Science 一周论文导读 | 2017 年 5 月 5 日

审校：半夏 咖喱鸡 访冬 谭坤  

遗传学

Genetics

Impact of cytosine methylation on DNA binding specificities of human transcription factors
胞嘧啶甲基化对人转录因子 DNA 结合特异性的影响
Jussi Taipale et al.

（导读 柳寒石）人类基因组中，发生于 CpG 序列的胞嘧啶甲基化常常会阻碍转录因子的结合。研究人员对542个转录因子进行甲基化敏感的 SELEX 分析却发现，有许多转录因子会更倾向于与甲基化的 CpG 序列相结合，这些转录因子中的大多数属于同源盒家族。研究还从结构角度分析了同源盒家族蛋白与甲基化 DNA 相结合的机制。

Integration of CpG-free DNA induces de novo methylation of CpG islands in pluripotent stem cells
无 CpG DNA 的引入可诱导多能干细胞 CpG 岛重新甲基化
Juan Carlos Izpisua Belmonte et al.

（导读 陈月欣） CpG岛（CGI）是基因组中主要与启动子相关且多未被甲基化的区域，但 CGI 不被甲基化的原因尚不明确。本研究发现，将不含 CpG 的 DNA 整合入 CGI 中可诱导人类多能干细胞中 CGI 发生的重甲基化。这一甲基化作用稳定并可遗传至子细胞。这一发现为实现表观遗传编辑及其临床应用提供了新途径。

Negative selection in humans and fruit flies involves synergistic epistasis

在人类和果蝇的负选择涉及协同上位

Alexey S. Kondrashov, Shamil R. Sunyae et al.

（导读 谭坤）本文检测了人类和果蝇八个独立数据库中稀有的有害基因等位基因数量分布，发现分布的低扩散性，这表明对基因的负选择具有协同上位性，这可能解释了为什么有高突变率的这些种群能够持续存在。

神经生物学

Neurobiology

Self-organized Notch dynamics generate stereotyped sensory organ patterns in Drosophila
果蝇中自组织 Notch 动态改变产生典型感觉器官模式
Francis Corson, François Schweisguth et al.

（导读 陈月欣）在果蝇的感觉器官发育过程中，细胞的空间模式形成主要分为两步：由模式前因子主导的在局部提高促神经作用原神经元活性，随后 Notch 的侧支性抑制作用分离挑选出神经元前体细胞。本研究发现， Notch 信号介导的这一自组织行为也参与了果蝇喉部感觉性刚毛的排列形成。这一过程通过 Delta 配体的梯度表达及条纹间、条纹内的抑制性的信号传导实现。

Branch-specific plasticity of a bifunctional dopamine circuit encodes protein hunger
分支特异可塑的双功能多巴胺环路编码蛋白质饥饿

Qili Liu, Masashi Tabuchi et al.

（导读 陈月欣） 野生动物对于食物的偏好会随着对特定营养物质的需求而转换，但其中的机理还不得而知。本研究鉴明了一个在果蝇中特异性编码蛋白质饥饿的多巴胺环路。环路中的神经元在蛋白质缺乏时被分支特异的塑性变化所激活，在增强蛋白质摄入的同时限制了糖分的摄入。

计算机科学

Computer Science

【封面文章】DeepStack: Expert-level artificial intelligence in heads-up no-limit poker
Deepstack：人工智能成为德州扑克专家

Michael Bowling et al.

（导读 唐诗语）人工智能如何在扑克等“信息不对称”游戏中胜出一直是重要挑战。新型算法 “DeepStack” 在“一对一无限注”德州扑克中击败职业选手标志着又一突破。结合了递归推演、分解运算以及深度学习技术，该算法原理可能有助于解决现实世界中“信息不对称”问题。

免疫学

Immunology

 Anti-inflammatory effect of IL-10 mediated by metabolic reprogramming of macrophages
巨噬细胞代谢重编程介导 IL-10 的抗炎作用
Ruslan Medzhitov et al.

