Top Journal一周論文導讀 | 生命科學 生命醫學（3篇華人成果）

審校：趙維傑 史靜雯 訪冬

發育生物學

Developmental Biology

Spatiotemporal antagonism in mesenchymal-epithelial signaling in sweat versus hair fate decision

間質上皮信號的時空拮抗作用決定汗液與毛髮命運

Catherine P. Lu, Lisa Polak, Brice E. Keyes, Elaine Fuchs

來源：Science，http://science.sciencemag.org/content/354/6319/aah6102

圖片來源：science

（導讀 陳月欣） 上皮-間質交聯（cross-talk）對於皮膚附屬器的發育至關重要。本研究發現，BMP和FGF的信號作用及SHH的阻斷共同促成了汗腺的發育，而SHH信號及BMP的阻斷共同促成了毛囊的發育。這些信號分子的調節在人類和小鼠的發育過程中分別通過不同機制達成。

Abstract

基因組學

Genomics

Distribution and clinical impact of functional variants in 50,726 whole-exome sequences from the DiscovEHR study

discovEHR研究中50726人全外顯子組序列中功能變異的分布及臨床影響

Frederick E. Dewey, Michael F. Murray, John D. Overton…Aris Baras, David J. Carey

來源：Science，http://science.sciencemag.org/content/354/6319/aaf6814

（導讀 峰子） 由美國蓋辛格健康系統與再生遺傳學中心合作進行的DiscovEHR項目對5萬多人的外顯子進行測序，發現了420多萬個罕見基因變異，結合臨床電子病歷（EHR）信息，確定了大量潛在新的藥物位點，並明確了基因測序在患者健康管理中的重要作用，為精準醫學計劃和以基因組為指導的治療方案提供了藍圖。

Abstract

Genetic identification of familial hypercholesterolemia within a single U.S. health care system

一項美國衛生保健系統內家族性高膽固醇血症的遺傳鑒定

Noura S. Abul-Husn, Kandamurugu Manickam, Laney K. Jones…Frederick E. Dewey, Michael F. Murray

來源：Science，http://science.sciencemag.org/content/354/6319/aaf7000

圖片來源：science

（導讀 陳月欣） 本研究對蓋辛格健康系統內超過5萬名參保人員的外顯子序列和電子病歷進行了篩查，發現家族性高膽固醇血症（FH）相關突變攜帶者患冠狀動脈疾病的風險顯著偏高，但其中多數患者尚未通過傳統診斷手段發現問題並接受他汀類藥物的有效治療。本研究表明基因篩查應當在FH診斷中廣泛應用。

Abstract

Redefining the invertebrate RNA virosphere

重新定義無脊椎動物RNA病毒圈

Mang Shi, Xian-Dan Lin, Jun-Hua Tian…Edward C. Holmes & Yong-Zhen Zhang（張永振，中國國家疾控中心）

來源：Nature，http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7634/full/nature20167.html

（導讀 峰子） 本文分析了來自9個動物門220多個無脊椎動物物種的轉錄組，在其中發現了1445種RNA病毒。這些病毒填補了RNA病毒進化史中的空白，描繪了RNA病毒與宿主間相互作用的演化歷程，揭示了一個比原有認識更加複雜與多樣化的無脊椎動物RNA病毒圈。

Abstract

結構生物學

Structural Biology

A three-dimensional movie of structural changes in bacteriorhodopsin

細菌視紫紅質結構變化的三維電影

Eriko Nango, Antoine Royant, Minoru Kubo…Richard Neutze, So Iwata

來源：Science，http://science.sciencemag.org/content/354/6319/1552

圖片來源：sciencemag

（導讀 郭思瑤） 細菌視紫紅質（Bacteriorhodopsin，bR）是一種光碟機質子泵和典型膜轉運蛋白。研究人員運用時間分辨的連續飛秒晶體學，實現了光子激活後bR結構改變的毫秒級別可視化。蛋白質的一系列結構變化顯示了bR轉運蛋白跨膜逆濃度梯度轉運質子的過程。

Abstract

Crystal structure of unlinked NS2B-NS3 protease from Zika virus

寨卡病毒NS2B-NS3蛋白酶非連接態的晶體結構

Zhenzhen Zhang, Yan Li, Ying Ru Loh, Wint Wint Phoo, Alvin W. Hung, CongBao Kang, Dahai Luo（羅大海，新加坡南洋理工）

來源：Science，http://science.sciencemag.org/content/354/6319/1597

（導讀 峰子） NS2B-NS3蛋白酶對寨卡病毒的複製至關重要，是一個重要的藥物靶標。本文在此解析了解析度為1.58埃的NS2B-NS3蛋白酶非連接自由態以及在活性位點反向結合肽段的晶體結構，加速了基於結構的針對寨卡病毒及相關致病黃病毒的抗病毒藥物研究。

