Science 一周论文导读|2021年4月9日

审校 书牧 邓卓 小勺

制版 阿金

Biology

QSER1 protects DNA methylation valleys from de novo methylation

QSER1保护DNA甲基化谷免于从头甲基化

（导读 郭怿暄）DNA甲基化对哺乳动物发育至关重要。本研究利用DNA甲基化报告子敲入技术，对人类胚胎干细胞进行全基因组CRISPR-Cas9筛选。发现QSER1基因是发育相关基因二价启动子和准备状态增强子的关键保护因子，尤其是位于DNA甲基化峡谷内的基因。研究确定了QSER1和TET1的遗传及生化相互作用，发现二者协作保护转录和发育程序免受DNMT3介导的从头甲基化。

Imaging cell lineage with a synthetic digital recording system

利用合成数字记录系统对细胞谱系进行成像

（导读 郭怿暄）本研究利用基于丝氨酸整合酶的记录系统，开发出记录细胞谱系信息，并通过原位杂交读取的intMEMOIR系统。该系统运用一系列独立随机、不可逆重组的三态遗传记忆元件，可获得59049种不同的数字状态。在果蝇大脑中运用该方法，可重建干细胞谱系树，同时分析单细胞克隆历史、空间分布和基因表达。该结果为在多样系统中进行显微镜可读谱系记录和分析奠定基础。

Mechanism and dynamics of fatty acid photodecarboxylase

脂肪酸光脱羧酶的机理和动力学

（导读 一晴）脂肪酸光脱羧酶(FAP)是一种具有绿色化学应用价值的光酶。本研究证明小球藻FAP在被脂肪酸底物还原的激活的黄素上直接发生脱羧作用。随着黄素被烷基自由基中间体重新氧化，被分解的二氧化碳的主要部分在100纳秒内转化为碳酸氢盐。这个反应比在溶液中快几个数量级。其中两个严格保守的残基R451和C432对于维持底物稳定和电荷转移是必不可少的。

Structure and dynamics of the CGRP receptor in apo and peptide-bound forms

结合载脂蛋白和肽的CGRP受体结构和动力学

（导读 一晴）G蛋白偶联受体(GPCRs)是细胞和器官之间信息传递的关键调控因子，但对GPCRs在载脂蛋白状态下的行为以及激动剂结合后导致G蛋白招募和激活的构象变化的了解有限。研究人员从昆虫细胞中表达并纯化了未修饰的载脂蛋白和肽结合降钙素基因相关肽受体，并测定了它们的冷冻电镜结构，还用氢-氘交换质谱和三维方差分析蛋白质构象动力学，为B1类GPCR激活机制提供了见解。

Targeting the nucleotide salvage factor DNPH1 sensitizes BRCA-deficient cells to PARP inhibitors

靶向核苷酸“抢救”因子DNPH1能够提高癌细胞对PARP抑制剂的敏感性

（导读 张滢）DNPH1是一种可消除细胞毒性核苷酸5-羟甲基-脱氧尿苷（hmdU）单磷酸的蛋白质。本研究发现抑制DNPH1可增强BRCA缺陷细胞对PARP抑制剂（PARPi）的敏感性。单链单功能尿嘧啶DNA糖基化酶SMUG1作用基因组hmdU，介导合成致死，引起PARP捕获、DNA复制叉崩塌、DNA断裂形成和细胞凋亡。利用hmdU和DNPH1抑制剂，可恢复继发耐药BRCA1缺陷癌细胞对PARP抑制治疗的超敏化。

Pollen PCP-B peptides unlock a stigma peptide–receptor kinase gating mechanism for pollination

花粉PCP-B肽可解锁柱头肽-受体激酶门控机制促进授粉

（导读 张滢）被子植物有性生殖依赖于花粉和雌蕊之间相互作用的精准通讯。本研究通过拟南芥发现授粉前ANJEA–FERONIA（ANJ–FER）受体激酶复合物感知快速碱化因子肽RALF23/33，诱导柱头乳突细胞中活性氧物质（ROS）的产生。授粉后花粉被膜蛋白的B类肽(PCP-Bs) 与 RALF23/33竞争性结合ANJ–FER复合物，导致ROS水平降低，促进花粉水合。该发现首次揭示了柱头促进花粉水合与萌芽的门控机制。

Krüppel-like factor 1 is a core cardiomyogenic trigger in zebrafish

Krüppel样因子1是斑马鱼核心心肌触发因素

（导读 刘诗宇）成熟心肌细胞的去分化及增殖是心脏再生的核心，但其可塑性原理尚未明确。本研究发现，成年斑马鱼心肌受损失时会诱发Krüppel样因子1（(Klf1/Eklf），抑制Klf1虽然不影响心脏发育，却导致再生功能的严重受损。Klf1指导心脏转录因子网络的表观遗传重编程，协调心肌细胞的去分化和增殖、辅助心肌膜扩增。结果揭示了Klf1在成年斑马鱼心脏的心肌细胞更新中发挥核心转录调节作用。

