生命科學與生物醫學

審校：訪冬 趙維傑 史靜雯 金庄維

生物化學

Biochemistry

Regulation of sugar transporter activity for antibacterial defense in Arabidopsis

擬南芥糖轉運蛋白活性對抗菌防禦的調控

Kohji Yamada, Yusuke Saijo, Hirofumi Nakagami, Yoshitaka Takano

http://science.sciencemag.org/content/354/6318/1427

圖片來源：sciencemag

（導讀 郭思瑤） 致病微生物在侵染過程中可以從宿主身上獲取營養。研究人員在擬南芥中發現，宿主糖類轉運能操縱糖類攝取，剝奪細菌能量來源，是植物對抗細菌侵染新策略。對糖類的競爭塑造宿主與病菌間相互作用。

Abstract

Accessing non-natural reactivity by irradiating nicotinamide-dependent enzymes with light

煙醯胺依賴酶在光激發態下獲得非天然催化活性

Megan A. Emmanuel, Norman R. Greenberg, Daniel G. Oblinsky & Todd K. Hyster

http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7633/full/nature20569.html

生物催化過程中光子誘導的混雜性。圖片來源：Nature

（導讀 韓宇） 酶作為理想的催化劑僅存在於天然反應中，新催化功能的開發仍面臨諸多困難。煙醯胺輔酶是一種羰醯還原酶，本文中利用可見光對其進行激發，使之獲得了非天然的催化功能，可以催化內酯類分子的高對映性脫鹵反應。

Abstract

基因組學

Genomics

The seahorse genome and the evolution of its specialized morphology

海馬的基因組和其獨特形態的演變

Qiang Lin（林強，中科院南海所）, Shaohua Fan, Yanhong Zhang…Axel Meyer & Byrappa Venkatesh

http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7633/full/nature20595.html

（導讀 郭思瑤） 海馬形態獨特，嘴呈管狀口內無齒，身披骨板，雄性具育兒囊，尾鰭和腹鰭缺失。研究人員對虎尾海馬（Hippocampus comes）基因進行了測序與從頭合成，通過比較基因組分析，發現了一系列與這些特殊形態相關的基因表達。

Abstract

結構生物學

Structural Biology

The cryo-EM structure of a ribosome–Ski2-Ski3-Ski8 helicase complex

核糖體ski2-ski3-ski8解旋酶複合體的冷凍電鏡結構

Christian Schmidt, Eva Kowalinski, Vivekanandan Shanmuganathan…Thomas Becker, Roland Beckmann

http://science.sciencemag.org/content/354/6318/1431

圖片來源：sciencemag

（導讀 峰子） ski2-ski3-ski8（ski）解旋酶複合物同外切酶體一同調控細胞內錯誤或受損的mRNA的降解過程。本文利用冷凍電鏡解析了內源性核糖體-ski複合物的結構，發現核糖體的結合可以使ski2解旋酶的自抑制結構域易位，而mRNA的3′突出端可直接從核糖體小亞基穿過直至ski2的解旋酶通道，為下一步被外切酶體降解做準備。

Abstract

The structure and flexibility of conical HIV-1 capsids determined within intact virions

完整HIV-1病毒粒子中錐形衣殼的結構和靈活性確認

Simone Mattei, B?rbel Glass, Wim J. H. Hagen, Hans-Georg Kr?usslich, John A. G. Briggs

http://science.sciencemag.org/content/354/6318/1434

圖片來源：sciencemag

（導讀 雷文茜） HIV-1病毒的錐形衣殼包裹著內部病毒結構。本研究使用冷凍電鏡技術，得到了完整病毒顆粒衣殼中六聚化和五聚化CA蛋白質的結構，其中五聚體呈現出與已知晶體結構不同的靈活性的排列方式。本研究為CA蛋白質構成病毒衣殼曲面的方式提供了解釋。

Abstract

Translational termination without a stop codon

無終止密碼子的翻譯終止

Nathan R. James, Alan Brown, Yuliya Gordiyenko, V. Ramakrishnan

http://science.sciencemag.org/content/354/6318/1437

（導讀 譚坤） 核糖體遇到尾端沒有終止密碼子的mRNA就會停止功能，但在細菌中這些複合體能被另類核糖體挽救因子A(ArfA)所拯救。本文利用冷凍電鏡得到與3』截短mRNA結合的ArfA的結構，發現ArfA會特異性地招募釋放因子2(RF2)。而終止密碼子也會形成類似RF2的構象，暗示了一種釋放因子調節翻譯終止的通用機制。

