审校 紫苏 小锅 咖喱 邓卓 棒冰 书牧

　　制版 阿金

　　生物学

　　Biology

　　A heterogeneous microbial consortium producing short-chain fatty acids from lignocellulose

　　异质微生物群将木质纤维素转化成短链脂肪酸

　　（导读 阿金）人工设计微生物群落可以实现复杂的生物转化。本研究设计出一种可以直接将木质纤维素转化为短链脂肪酸新疆哈密第五元素胶囊的微生物群落培养策略。该群落中不同微生物占据不同的空间生态位：一种需氧真菌将木质纤维素分解为短链碳水化合物，另一种兼性厌氧细菌再将其转化为乳酸，另一种厌氧细菌再将乳酸转化为短链脂肪酸（如丁酸）。在此基础上，再加入其它微生物，可以合成其他种类的短链脂肪酸，或者更复杂产物。该平台展现出混合培养的在生物合成方面的优势。[论文详细信息]

　　Neural mechanisms resolving exploitation-exploration dilemmas in the medial prefrontal cortex

　　内侧前额叶皮层神经机制解决利用-探索困境

　　（导读 阿金）日常需要在调整现行计划或探索新计划间做决断，这一利用-探索的难题涉及到内侧前额叶皮层（mPFC）。本研究使用人类颅内电生理学记录，发现腹侧mPFC中的神经活动会推断并追踪现行计划的可靠性，积极将未来发生的行动结果编码为学习信号或探索新计划的潜在触发因素，而背侧mPFC则导致对现有计划的改善或放弃。因此，该结果揭示了mPFC通过两阶段预测编码过程来解决利用-探索困境。[论文详细信息]

　　A synthetic synaptic organizer protein restores glutamatergic neuronal circuits

　　合成突触组织蛋白可恢复谷氨酸能神经回路

　　（导读 阿金）神经突触会不断发生结构和功能性改变，是神经系统生理学的基础。本研究结合cerebellin-1和neuronal pentraxin-1的结构元素，设计并表征了一种合成突触组织蛋白CPTX。CPTX与突触前神经毒素和突触后AMPA型离子型谷氨酸受体相互作用，在体内和体外诱导形成兴奋性突触。CPTX还可恢复小鼠小脑萎缩症、阿尔兹海默症和脊髓损伤模型中突触功能、运动协调、空间和情景记忆。[相关报道：神经回路有问题，合成蛋白来修复]

　　Seeing around corners: Cells solve mazes and respond at a distance using 第五元素升级胶囊attractant breakdown

　　看到拐角后的路：细胞以分解吸引剂的方式走迷宫和进行远距离应答

　　（导读 王思菲）发育过程需要细胞长距离迁移，但简单的趋化梯度无法达到此距离范围。本研究报道迁移的细胞会局部降解吸引剂，从而产生更明确的吸引剂梯度，帮助自身在长且曲折的路径上做出正确选择，此策略能让细胞高效走出复杂迷宫。这种由细胞自行产生的浓度梯度可能在炎症、生殖细胞迁移等复杂的长距离迁移中起到重要作用。[论文详细信息]

　　Diverse enzymatic activities mediate antiviral immunity in prokaryotes

　　多种酶活性介导原核生物的抗病毒免疫

　　Architecture of a catalytically active homotrimeric plant cellulose synthase complex

　　具有催化活性的同源三聚体植物纤维素合酶复合物的结构

　　（导读 阿金）植物纤维素合酶超分子复合物将多种线性葡萄糖聚合物组织成微纤丝，构筑出以纤维素为主要成分的植物细胞壁。本研究解析出杨树玫瑰花纤维素合酶CesA同源三聚体的结构。发现该复合物中，三条原始糖链分别位于三条通道中，它们在共同的出口处汇合并组装为纤维素微纤丝；三聚体的细胞内杆状结构可以和微管结合，可能在三聚体定位和合酶超分子组装中发挥作用。[论文详细信息]

　　A nitrogenase-like enzyme system catalyzes methionine, ethylene, and methane biogenesis

　　类固氮酶系统催化甲硫氨酸，乙烯和甲烷的生物生成

　　（导读 阿金）细菌产生的气态碳水化合物会影响土壤环境和大气气候。本研究表明，源自陆地和淡水细菌的生物性甲烷和乙烯可直接通过先前未知的甲硫氨酸生物合成途径产生。该途径使用类固氮酶的还原酶，在C-S键断裂中发挥特殊作用，减少挥发性有机硫化合物。最终产生的厌氧乙烯能解释缺氧土壤中的乙烯积聚现象。而甲烷产物揭示了不同于古细菌甲烷生成的额外细菌途径。[论文详细信息]

　　Structural basis of a shared antibody response to 男用第五元素胶囊 SARS-CoV-2

　　SARS-CoV-2共有抗体应答的结构基础

　　（导读 郭怿暄）本研究分析了294个来自患者的靶向SARS-CoV-2刺突蛋白受体结合结构域（RBD）的抗SARS-CoV-2抗体，发现免疫球蛋白G重链可变区3-53（IGHV3-53）是最常用于靶定RBD的IGHV基因。两种IGHV3-53与RBD结合的晶体结构显示，主导抗体与RBD结合的主要是生殖系编码的残基（而非体细胞突变位点）。这些IGHV3-53抗体的亲和力成熟程度低、效力强，是疫苗设计的潜在候选。[相关报道：什么样的抗体对新冠病毒有强效？《科学》最新研究发现关键因素]

　　Serial interval of SARS-CoV-2 was shortened over time by nonpharmaceutical interventions

