Science杂志最受关注的文章（3月）

　　

生物通报道：美国的《Science》杂志由爱迪生投资创办，是国际上著名的自然科学综合类学术期刊，与英国的《Nature》杂志被誉为世界上两大自然科学顶级杂志。Science杂志主要发表原始性科学成果、新闻和评论，许多世界上重要的科学报道都是首先出现在Science杂志上的，比如艾滋病与人类免疫缺陷病毒之间的关系，标志性基因组研究成果等。Science杂志近期下载量最多的文章包括：

Cell-wide analysis of protein thermal unfolding reveals determinants of thermostability

之前的研究是基于计算分析，假定当温度超过蛋白质行驶最佳功能的狭窄温度范围时，细胞的大部分蛋白质就会变性。比如对于肠道细菌大肠杆菌来说，最适温度大约为37℃，如果高出46°C，细菌就会死亡，因为蛋白质结构完全改变了。

但是来自苏黎世联邦理工学院的研究人员推翻了这一基本理论，由ETH Zurich的Paola Picotti带领的研究组指出只有一小部分的关键蛋白质在达到一个临界温度阈值时会发生同时变性。这一研究成果公布在Science杂志上。

最新研究中，研究人员全面分析比对了四种生物在不同温度下所有的蛋白，也就是蛋白质组。他们将大肠杆菌，人类细胞，酵母细胞和耐热细菌嗜热链球菌（T. thermophilus）逐渐升温至76°C。在每次温度增加后，研究人员都会检测细胞中存在的蛋白质并确定它们的结构特征。Science推翻长期以来的定论：蛋白质变性全新理论

Engineering the ribosomal DNA in a megabase synthetic chromosome

3月9日的Science杂志公布了酵母基因组计划的多项重大成果：包括中国在内的多个国家研究人员报道了多条酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）的合成染色体，其中清华大学生科院戴俊彪研究组发表题为“Engineering the ribosomal DNA in a megabase synthetic chromosome”的文章，实现酿酒酵母十二号染色体的人工合成。

能否在实验室构造具有生命特性的细胞一直是一个重要挑战，也是对生命起源的不懈探索。随着DNA合成技术的不断发展，很多基因材料都可以被化学合成出来。时至今日，科学家已经完成了病毒、噬菌体、细菌等物种的基因组设计与构建，并且这些人工合成的基因组也能够正常地完成自我复制和繁衍等生物功能。

最近，来自美、中、英、澳大利亚和新加坡的科学家形成了一个国际联盟，共同开展第一个真核生物——酿酒酵母基因组的重新设计与建造，该项基因组工程被简称为Sc2.0。该工程强调对基因组的整体设计，包括消除基因组中的转座子、重复序列等可能的冗余元件，同时加入一些特定的元件，如可以使基因组发生大规模变化的loxP序列等。Sc2.0计划基于“构建以助于理解”的合成生物学理念，通过对酿酒酵母基因组的设计、合成以及改造，以期能够从全基因组水平更透彻的理解遗传物质发挥功能的生物学机制、遗传信息的传递与调控，从而帮助人类有目的地设计和改造生命体，实现预设功能，有效解决人类目前面临的环境污染、粮食短缺等重大挑战。清华大学Science发布重大成果：十二号酵母染色体的人工合成

A transcription factor hierarchy defines an environmental stress response network

我们都知道，当植物缺水时，它们的叶子会枯萎，它们开始看起来干干的。但是在分子水平上发生了什么呢？

最近，美国索尔克研究所的科学家们，在这个问题的答案上实现了重大飞跃，这对于帮助农作物适应干旱及其他气候相关压力源，是至关重要的。最新的研究表明，在面对环境困境时，植物会使用一小组蛋白质作为“指挥员”，来管理它们对压力的复杂响应。

Tumor aneuploidy correlates with markers of immune evasion and with reduced response to immunotherapy

来自哈佛医学院，布里根妇女医院的研究人员发现，肿瘤是否会对免疫疗法产生反应，部分取决于它的染色体处于完整还是混乱状态。这项发现可以帮助科学家和医生更好地确定哪些癌症患者将从免疫治疗中受益。