Abstract

Structure of photosystem II and substrate binding at room temperature

室溫下的光系統II結構及底物結合機制

Iris D. Young, Mohamed Ibrahim, Ruchira Chatterjee…Vittal K. Yachandra & Junko Yano

http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7633/full/nature20161.html

OEC氨結合位點及O-O鍵形成機制。圖片來源：Nature

（導讀 韓宇） 光系統II（PS II）中O-O鍵形成機制及放氧複合物（OEC）在S狀態下的結構尚不清楚。本文在室溫下利用飛秒脈衝得到了PS II在適應性黑暗、兩次閃爍照明和氨結合態下兩次閃爍照明三種狀態下的無損結構，有助解釋O-O鍵形成機制。

Abstract

Structure of CC chemokine receptor 2 with orthosteric and allosteric antagonists

正構與別構位點拮抗劑下趨化因子受體CCR2的結構

Yi Zheng, Ling Qin, Natalia V. Ortiz Zacarías, Henk de Vries, Gye Won Han, Martin Gustavsson, Marta Dabros, Chunxia Zhao, Robert J. Cherney, Percy Carter, Dean Stamos, Ruben Abagyan, Vadim Cherezov, Raymond C. Stevens, Adriaan P. IJzerman, Laura H. Heitman, Andrew Tebben, Irina Kufareva, Tracy M. Handel

http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7633/full/nature20605.html

（導讀 劉書琬） 本研究首次報道了解析度高達2.8埃的由趨化因子受體CCR2及其正構、別構位點拮抗劑（分別為BMS-681，CCR2-RA-[R]）組成的三元絡合物的穩定晶體結構，將為CCR2介導的多種炎症反應、神經退行性疾病和癌症的靶向藥物研發提供新思路。

Abstract

Intracellular allosteric antagonism of the CCR9 receptor

胞內的CCR9受體變構拮抗

Christine Oswald, Mathieu Rappas, James Kean…Robert M. Cooke & Fiona H. Marshal

http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7633/full/nature20606.html

（導讀 峰子） 由CCL25激活的CC趨化因子受體9（CCR9）在腸道白細胞招募中至關重要，是炎症性腸病的治療靶標。本文解析了解析度為2.8埃的CCR9及拮抗劑vercirnon的複合物晶體結構，解釋了CCR9與配體的結合及變構方式，對藥物設計並擴展到其他趨化因子受體提供了思路。

Abstract

Structure and regulation of the chromatin remodeller ISWI

染色質重塑子ISWI的的結構和調節

Lijuan Yan, Li Wang, Yuanyuan Tian, Xian Xia & Zhucheng Chen（陳柱成，清華大學）

http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7633/full/nature20590.html

（導讀 峰子） ISWI是一些染色質重塑複合體的催化亞基，可促進複製、轉錄抑制、異染色質形成和其他細胞核過程。ISWI催化核心的活性受到AutoN和NegC結構域的抑制，目前人們尚不清楚AutoN和NegC是如何抑制和調控ISWI的。本文分別解析了ISWI及其與組蛋白H4的複合物晶體結構，揭示了染色質重塑蛋白ISWI的結構和調控機制。

Abstract

Engineering extrinsic disorder to control protein activity in living cells

調控活細胞蛋白活性的外源工程法

Onur Dagliyan, Miroslaw Tarnawski, Pei-Hsuan Chu, David Shirvanyants, Ilme Schlichting, Nikolay V. Dokholyan, Klaus M. Hahn

http://science.sciencemag.org/content/354/6318/1441

（導讀 峰子） 本文通過計算機計算鑒定出暴露於蛋白表面可別夠調節蛋白活性位點的非保守且緊密的無規則捲曲，將光敏感或配體敏感的結構域插入其中形成別構開關，可以模擬天然的活性非活性狀態並調控活細胞的形態及運動，闡釋了一種廣泛適用的設計蛋白生理開關的方法。

Abstract

Electric-field-stimulated protein mechanics

電場刺激下的蛋白反應

Doeke R. Hekstra, K. Ian White, Michael A. Socolich, Robert W. Henning, Vukica ?rajer & Rama Ranganathan

http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7633/full/nature20571.html

（導讀 雷文茜） 蛋白質的內部機制將蛋白質結構與其功能相聯繫。本研究採用一種新方法——結合時間分辨的X射線晶體分析法和強電場脈衝應用——來追蹤蛋白質的構象變化。這為未來研究蛋白質的功能機制奠定了基礎。