　　通过非药物干预缩短SARS-CoV-2的代际间隔

　　（导读 郭怿暄）本研究通过对中国大陆新冠肺炎（COVID-19）传播对数据库的分析，发现在一个月内COVID-19的平均代际间隔从7.8天显著缩短至2.6天。非药物干预措施的加强，尤其是病例隔离驱动了该变化的产生。研究还发现使用代际间隔的实时估计比传统的固定代际间隔分布更准确地估计传染数。该研究可提高评价疾病传播动态变化、预测未来病例及估计防控措施效果的能力。[论文详细信息]

　　Zika virus infection enhances future risk of severe dengue disease

　　寨卡病毒感染增加未来登革热重症风险

　　（导读 阿金）本研究对依次经历了登革热病毒血清型DENV1，DENV3，Zika和DENV2的尼加拉瓜的一个儿科前瞻性队列进行研究。发现先感染一次ZIKV，或者先感染一次DENV，或者先感染一次DENV再一次感染ZIKV，都会增加DENV2感染和重症风险。多次感染DENV则会降低登革热的感染风险。结果表明先感染ZIKV可调控登革热感染的严重程度，为研发登革热和寨卡疫苗带来挑战。[论文详细信息]

　　Mosquito cellular immunity at single-cell resolution

　　单细胞分辨率解析蚊子的细胞免疫

　　（导读 郭怿暄）本研究对冈比亚按蚊和埃及伊蚊8506个血细胞的转录组进行表征。揭示了血细胞的功能多样性，不同亚型粒细胞表达不同但进化上保守的效应基因。从冈比亚按蚊中发现一种新型巨细胞表达跨膜蛋白标记（TM7318）和脂多糖诱导肿瘤坏死因子α转录因子3（LL3）。敲低实验表明LL3介导免疫致敏中血细胞的分化。研究找到并证实两种主要的血细胞谱系，并发现增殖粒细胞群的证据。[论文详细信息]

　　Expanding the space of protein geometries by computational design of de novo fold families

　　计算机设计的全新折叠子家族扩展了蛋白质几何结构空间

　　（导读 阿金）本研究报告一种蛋白质计算机设计方法：“卷曲-螺旋-卷曲”单元组合采样法（LUCS），可设计出具有相同折叠子（fold）但精细几何结构不同的蛋白质家族。通过对“卷曲-螺旋-卷曲”单元近乎穷举式的组合，该方法设计出的蛋白质多样性突破了自然界已有和人类已知的范围，扩展了蛋白质的几何结构空间。在45种包含两种不同拓扑结构的设计产物中，有17种折叠良好，16种具有非天然结构。该方法极大扩展了蛋白质结构的设计空间，提供了功能性蛋白质设计的新范式。[论文详细信息]

　　化学

　　Chemistry

　　Accelerating water dissociation in bipolar membranes and for electrocatalysis

　　用于电催化的双极膜中水解离的加速

　　（导读 阿金）催化水解离（WD）成质子和氢氧离子对制备双极膜（BPMs）和加速电催化反应都至关重要。本研究设计出一种BPM电解剂来量化测量WD动力学，并表明对于金属纳米颗粒，WD活性与碱性析氢反应活性相关。同时，研究人员展示了BPM驱动的WD，在20 mA·cm^?2条件下过电压小于10mV，还展示了纯水BPM电解剂，在500 mA·cm^?2条件下可与碱性阳极和酸性阴极共同运作，电解总电压约为2.2V。[论文详细信息]

　　Static to inducibly dynamic stereocontrol: The convergent use of racemic β-substituted ketones

　　从静态到动态诱导的立体控制：外消旋β-取代酮的收敛性使用法

　　（导读 阿金）立体化学复合分子的合成要求精准控制每一个立体中心，对于传统非对称合成来说是一大挑战，且耗费时间。本研究报告使用光氧化还原催化，通过前手性自由基物种的中间体，实现静态、非反应性立体中心的外消旋化。该技术可与生物催化结合使用，实现有效的立体收敛性合成。[论文详细信息]

　　其他

　　【Physics-物理】Hartree-Fock on a superconducting qubit quantum computer

　　超导量子比特量子计算机上的Hartree-Fock

　　（导读 阿金）对费米子系统进行模拟是量子计算的主要应用之一。本研究使用12个量子比特实现多次化学量子模拟，包括二氮烯分子异构化反应的建模，还展示了基于N表示性的错误缓解决策，极大地改善了实验的有效保真度。而参数化的ansatx电路实现了非相互作用费米子演化的Givens旋转方法，通过可变优化制备出Hartree-Fock波函数。研究结果为进行大型量子化学模拟奠定基础。[相关报道：谷歌量子计算突破登Science封面！首次对化学反应进行量子模拟]

　　【Materials-材料】Super-durable ultralong carbon nanotubes

　　超耐久的超长碳纳米管

　　（导读 阿金）耐疲劳性是结构材料使用寿命的关键因素，碳纳米管（CNTs）是目前发现的最强材料，但测量其耐疲劳性仍具挑战。本研究研发出一套非接触性声学共振检测系统，可测试厘米长度单根CNTs的疲劳行为。研究人员发现CNTs具有非常优越的耐疲劳性，其耐疲劳性取决于温度，而其疲劳断裂时间则主要由第一处裂缝出现的时间控制。[论文详细信息]

　　【Geoscience-地球科学】Earth’s water may have been inherited from material similar to enstatite chondrite meteorites

　　地球的水可能是从类似于顽辉陨石的物质继承而来的

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