将酯类与羧酸还原为醇类是制药、精细化工行业及生物质能转换领域中极为重要的反应类型。通常反应物配比符合化学计量关系，且羧酸的催化加氢需要贵重金属的参与。本文中，我们报道了一种羧酸的均相催化加氢方法，使用的催化剂是地球上含量丰富的金属钴。该体系将Co(BF4)2·6H2O与三齿膦配体进行配位，在相对温和的条件下（100°C, 80 bar H2）可还原相当多种类的羧酸与酯类，转换数高达8000。

CO2 capture from humid flue gases and humid atmosphere using a microporouscoppersilicate

利用微孔铜硅分子筛从潮湿的烟气和大气中捕获CO2

Shuvo Jit Datta, Chutharat Khumnoon, Zhen Hao Lee, Won Kyung Moon, Son Docao, Thanh Huu Nguyen, In Chul Hwang, Dohyun Moon, Peter Oleynikov, Osamu Terasaki, and Kyung Byung Yoon

http://www.sciencemag.org/content/350/6258/302.full

通过多孔材料从潮湿烟气或大气中捕获CO2仍然代价高昂，因为前期需要对气体进行除水处理。大量的具有物理吸附功能的微孔材料已经被开发为CO2捕获材料。然而，它们中的绝大多数都面临着因为共吸附潮湿烟气和大气中水分而引起的CO2吸附能力减弱和自身结构分解的问题。我们报道了一种高度稳定的微孔铜硅分子筛。它有H2O特异性和CO2特异性吸附位点，但没有H2O/CO2的共吸附位点。因此，它易于从潮湿烟气与大气中同时吸附H2O和CO2，但是吸附H2O并不影响其吸附CO2。由于它是通过水热法合成的，在吸附H2O和CO2后依然高度稳定。

A near–quantum-limited Josephson traveling-wave parametric amplifier

近量子极限的约瑟夫森行波参量放大器

C. Macklin, K. O’Brien, D. Hover, M. E. Schwartz, V. Bolkhovsky, X. Zhang, W. D. Oliver, and I. Siddiqi

http://www.sciencemag.org/content/350/6258/307.full

单光子水平的信号同时携带经典信息与量子信息，对于低能微波频率激发来说，要想侦测到单光子水平的信号绝非易事。本文中我们将介绍一种基于约瑟夫森结传导线的超导放大器。与现行的驻波参数放大器不同，这种行波结构鲁棒性高，能够在动态范围较大的GHz级频带宽度上实现高增益，并读出20个超导量子比特。为了实现这种特性，我们引入了一种亚波长共振相位匹配技术，这一技术有助于创建具有独特色散关系的非线性微波器件。我们利用弱测量对放大器进行了校准，测得量子效率高达75%（70%包含约瑟夫森等放大器加入的噪声）。伴随着基于紧凑集总元件的灵活设计，这种约瑟夫森放大器将在微波度量学以及量子光学领域有广阔的应用空间。

Sensitivity of seafloor bathymetry to climate-driven fluctuations in mid-ocean ridge magma supply

气候驱动下大洋中脊岩浆供应波动的海底测深敏感性

J.-A. Olive, M. D. Behn, G. Ito, W. R. Buck, J. Escartín, and S. Howell

http://www.sciencemag.org/content/350/6258/310.full

近期的研究已经提出，在大洋中脊形成的海底测深组构记录了岩浆供应的快速波动（23,000到100,000年），这种波动由海平面变化引起，海平面变化会调节底层地幔熔融物的产出。利用断层和岩浆侵位的定量模型，我们证明实际上海底塑造过程在岩浆供应的波动过程中充当了低通滤波器的作用，有力地抑制了小于100,000年的波动。我们发现，主导海底波长的系统性降低伴随着扩张速率的增加，这种现象可以在岩浆输入恒定的断层生长与废弃模型中得到最好的解释，为深海丘陵（地球上最为常见的地形特征）组构中地幔融化印记的破译提供了可靠的框架。

A skin-inspired organic digital mechanoreceptor

皮肤激发的有机数字机械感受器

Benjamin C.-K. Tee, Alex Chortos, Andre Berndt, Amanda Kim Nguyen, Ariane Tom, Allister McGuire, Ziliang Carter Lin +ec at.

