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想参与摘要翻译？ 有好的论文想推荐给大家？ 《环球科学》实习生团队欢迎你的加入！ 详细招募信息，请点击这里。 VOL 352, ISSUE 6285 审校：史静雯、魏若妍、杨柳 Structure and organization of heteromeric AMPA-type glutamate receptors 异源AMPA型谷氨酸受体的结构和组装
翻译: 赵红蕾 Beatriz Herguedas, Javier García-Nafría, OndrejCais…Hinze Ho, Ingo H.Greger http://science./content/352/6285/aad3873.full
AMPA型谷氨酸受体(AMPARs)，在快速兴奋传递和突触可塑性的介导中发挥重要作用，主要的存在形式是由GluA1~GluA4几个亚基组成的异聚体。本文我们介绍了首个AMPAR异聚体的结构，它与现有的GluA2同聚体的结构有大幅度的偏离。GluA2/3和GluA2/4的N末端结构域的晶体结构揭示了一种新奇的致密构象，这种构象是围绕中心轴的四个亚基的交替排列。这种组装在全长受体的半胱氨酸交联中得到证实，这使我们可以通过低温电子显微镜来证实完整GluA2/3受体的结构。在8.25埃和10.3埃的分辨率下，处在无配体状态的两种模型，展示了显著的垂直压缩和域层之间的紧密联系，与N-甲基-D-天冬氨酸受体相似。模型1类似一个休眠状态，模型2则是脱敏状态，因此为所谓配体缺失情况下的门控转换提供了瞬像。我们的数据揭示了异源AMPARs的组织特征，为破译AMPAR的结构和信号转导提供了框架。
Changes in the composition of brain interstitial ionscontrol the sleep-wake cycle 脑间质离子成分的变化控制睡眠觉醒周期 翻译：刘小鸥 Fengfei Ding, John O’Donnell, Qiwu Xu, Ning Kang, NannaGoldman, MaikenNedergaard http://science./content/352/6285/550 觉醒由上行激活系统广泛释放神经调质所驱使。然而这些物质是如何协调神经活动中状态依赖的全局变化的尚不清楚。本研究中，我们证明在受到河豚毒素（tetrodotoxin）电抑制的皮层脑片中，神经调质引起细胞外钾浓度（[K+]e）上升。在活体内，觉醒与独立于AMPA受体的[K+]e上升及伴随的[Ca2+]e, [Mg2+]e, [H+]e下降，以及细胞外容积减少有关。相反，自然睡眠及麻醉降低[K+]e，同时升高[Ca2+]e,[Mg2+]e, [H+]e并增加细胞外容积。仅通过利用细胞外离子成分的变化，睡眠小鼠的局部皮层活动能够轻易转化为觉醒的典型脑电图模式。因此，细胞外离子控制着神经活动的状态依赖模式。
Unconventionalendocannabinoid signaling governs sperm activation via the sex hormoneprogesterone 非常规内源性大麻素信号通过孕激素控制精子的活化 翻译：卓思琪 MelissaR. Miller, NadjaMannowetz, Anthony T. Iavarone…YuriyKirichok, Polina V. Lishko http://science./content/352/6285/555 类固醇有两种途径来控制细胞增殖、组织发育和细胞信号：核受体机制和非基因组依赖的信号传导。精子的激活、卵子的成熟以及类固醇诱导的麻醉都是通过后者实现的，但是在该通路中的起到关键作用的物质尚未可知。本文展示了人类精子中由包含孤儿酶α/β水解酶结构域的蛋白2（ABHD2）运输的孕激素受体。研究发现，ABHD2在精子内高度表达，它能和孕激素结合，且通过消耗质膜上的内源性大麻素——2-花生四烯酸甘油酯(2AG）来发挥孕激素依赖的脂质水解酶的作用。2AG会抑制精子钙通道(CatSper)，移除2AG可以导致钙离子通过此通道内流，从而保证精子的被激活。该研究揭示了孕激素激活的内源性大麻素被移除是一种普遍的机制，
Population-level analysis of gut microbiome variation 肠道微生物群变异的群体水平分析
翻译：闫海洋 Gwen Falony, Marie Joossens,Sara Vieira-Silva…CiscaWijmenga, JeroenRaes http://science./content/352/6285/560