（导读 柳寒石）白细胞介素-10（IL-10）是一种抗炎细胞因子，在控制免疫反应中发挥着重要作用。本文发现 IL-10 能够拮抗巨噬细胞中由炎症刺激诱导的代谢重编程转换。IL-10 能够抑制糖摄取和糖酵解，促进氧化磷酸化，此外其通过抑制 mTOR 的活性去以促进线粒体自噬，从而清除功能失常的线粒体。IL-10 的信号传导缺失在导致 NLRP3 炎症小体的失调激活以及和 IL-1β 的产生中，也有类似的这种结果。

材料

Materials

Thermal processing of diblock copolymer melts mimics metallurgy

二嵌段共聚物熔体的热处理模拟冶金

Kevin D. Dorfman, Frank S. Bates et al.

（导读 卓思琪）二段共聚物的小角 X 射线散射实验显示出揭示了一段特别的热经历的极度依赖：晶体或准晶的状态依赖于样品从离散状态冷却至有序-无序相变温度以下的方式。将在合金中，直接冷却时形成的是记忆形态；淬火回温后形成的六方晶相 C14 和立方晶相 C15 的拉弗斯相。平均自洽场理论的计算暗示，热经历驱使材料进入由分散粒子的体积和多面形决定的亚稳定状态中。

化学

Chemistry

Selective anaerobic oxidation of methane enables direct synthesis of methanol
甲烷选择性厌氧氧化能直接合成甲醇

Vitaly L. Sushkevich, Jeroen A. van Bokhoven et al.

甲烷氧化合成甲醇的现用方法（上）、直接方法（中）和本文提出的方法（下）

（导读 唐诗语）甲醇的生产是一个昂贵且极度耗能的过程。现在， Sushkevich 等人本研究发现了一种将甲烷转化成甲醇的低成本的方法可以把甲烷转化成甲醇：首先利用沸石中的铜将甲烷氧化成甲氧基中间体；，接着，再向体系中加入水，使铜被氧化的同时以释放出甲醇和氢气并使铜被氧化。目前，天然气井中多余的甲烷只能烧掉。如果该工艺得以投入使用，天然气井中这些多余的甲烷气体将可以被转化为便于储存和运输的液体甲醇，而不是被直接烧掉。

环境科学

Environmental Science

The complex effects of ocean acidification on the prominent N2-fixing cyanobacterium Trichodesmium
海洋酸化对固氮蓝藻 cyanobacterium Trichodesmium 的复杂影响

Dalin Shi （史大林，厦门大学） et al.

（导读 谭坤）研究发现海水酸化引起胞浆 pH 降低，会提高重要固氮蓝藻 Trichodesmium 的固氮酶浓度但降低固氮效率。在缺铁环境中由于不能获得更多类囊体膜离子泵和三磷酸腺苷进而加剧酸化的影响，导致固氮效率更低。

Noise pollution is pervasive in U.S. protected areas
美国保护地普通存在噪声污染

Rachel T. Buxton et al.

（导读 谭坤）研究发现63%的美国保护地承受着高达背景音2倍的人为噪音，21%的达到10倍，14%受胁物种的栖息地也承受了10倍噪音，影响了造访者以及野生动植物的行为、适合度以及群落组成，结果显示噪音污染多与交通、发展和土地过度利用相关，为开展干预措施提供指导。

人类学

Anthropology

Dispersals and genetic adaptation of Bantu-speaking populations in Africa and North America
疏散和班图语的人口在非洲和北美洲的遗传适应

Etienne Patin, Lluís Quintana-Murci et al.

（导读 谭坤）本文发现班图语使用者的扩散过程是首先穿过赤道雨林向南，然后扩散到东非和南非。并且发现这些人与当地人的基因混合促进了他们自身的适应，特别是 HLA 和 LCT

位点，并发现中非西部种群对在美非洲人的基因贡献。