http://www.sciencemag.org/content/350/6258/313.full

人类皮肤的触觉感知过程，依赖于皮肤感受器将刺激强度转化为一系列电压脉冲后输出数字信号。我们使用弹性有机晶体管电路构造出高能效的皮肤激发机械感受器，其能将压力直接转化为数字频率信号。该感受器输出频率介于0-200赫兹间，在施加渐增力刺激时输出次线性应答，很好地模拟了慢适应皮肤感受器。更进一步地，将感受器输出用于对光遗传学工程小鼠大脑皮层的皮层感受神经元进行体外刺激，实现刺激脉冲与压力水平一致化。该研究向大面积有机电子皮肤的设计与应用迈出一步，而这种具有神经元整合的触觉反馈的电子皮肤可用于置换四肢。

Opposing intrinsic temporal gradients guide neural stem cell production of varied neuronal fates

对向内在时间梯度引导神经干细胞生成多种神经细胞

Zhiyong Liu, Ching-Po Yang, Ken Sugino, Chi-Cheng Fu, Ling-Yu Liu, Xiaohao Yao, Luke P. Lee, and Tzumin Lee

http://www.sciencemag.org/content/350/6258/317.full

神经干细胞的发育潜能与年龄相关，证据表明神经干细胞在不同的发育阶段会产生不同神经元类型。果蝇成神经细胞会生成长而固定的神经元细胞谱系。我们研究了在不同发育时期，通过RNA定序谱系特征性成神经细胞对神经细胞分化起调控作用的影响因素。我们发现，IGF-II mRNA结合蛋白（Imp）和Syncrip（Syp）这两种RNA结合蛋白显示出对向高至低与低至高时间梯度，并有谱系特征性的时间动力学现象。Imp和Syp在缓慢进行型谱系与快速变化型谱系中都分别促进了早期和晚期的细胞分化。在蘑菇体谱系中，Imp和Syp通过调控时间转录因子Chinmo的翻译，对神经细胞分化施加控制。这两种蛋白形成的对向Imp/Syp梯度编码干细胞寿命，在细胞谱系中指定了细胞的分化命运。

The Atlantic Multidecadal Oscillation without a role for ocean circulation

大西洋多年代际震荡并不受大洋环流影响

Amy Clement, Katinka Bellomo, Lisa N. Murphy, Mark A. Cane, Thorsten Mauritsen, Gaby R?del, and Bjorn Stevens

http://www.sciencemag.org/content/350/6258/320.full

大西洋多年代际震荡（AMO）是具有重大社会影响的气候变化的主要模式。大多数先前研究认为AMO的驱动力是大洋环流，特别是大西洋经向翻转环流（AMOC）。在本研究中，我们发现已观测的AMO主要特性可以在规定好海洋热传导的模型中重现，在这些模型中，海洋热传导无法作为驱动力。在当前的气候模型中，允许大洋环流与大气相互作用不能显著改变AMO的特性。这些结果表明，AMO是对中纬度大气环流的随机性强迫响应，并伴随着热带地区的热耦合作用。依照本文的观点，AMOC和其他大洋环流的变化会在很大程度上对AMO做出响应，但并不是AMO的成因。

Suboptimization of developmental enhancers

发育增强子的次级优化

Emma K. Farley, Katrina M. Olson, Wei Zhang, Alexander J. Brandt, Daniel S. Rokhsar, and Michael S. Levine

http://www.sciencemag.org/content/350/6258/325.full

转录增强子（enhancer）在发育过程中指导基因表达开关的精细调控。为了探寻这种精确调控的机制，本文中我们对增强子Otx-a进行了高通量分析，Otx-a介导了玻璃海鞘（Ciona）胚胎中神经板的基因表达以响应纤维生长因子（FGF）信号传递和局部GATA决定。我们证明了增强子的特异性取决于具有降低亲和力的次级识别序列（次级优化，suboptimization）。天然的GATA和ETS（FGF）结合位点都与保守序列不完全匹配，而完全的匹配会介导基因强力但异位的表达。天然的位点也不按照最优化的间隔排列，其间隔的精细改变可以调整其增强子的活性。多层次的增强子次级优化能产生特异性强，但是较弱的表达模式，我们认为一簇较弱的增强子，包括某些特定的“超增强子”，能规避这种特异性和活性之间的权衡。

RIPK1 and NF-κB signaling in dying cells determines cross-priming of CD8+ T cells