典型、健康的群体中排泄物的微生物群变异仍然没有得到充分研究。本文，我们分析了两个独立、广泛的表型队列：比利时弗兰芒人的肠道菌群项目(FGFP; discovery cohort; N =1106)和荷兰的LifeLines-DEEP研究(LLDeep;replication; N = 1135)。综合全球数据集（Ncombined = 3948），我们发现了14属核心肠道微生物，而总肠道多样性中有664个已经鉴定的属仍未被充分探索。研究发现69个临床研究和问卷调查中的协变量在微生物群体复制率为92%时与其成分变化有关联，后者有92%复制速率。大便黏稠度显示了最大效应，而给药导致了最大方差,并与其它微生物群协变量互作。生命早期事件如出生模式等并没有反在成年后菌群组成中得到体现。最后，我们发现疾病标记属与宿主协变量有关，这促使后者被纳入研究设计。
Population-based metagenomics analysis reveals markersfor gut microbiome composition and diversity 基于群体的宏基因组分析揭示肠道微生物群组成和多样性的标志物
翻译：闫海洋 Alexandra Zhernakova, Alexander Kurilshikov, Marc JanBonder…CiscaWijmenga, Jingyuan Fu http://science./content/352/6285/565 对1135个荷兰人群体基础群组参与者的肠道微生物群的深度测序，显示了微生物群和126个内外因素的关系，这126个因素包括31个内因，12个疾病因素，19个药物组因素，4个吸烟类因素和60个饮食因素。人与人的微生物组成不同，其中18.7%的变异可以用这些因素解释。我们发现110个因素与125种微生物相关，并观察到排泄物中的嗜铬粒蛋白A（CgA）只与61种微生物有关，共占微生物组成的53%，CgA是肠内分泌细胞分泌的一种蛋白质。有更多样化微生物群的个体CgA浓度较低。这些结论是使我们可以更好地理解环境-饮食-微生物-宿主相互关系的重要一步。
Kineticallycontrolled E-selective catalytic olefin metathesis 动力学控制的E-选择性烯烃复分解反应的催化
翻译：卓思琪 ThachT. Nguyen, Ming JooKoh, Xiao Shen, Filippo Romiti, Richard R. Schrock, Amir H.Hoveyda http://science./content/352/6285/569
烯烃复分解反应是众多化学分支的研究重点，它的主要缺点是：缺少有效的动力学控制方法来使产物的分配偏向于E异构体。这里我们发现，动力学下的E-选择性交叉复分解反应，能够按计划生成在热力学过程中不受青睐的烯氯化物和烯氟化物，并拥有高产率和特殊的立体选择性。摩尔百分数为1-5的钼基催化剂能够通过对空气或者湿气稳定的石蜡颗粒来运输，通过使用催化剂反应能够在室温下进行，并在4小时完成。多数E-烯氯化物的纯净异构体能够通过催化交叉偶联反应得到的，并且在生物活体中能够被发现。因此，我们便能简单直接的得到这样的化合物。同理，E-烯基氟化物可以用更简单的化合物或更复杂的分子来合成。
Conformational photoswitching of a synthetic peptidefoldamer bound within a phospholipid bilayer 磷脂双层膜内合成多肽折叠化合物的光诱导结构改变
翻译：谭巧珠 Matteo De Poli, WojciechZawodny, OphélieQuinonero,Mark Lorch, Simon J. Webb, Jonathan Clayden http://science./content/352/6285/575
针对折叠化合物和模仿折叠生物分子的合成分子的动态属性的主要研究集中在自由溶液中。本文报道了磷脂双分子层内的光敏性折叠化合物的设计、合成和构象行为和在生物膜相中的行为类似。这些分子包含一个发色团，可以在两种不同波长的光间切换，并附加到一个螺旋形的合成肽上，促进膜嵌入以及在其长度方向上传达结构变化的信息。在发色团中，光诱导结构改变可转化为整体的构象改变，这能通过监测固态19F的远离了1~2 nm的含氟残渣核磁共振信号进行检测。膜相中折叠化合物的行为与有机溶剂中类似化合物的行为相似。
Pressure-dependent isotopic composition ofiron alloys 铁合金的压力相关同位素组分