在过去的几年中，癌症免疫疗法变得越来越热门，从最开始发现我们的免疫系统能抑制癌症生长，到后来发现癌细胞中免疫机制的多重作用，再到目前陆续跟进的临床实验，癌症免疫疗法争论不休，同时也成果不断。然而在临床上只有20%的患者会对这些治疗方法产生应答，因此科学家们亟待了解成功应答背后的因素。

许多肿瘤都是“非整倍体”，这意味着它们包含异常数量的染色体和染色体片段，高度非整倍性是高度恶性肿瘤的特征，并且与不良预后有关。在这篇文章中，研究人员分析了来自癌症基因组图谱（TCGA）项目中代表12种癌症类型的，超过5,000个肿瘤样品的数据。研究人员发现高非整倍体肿瘤的一些基因表达会增加，这些基因包括涉及DNA复制，细胞周期，有丝分裂和染色体维持的基因，同时负责破坏肿瘤的浸润性免疫细胞的特征基因表达则会降低。

Structure of a eukaryotic voltage-gated sodium channel at near-atomic resolution

清华大学，清华北大联合生命科学研究中心的研究人员报道了真核生物电压门控钠离子通道近原子分辨率结构（分辨率为3.8埃），这为理解电压门控钙离子和钠离子通道的工作机理奠定了基础。颜宁再发Science文章：解析关键离子通道

Assembly of embryonic and extra-embryonic stem cells to mimic embryogenesis in vitro

剑桥大学的科学家们利用两种干细胞，以及干细胞生长的3D支架，在培养基中创建出了一种类似于小鼠胚胎的结构。这对于了解胚胎发育最早期阶段具有重要意义，也有助于解释为何三个以上的个体无法完成这个过程。

之前科学家们曾尝试仅利用ESC培养胚状结构，但获得的结果有限。因为早期胚胎发育需要不同类型的细胞彼此紧密地协调。最新研究则将遗传修饰后的小鼠ESCs和TSCs结合在一起，并连同细胞外基质一起培养胚胎，最终得到了能自我组装，并且发育与构架都与自然胚胎非常类似的人工“胚胎”结构。

Zernicka-Goetz教授指出，“胚胎和胚胎外胚层细胞会进行密切交流，从而构建出类胚胎结构，这一结构具有解剖学上正确时间和地点发育的区域。”

研究人员将这一人工“胚胎”与正常发育的胚胎进行比较，发现它们都具有相同的发育模式。干细胞能自我组织，一端是ESCs，另一端是TSCs，在它们连接在一起之前，每个细胞簇会打开一个空腔，最终形成一个大的前羊膜腔（pro-amniotic cavity），用以胚胎发育。

DeepStack: Expert-level artificial intelligence in heads-up no-limit poker

研究人员创制了一个人工智能（AI）系统，它在终极、无限版德州扑克（这种复杂的游戏含有10170种可能的玩法）中战胜了人类。在该结果报告的几个星期前，另一AI系统记录下了一个类似的重大突破：它在德州扑克单挑中战胜了人，这种游戏与无限版不同，它的可能玩法较少，为1014个。诸如国际象棋和围棋等游戏相对简单，因为棋手对可能的走法有着等同的信息。让扑克牌戏难得多的原因是每个玩家对可能的玩法有着不对称的信息。在这里，Matej Morav ík研发了一个被称作DeepStack的AI系统，它在每3000次游戏之后具有统计意义地打败了11名职业扑克选手中的10名（它也打败了第11名选手，但其结果不具统计学显著意义）。在游戏的每个时间点，DeepStack会重新计算游戏策略；它并没有将可能玩法计算到最后，它对允许进行的玩法深度和类型做了限制。它将可能的决策点从超过10160个减少至大约1017个，DeepStack的电脑芯片能在5秒钟内完成决策。这种AI系统会令涉及信息不对称的现实世界问题（如捍卫战略资源及做出重要的医疗建议等）的解决取得进展。

（生物通：万纹）