濒死细胞的RIPK1和NF-kB信号通路决定CD8阳性T细胞的交叉活化

Nader Yatim, Hélène Jusforgues-Saklani, Susana Orozco, Oliver Schulz, Rosa Barreira da Silva, Caetano Reis e Sousa, Douglas R. Green, Andrew Oberst, and Matthew L. Albert

http://www.sciencemag.org/content/350/6258/328.full

濒死细胞能向树突状细胞（dendritic cell）提供抗原和炎性因子，树突状细胞通过抗原交叉呈递来活化CD8阳性T细胞，从而诱发获得性免疫（adaptive immunity）反应。为了明确不同的细胞程序性死亡形式对免疫反应的影响，我们通过受体相互作用蛋白激酶-3（receptor-interacting protein kinase-3）和半胱天冬酶-8（caspase-8）二聚化分别建立了细胞坏死和细胞凋亡两种模型，发现濒死细胞仅仅释放损伤相关分子模式（damage-associated molecular patterns）等炎性介质是不足以交叉活化CD8阳性T细胞的。相反，强烈的交叉活化需要濒死细胞中受体相互作用蛋白激酶-1（RIPK1）的信号通路和核内因子κB（NF-κB）诱导的转录调控。假设细胞坏死或者炎性凋亡过程中没有NF-κB信号通路，CD8阳性T细胞的交叉活化效率就会大大下降，影响对肿瘤的免疫反应。我们的数据揭示了濒死细胞中炎症和细胞死亡信号通路之间的协调调控着获得性免疫反应。

Stable inhibitory activity of regulatory T cells requires the transcription factor Helios

调节性T细胞的稳定抑制活性需要转录因子Helios

Hye-Jung Kim, R. Anthony Barnitz, Taras Kreslavsky, Flavian D. Brown, Howell Moffett, Madeleine E. Lemieux, Yasemin Kaygusuz, Torsten Meissner, Tobias A. W. Holderried, Susan Chan, Philippe Kastner, W. Nicholas Haining, and Harvey Cantor

http://www.sciencemag.org/content/350/6258/334.full

免疫系统的稳态维持需要调节性T细胞（Tregs）。考虑到它们对自身抗原响应的固有特性，Treg细胞必须稳定地维持在抑制性表型来避免自体免疫的发生。本文研究人员报道在小鼠体内，转录因子Helios在FoxP3阳性的CD4 Treg和Qa-1限制型的CD8 Treg中表达减弱，会导致调节功能的缺陷和自身免疫疾病的发生。Helios缺失的Treg细胞在炎症反应中表型不稳定，因STAT5通路活化的减少，这些细胞表现为FoxP3表达量的降低和效应细胞因子表达量的升高。CD8 Treg细胞同样需要Helios依赖的STAT5活化，来提高其生存能力，防止T细胞终末分化。Helios是稳定炎症反应中Treg功能的关键转录因子这一认识，为Treg细胞的核心特征提供了基因层面的解释。

Panoramix enforces piRNA-dependent cotranscriptional silencing

Panoramix蛋白驱动piRNA依赖的共转录沉默

Yang Yu, Jiaqi Gu, Ying Jin, Yicheng Luo, Jonathan B. Preall, Jinbiao Ma, Benjamin Czech, and Gregory J. Hannon

http://www.sciencemag.org/content/350/6258/339.full

piRNA（Piwi-interacting RNA）信号通路是一种以小型RNA为基础的先天免疫系统，能够保护生殖细胞基因组免受转座子破坏。在果蝇（Drosophila）卵巢中，细胞核中的Piwi蛋白能够对转座子形成转录沉默，但这种现象的准确发生机制尚不清楚。该研究发现，Piwi蛋白复合物中的CG9754蛋白组分能够在转录沉默过程中在Piwi蛋白与结合蛋白Asterix的下游起作用。CG9754蛋白与新生信使RNA转录本相结合，并引起原基因座的共转录沉默和抑制性染色质标记的沉积。研究人员将CG9754蛋白命名为Panoramix，并认为它能作为piRNA信号通路与通用沉默复合体相互作用的接合体来驱动转录沉默。

（来自Sciencemag.com。翻译：张旭阳、史静雯、张雪、徐丽、魏若妍、张奕林；审校：史静雯、杨柳、魏若妍。）