A.Shahar, E. A. Schauble, R. Caracas…J. Shu, W. Mao http://science./content/352/6285/580
我们目前对地球的核心构造的理解局限于认为这种地底深处的事件是脱离我们的自身和现世的。地核中铁合金组分是由其形成条件产生的结果，这对于我们星球的地球化学演化和物理史有着重要的启示。我们现有的实验和理论证明了铁的同位素成分的压力效应，即我们发现与合金检验（FeO, FeHx, 或Fe3C与纯Fe）相违背。这个结果表明氢和碳不是地核中主要的轻元素组成。铁元素同位素组分的压力依赖性提供了一个在地球核心组分领域的独立约束。
Structure of a bd oxidase indicates similar mechanismsfor membrane-integrated oxygen reductases bd氧化酶的结构显示膜整合的氧还原酶具有相似机制
翻译：宁叶 ScharaSafarian, ChitraRajendran, Hannelore Müller…JunshiSakamoto, Hartmut Michel http://science./content/352/6285/583
细胞色素bd氧化酶是存在于细菌和古细菌中的末端氧化酶。它们将分子氧还原为水，避免了活性氧的产生。除了对质子动力势的贡献外，细胞色素bd氧化酶还介导了氧相关胁迫条件下细菌的生活力，并赋予细菌对一氧化氮的耐受性，这样造就了病原细菌的毒力。这里我们展示了嗜热脱氮土壤芽孢杆菌 (Geobacillusthermodenitrificans)bd氧化酶的原子结构，它具有一个假对称的亚基折叠。bd氧化酶血红素辅基的排列和顺序支持了光谱测量的结论，即氧氧键的切割从机理上看可能与血红素-铜氧化酶相似，尽管两种氧化酶的结构完全不同。
Durable coexistence of donor and recipient strains after fecal microbiotatransplantation 粪便菌群移植后供受体株的耐性共存 翻译：邹晏 Simone S. Li, Ana Zhu, Vladimir Benes…Willem M. de Vos, Peer Bork http://science./content/352/6285/586 粪便菌群移植（FMT）能有效治疗难辨梭状芽孢杆菌（Clostridium difficile）复发性感染，并越来越多应用于其他胃肠道功能紊乱，但原生和外来的微生物菌株去向如何仍是很大谜团。为了定量分析供体微生物菌株定居范围，我们用宏基因组的单核苷酸变异方法监测最近FMT代谢综合征病人粪便样品中的菌群。我们发现治疗后3个月内，大量供受体菌株持续性共生。同种菌株比新种更容易定植成功，在类似时间范围内观察到健康人体内后者在波动中下降。另外，供体相同的不同受体显示出不同程度的微生物转移，表明微生物抗性和供受体兼容性的个体模式。
Slow waves, sharp waves, ripples, and REM in sleepingdragons 蜥蜴睡眠的慢波、尖波、涟漪波及快速眼动
翻译：刘小鸥 Mark Shein-Idelson, Janie M. Ondracek, Hua-Peng Liaw, SamReiter, Gilles Laurent http://science./content/352/6285/590
从蠕虫到人类，睡眠在各种动物中被描述。然而大脑睡眠的电生理学特征，如慢波（SW）及快速眼动（REM）活动，被认为仅存在于哺乳动物及鸟类中。我们记录了澳洲鬃狮蜥（Pogonavitticeps）的大脑，识别出SW及REM睡眠模式，从而将这些动态可能的进化至少追溯至羊膜动物的出现。我们从蜥蜴中观察到的SW及REM睡眠模式以约80秒为一个周期，在6至10小时间持续振荡。因此羊膜动物中控制SW-REM拮抗的网络可能来自一个共同而古老的振荡回路。蜥蜴的SW动态与在啮齿类海马CA1中所观察到的十分相似，但它们来自大脑区域，即侧脑室背嵴，该区域与哺乳类海马在神经径路上没有明显的相似性。
Phase separation of signaling molecules promotes T cell receptor signaltransduction 信号分子的相分离推动T细胞受体信号转导 翻译：邹晏 Xiaolei Su, Jonathon A. Ditlev, Enfu Hui…MichaelK. Rosen, Ronald D. Vale http://science./content/352/6285/595