The primitive brain of early Homo

早期人类的原始大脑结构

（导读 李昂）现代人类与类人猿的大脑着显著差异，尤其包括负责认知、行为的前额叶区域，因此人类进化过程中何时出现这种差异受到长期。本研究发现，早期非洲和西亚智人大脑结构中的前额叶与类人猿很像，与之不同的是，距今150万年前的非洲和东南亚智人与现代人类的大脑结构更相似，因此可以推测，大脑前额叶的变化发生在早期非洲智人迁徙之后很久。

Bilateral visual projections exist in non-teleost bony fish and predate the emergence of tetrapods

存在于非真骨类鱼的双侧视觉投射早于四足动物的出现

（导读 阿金）大部分脊椎动物的视网膜神经节细胞向大脑两侧视觉中心同时投射，而鱼类的神经节细胞只是对侧投射。本研究则发现双侧视觉投射存在于非真骨鱼眼中，而同侧投射与生物的陆地转变或者捕食行为没有关联性。同时，鱼类和哺乳动物之间视觉系统侧向性特异发育过程具有差异。结果表明双侧视觉投射的存在很可能早于四足动物双眼视力的出现。

Estimated transmissibility and impact of SARS-CoV-2 lineage B.1.1.7 in England

对B.1.1.7株SARS-CoV-2在英格兰的传播力和影响进行估计

（导读 郭怿暄）SARS-CoV-2变异株VOC 202012/01（B.1.1.7株）首先出现于英国东南部并迅速传播。本研究利用多种统计和动态建模方法，发现该变异相比已存有变异的传染数升高43-90%。两株动态传染模型拟合显示VOC 202012/01将会导致COVID-19病例再次大量出现。如果没有严格的控制措施，2021年上半年英国COVID-19住院和死亡数目将超过2020年。该病毒株已经扩散到全球，在丹麦、瑞士和美国具有相似的传染数增加。

Materials Science

High-throughput injection molding of transparent fused silica glass

透明熔融石英玻璃的高通量注塑成型

（导读 阿金）玻璃通常需要通过熔融加工手段，对能量和技术都是挑战。本研究介绍一种玻璃加工技术，使用高通量注塑成型（IM），对无定形二氧化硅纳米复合材料进行加工，该技术结合了现有的加工技艺和低能成型技术，最终获得了高度透明的玻璃，同时极大减少了能量消耗。该策略将聚合物与玻璃加工技术融合，具有极大应用潜力。

Seeded 2D epitaxy of large-area single-crystal films of the van der Waals semiconductor 2H MoTe2

范德华半导体2H相碲化钼大面积单晶薄膜的籽晶2D外延

（导读 阿金）实现二维范德华半导体与硅电子技术的集成要求生产大面积高结晶薄膜。本研究报告了一条在非晶绝缘衬底上合成晶圆尺寸的单晶2H相碲化钼策略。得到的单晶薄膜完全覆盖2.5厘米的晶圆，均匀性优异，该薄膜可以自身为模板以垂直方式实现进一步的快速外延。而由此制备出的晶体管阵列也表现出高电子性能和100%的器件产量。

【Chemistry-化学】Boron insertion into alkyl ether bonds via zinc/nickel tandem catalysis

锌/镍串联催化将硼插入烷基醚键

（导读 阿金）打断烷基醚中的碳-氧（C-O）键可简化化学合成步骤。本研究报告使用镍催化剂和锌还原剂让二溴硼烷与烷基醚发生反应，将硼插入C-O键。随后的反应性可影响氧-氮取代或者环状醚的一个碳同系化反应，以制备更广泛的生物活性化合物。研究结果也揭示了锌/镍串联催化过程中断键再键合的反应机制。

【Astronomy-天文】Enhanced x-ray emission coinciding with giant radio pulses from the Crab Pulsar

X射线增强发射与蟹状脉冲星的巨大射电脉冲相符

（导读 阿金）巨大射电脉冲（GRP）可持续数微秒，比常规脉冲亮几千倍。本研究观测到同时来自蟹状脉冲星的X射线和射电波长，发现X射线发射增强了3.8 ± 0.7%，与GRP一致。这表明GRP的发射能量要比先前认知的高上千倍，并且揭示了脉冲发射和跨星系快速射电暴的可能机制。

【Physics-物理】Gate-controlled BCS-BEC crossover in a two-dimensional superconductor

二维超导体栅极控制BCS-BEC的交叉行为

（导读 阿金）巴丁-库珀-施里弗（BCS）超流体和玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）是成对费米系统基态的两大极限状态。本研究通过改变二维超导体中的载流子密度，实现了从BCS极限到BEC极限的交叉行为。实验测试得到的相图证明在低掺杂状态中存在赝隙相。而低载流子密度下超导转变温度与费米温度之比与理论上限一致。该结果表明栅极掺杂的半导体是实现二维BCS-BEC交叉的理想平台。