Abstract

Near-atomic-resolution cryo-EM analysis of the Salmonella T3S injectisome basal body

沙門氏菌T3S注射裝置基座結構的近原子解析度冷凍電鏡分析

L. J. Worrall, C. Hong, M. Vuckovic…Z. Yu & N. C. J. Strynadka

來源：Nature，http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7634/full/nature20576.html

圖片來源：nature

（導讀 雷文茜） 沙門氏菌T3S注射裝置是很多革蘭氏陰性菌入侵細胞引起致病的關鍵，其中注射裝置基座是橫跨細胞膜的結構基礎。本研究首次利用單粒子冷凍電子顯微鏡在埃級解析度上觀察了沙門氏菌T3S注射裝置基座結構，為研究基座中各組分結構提供了參考。

Abstract

High-resolution crystal structure of the human CB1 cannabinoid receptor

人類CB1大麻素受體的高解析度晶體結構

Zhenhua Shao, Jie Yin, Karen Chapman, Magdalena Grzemska, Lindsay Clark, Junmei Wang & Daniel M. Rosenbaum

來源：Nature，http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7634/full/nature20613.html

Shao Z, Yin J, Chapman K, et al. 2016.

（導讀 韓宇） 人類大麻素G蛋白偶聯受體（GPCR）可調節多種物質的功能應答，是多種疾病的藥物靶點，但對其分子機制的研究缺乏高解析度的結構數據。本文使用GPCR設計和脂立方相結晶確定了解析度為2.6?的CB1受體結構，為研究大麻素受體功能及源性大麻素系統提供了基礎。

Abstract

Structure of RNA polymerase I transcribing ribosomal DNA genes

轉錄核糖體DNA基因的RNA聚合酶I的結構

Simon Neyer, Michael Kunz, Christian Geiss…Patrick Cramer & Achilleas S. Frangakis

來源：Nature，http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7634/full/nature20561.html

Neyer S, Kunz M, Geiss C, et al. 2016.

（導讀 韓宇） RNA聚合酶I（Pol I）是轉錄核糖體DNA（rDNA）並調節真核細胞生長的高度進行性酶，但其活躍轉錄構象中的結構尚未確定。本文通過兩種冷凍電子顯微鏡方法從酵母中得到活躍轉錄的Pol I結構，提出一種調控轉錄延伸的模型。

Abstract

神經生物學

Neuroscience

Active cortical dendrites modulate perception

有效皮層樹突活動調節知覺域限

Naoya Takahashi, Thomas G. Oertner, Peter Hegemann, Matthew E. Larkum

來源：Science，http://science.sciencemag.org/content/354/6319/1587

圖片來源：sciencemag.org

（導讀 李駿） 目前人們對於知覺究竟發生在神經系統的哪個層面上尚未達成共識。本研究發現小鼠初級軀體感覺皮層的一部分第5層椎體神經元的尖端樹突鈣活動與對鬍鬚彎曲度的知覺域限之間存在相關性。通過操控尖端樹突的活動能夠引起知覺域限的改變，提示知覺在樹突層面上存在因果性機制。

Abstract

植物學

Botany

Precursor processing for plant peptide hormone maturation by subtilisin-like serine proteinases

類枯草桿菌絲氨酸蛋白酶通過前體加工介導植物肽激素成熟

Katharina Schardon, Mathias Hohl, Lucile Graff, Jens Pfannstiel, Waltraud Schulze, Annick Stintzi, Andreas Schaller

來源：Science，http://science.sciencemag.org/content/354/6319/1594

（導讀 峰子） 肽激素由較大的前體蛋白水解而來，可調節植物的生長與發育。本研究通過蛋白酶抑制劑的組織特異性表達，發現在擬南芥中，類枯草桿菌蛋白酶類在成熟IDA信號肽生成過程是必需的，且一些功能冗餘的類枯草桿菌蛋白酶類均參與其中。

Abstract

Chemical intervention in plant sugar signalling increases yield and resilience

對植物糖信號的化學干預提高其產量和抗逆能力

Cara A. Griffiths, Ram Sagar, Yiqun Geng…Matthew J. Paul & Benjamin G. Davis

來源：Nature，http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7634/full/nature20591.html

圖片來源：nature

（導讀 邸正傲） 6-磷酸海藻糖（T6P）是控制植物體內糖類使用和分配的關鍵信號分子。本文設計出幾種可穿過細胞膜的T6P前體，將其引入植物體並進行光誘導即可在體內釋放T6P，從而實現對糖信號通路的控制，並提高糧食作物的澱粉產量和應對乾旱脅迫的抵抗能力。

Abstract

細胞生物學

Cell Biology

mRNA quality control is bypassed for immediate export of stress-responsive transcripts