不同细胞表面受体激活触发下游信号分子重组成微米或亚微米级簇。然而这些簇形成的功能上的重要性并不明确。我们用生物化学的方法在模型膜上重建了有12个组分的信号通路，开始于T细胞受体（TCR）激活，终止于肌动蛋白组装。在体外及砷诱导人T细胞（JurkatTcell）内的实验中，当TCR磷酸化被触发时，下游信号蛋白自动分开成类液态簇，促进信号输出。重建簇富集于除磷酸酶之外的激酶，并通过召集和组织肌动蛋白调控因子促进肌动蛋白微丝组装。这些研究结果阐明蛋白质的相分离可创造独特的物理及生化隔室促进信号转导。
RNA splicing is a primary link between genetic variation and disease RNA剪接是基因变异和疾病之间的主要联系
翻译：邹晏 Yang I. Li, Bryce van de Geijn, Anil Raj…Yoav Gilad, Jonathan K. Pritchard http://science./content/352/6285/600
非编码变异在复杂性状遗传学中扮演中心角色，但我们仍未完全清楚它们作用的分子信号通路。我们定量分析了约鲁巴人类淋巴母细胞系（LCLs）内顺式作用遗传效应在从染色质水平到蛋白质水平所有主要基因调节阶段中的贡献。大约65%的表达数量性状位点（eQTLs）主要影响染色质，而余下的eQTLs富集在转录区。通过新方法的应用，我们还检测到2893剪接QTLs，这种剪切多数并未在基因表达水平产生影响。这些剪接QTLs是复杂性状的主要贡献者，大致与影响基因表达水平的变异同样重要。我们的研究为连接遗传变异和人类基因调控变异的机制提供综合性观点。
Broken detailed balance at mesoscopic scales in active biological systems 活性生物系统中介观尺度上的破碎细致平衡
翻译：赵红蕾 Christopher Battle, Chase P. Broedersz, NiktaFakhri…Schmidt, Fred C.MacKintosh http://science./content/352/6285/604
热力学平衡系统不仅需要与时间无关的宏观性质来表征，也需要满足微观结构之间转化的细致平衡的原则。生命系统在非平衡状态运作，通过化学状态间的定向通量来表征，违反了分子级别的细致平衡。在这里我们介绍了一种探测出被破坏的微观平衡的方法，证明了这些非平衡动力学在介观尺度上如何明显。莱茵衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）的孤立鞭毛的周期性击打显示了形状相空间的概率波动。通过一个模型，我们展示了在一个缺乏周期运动的、固定的、非平衡随机系统中，细致平衡的破坏是如何被量化的。我们进一步在上皮细胞原发性纤毛的周期性波动中证明了这样的破碎细致平衡。我们的分析为细胞和组织中非平衡动力学的确立提供了一个通用的工具。
Helminth infection promotes colonization resistance viatype 2 immunity 蠕虫感染通过2型免疫促进定植抗力
翻译：宁叶 DeepshikaRamanan, RowannBowcutt, Soo Ching Lee…P’ngLoke,Ken Cadwell http://science./content/352/6285/608
发达国家中炎症性肠病如克罗恩病（局限性或节段性肠炎）的发病率正在升高，这与微生物环境的改变有关，如蠕虫侵染率下降和肠道菌群的改变。我们发现蠕虫感染通过抑制炎性拟杆菌属(Bacteroides)的定植从而保护克罗恩病易感基因Nod2 缺乏的小鼠，使其不会出现肠道异常。对炎性拟杆菌的抗性取决于2型免疫，它促进了保护性肠道菌群的建立，而这种保护性菌群多富集于梭菌目(Clostridiales) 中。此外，我们还发现蠕虫地方性流行地区的个体携带有类似的保护性肠道菌群，而驱虫治疗降低了梭菌水平却升高了拟杆菌水平。这些结果支持这样一个卫生假说模型，即某些个体对一个变化着的微生物环境所产生的后果具有遗传易感性。 内容合作请联系 keyanquan@huanqiukexue.com, 或者给010-85321181打电话。 这里是“科学美国人”中文版《环球科学》服务科研人的微信号“科研圈”。我们： · 关注科学进展与科研生态 · 推荐重要前沿研究 · 发布科研招聘 · 推送学术讲座与会议预告。 |
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