Abstract

生物醫學

Biomedical Science

Genome-wide changes in lncRNA, splicing, and regional gene expression patterns in autism

自閉症中lncRNA、RNA剪切和區域性基因表達模式的變化

Neelroop N. Parikshak, Vivek Swarup, T. Grant Belgard…Steve Horvath & Daniel H. Geschwind

http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7633/full/nature20612.html

（導讀 董堃） 本研究進行了迄今為止最大規模的自閉症患者死後轉錄組研究，發現自閉症會導致靈長類特有lncRNA調節異常、特定神經元中RNA差異性剪切下調，以及額葉和顳葉中的基因表達譜改變，展現了複雜神經疾病中基因相關改變的多樣性和複雜性。

Abstract

Epigenetic stress responses induce muscle stem-cell ageing by Hoxa9 developmental signals

表觀遺傳的應激反應通過HOXA9發育信號引起肌肉乾細胞老化

Simon Schw?rer, Friedrich Becker, Christian Feller…Stefan Tümpel & K. Lenhard Rudolph

http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7633/full/nature20603.html

（導讀 郭思瑤） 發育通路的改變被認為與幹細胞隨年齡增長而發生的衰退相關。研究人員發現在老年小鼠激活的肌肉乾細胞（衛星細胞）中，表觀遺傳應激反應可以通過Hoxa9激活數個發育相關信號通路，從而改變基因表達譜並限制衛星細胞的功能和肌肉再生。

Abstract

A 17-gene stemness score for rapid determination of risk in acute leukaemia

一個可快速測定急性白血病風險的17基因幹細胞性得分表

Stanley W. K. Ng, Amanda Mitchell, James A. Kennedy…John E. Dick & Jean C. Y. Wang

http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7633/full/nature20598.html

（導讀 陳月欣） 抗藥性和複發是治癒急性骨髓性白血病（AML）的最大障礙。本研究通過對AML病人基因表達的回歸分析，做出了一個由17個基因組成的白血病幹細胞性得分表（LSC17），得分越高的病人預後越差。此表為個體病人治療方案的快速確定提供了幫助。

Abstract

Zika virus infection damages the testes in mice

寨卡病毒損傷小鼠睾丸

Jennifer Govero, Prabagaran Esakky, Suzanne M. Scheaffer…Kelle H. Moley & Michael S. Diamond

http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7633/full/nature20556.html

（導讀 雷文茜） 寨卡病毒感染會使女性產出先天性畸形嬰兒，但其對男性的影響尚不清晰。本研究選用寨卡病毒Dakar41519研究了病毒對雄性小鼠生殖系統的影響，發現病毒傾向於感染睾丸細胞，造成生精小管損壞和細胞死亡。研究為探索寨卡病毒對受感染人群的影響提供了啟示。

Abstract

Neutralizing human antibodies prevent Zika virus replication and fetal disease in mice

中和抗體預防小鼠寨卡病毒複製和胎兒疾病

Gopal Sapparapu, Estefania Fernandez, Nurgun Kose…Michael S. Diamond & James E. Crowe

http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7633/full/nature20564.html

（導讀 郭思瑤） 寨卡病毒（ZIKV）是一種新興的蚊蟲傳播黃病毒，能引起先天性出生缺陷等嚴重疾病。研究人員在之前感染過寨卡病毒的人群中分離了一組人類單克隆抗體。其中部分抗體可識別薄膜蛋白E上的多種表位，並在小鼠實驗中顯示出潛在的中和反應。這為寨卡疫苗的研製奠定了基礎。

Abstract

Receptor usage dictates HIV-1 restriction by human TRIM5α in dendritic cell subsets

受體的使用決定樹突狀細胞亞群中人源TRIM5 α對HIV-1的限制

Carla M. S. Ribeiro, Ramin Sarrami-Forooshani, Laurentia C. Setiawan…Sonja I. Gringhuis & Teunis B. H. Geijtenbeek

http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7633/full/nature20567.html

（導讀 陳月欣） 上皮組織中的朗格漢斯細胞（LC，樹突狀細胞的一種）可以通過表面受體Langerin限制HIV-1感染。本研究發現，與Langerin結合後的HIV病毒會被引導至由E3泛素連接酶TRIM5α介導的細胞自噬通路中，從而保護細胞免受病毒感染。本研究為預防HIV感染提供了新思路。

Abstract

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