應激反應轉錄組的緊急核輸出可越過mRNA的質量控制

Gesa Zander, Alexandra Hackmann, Lysann Bender, Daniel Becker, Thomas Lingner, Gabriela Salinas & Heike Krebber

來源：Nature，http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7634/full/nature20572.html

（導讀 峰子） 細胞在極端條件下優先合成熱休克蛋白，並抑制非熱休克蛋白轉錄組的轉錄、加工與出核，而其調控機制未知。本研究發現，生存壓力可以引起接頭蛋白和Mex67從非熱休克蛋白mRNAs上解離使其無法出核，並越過mRNA質量控制，直接驅動Mex67介導熱休克蛋白mRNAs出核及快速轉錄翻譯，保障細胞在極端條件下生存。

Abstract

生物醫學

Biomedical Science

Persistent microbiome alterations modulate the rate of post-dieting weight regain

持續的微生物組變化調節節食後體重恢復的速度

Christoph A. Thaiss, Shlomik Itav, Daphna Rothschild…Eran Segal & Eran Elinav

來源：Nature，http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7634/full/nature20796.html

（導讀 陳月欣） 節食後的體重反彈現象在肥胖症患者中非常普遍。本研究鑒定出一種與節食後體重恢復有關的腸道微生物組信號，該信號在節食後產生並長期維持，參與調節體內黃酮類物質水平及能量代謝。微生物靶向方法或可在日後應用於肥胖症的診斷與治療。

Abstract

Early dissemination seeds metastasis in breast cancer

早期癌細胞轉移促成乳腺癌轉移

Hedayatollah Hosseini, Milan M. S. Obradovi?, Martin Hoffmann…Julio A. Aguirre-Ghiso & Christoph A. Klein

來源：Nature，http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7634/full/nature20785.html

（導讀 陳月欣） 癌症的轉移性擴散常常發生在腫瘤形成的早期。通過對HER2小鼠乳腺癌的研究發現，黃體酮誘導的信號通路在癌症早期引發細胞轉移，而在晚期癌症中促進細胞增殖。早期低密度病灶中的細胞有更強的幹細胞性和轉移能力，導致了80%的乳腺癌轉移。

Abstract

Mechanism of early dissemination and metastasis in Her2+ mammary cancer

HER2陽性乳腺癌的早期擴散和轉移機制

Kathryn L. Harper, Maria Soledad Sosa, David Entenberg…Christoph A. Klein & Julio A. Aguirre-Ghiso

來源：Nature，http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7634/full/nature20609.html

（導讀 峰子） 已有研究表明腫瘤擴散可能發生在腫瘤發生早期，早期擴散癌細胞（early disseminated cancer cells, eDCCs）的轉移機制尚不清楚。本研究發現在早期擴散過程中，Her2 eDCCs可激活類似Wnt依賴的上皮細胞向間充質細胞轉化的擴散機制，並在休眠後形成轉移，為研究更好的腫瘤轉移預防方法奠定基礎。

Abstract

Integrin-YAP/TAZ-JNK cascade mediates atheroprotective effect of unidirectional shear flow

整合素Yap / taz-jnk級聯反應介導單向剪切流的抗動脈粥樣硬化作用

Li Wang, Jiang-Yun Luo, Bochuan Li…Yi Zhu（朱毅，天津醫科大學） & Yu Huang（黃聿，香港中文大學）

來源：Nature，http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7634/full/nature20602.html

圖片來源：nature

（導讀 張志偉） 粥樣硬化會導致血液流動模式由單向剪切流變為擾動流。本研究發現，單向剪切流可以促進整合素β3與Gα13的相互作用、抑制RhoA活性、促進YAP/TAZ磷酸化，進而抑制JNK信號，從而降低炎性反應水平、抑制發動脈粥樣硬化的發生。這一通路的發現為動脈粥樣硬化治療提供了新的靶點。

Abstract

NLRC3 is an inhibitory sensor of PI3K–mTOR pathways in cancer

NLRC3是PI3K-mTOR通路的抑制感受器

Rajendra Karki, Si Ming Man, R. K. Subbarao Malireddi…Philip Rosenstiel & Thirumala-Devi Kanneganti

來源：Nature，http://www.nature.com/nature/journal/v540/n7634/full/nature20597.html

（導讀 嚴冰） NLR（擁有亮氨酸富集重複和核苷酸結合域的蛋白質）是細胞質中一類固有免疫感受器。對NLR家族成員NLRC3（又叫CLR16.2或NOD3）研究發現缺乏NLRC3的小鼠易患直腸炎和結腸直腸腫瘤。NLRC3可抑制PI3K-AKT-mTOR信號通路的激活，在腸上皮細胞中抑制細胞增殖和組織形成，阻止結腸直腸癌發生。

Abstract

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