本周科学

科学 2019年12月20日:
卷 366,第6472期,第1467页
  1. 软机器人

    设备齐全,坚固且体积小

    1. 特里斯塔·瓦格纳

    像昆虫一样的软体强壮的机器人

    照片:阿尔伯特·佩科尼奥

    许多人不愿遇到昆虫,但工程师对它们的柔韧性,多功能性和耐用性感到钦佩。 Ji 等。 设计的昆虫级,轻便,快速,有腿的软机器人,它们使用低压堆叠式介电弹性体致动器(DEA)进行移动。 这些称为DEAnsects的机器人不需要束缚在电源上,而是包含超轻的机载控制电子设备,可以自动导航预打印的路径。 DEAnsects甚至可以抵抗苍蝇拍的冲击,并在短暂的停顿后恢复运动。

    科学 机器人。 4 ,eaaz6451(2019)。

  2. 神经发育

    脑类器官中的过度兴奋神经元

    1. 帕梅拉·海因斯(Pamela J.Hines)

    患有Angelman综合征的人一生都会经历智力障碍和癫痫发作。 在这种情况下,泛素介导的关键钾通道降解被破坏,从而导致神经元兴奋性和网络同步,从而导致癫痫发作。 Sun 等。 使用脑类器官技术研究了人类神经元中发生的泛素连接酶突变,这与Angelman综合征有关。 在这些体外模型和Angelman综合征的小鼠模型中,钾通道拮抗剂使神经元兴奋性正常化。

    科学 ,本期p。 1486

  3. 机械化学

    球磨机中的氧化还原催化

    1. 杰克·耶斯顿

    在球磨机中混合固体反应物是避免与大多数化学合成相关的大量溶剂浪费的一种有前途的方法。 久保田等。 现在报道,在混合物中添加压电催化剂可以通过明显的电子转移循环促进键的形成(参见Xia和Wang的观点)。 具体地说,钛酸钡以使溶液相光氧化还原催化的方式活化芳基重氮盐,使其发生硼酸酯化并与杂环偶联。 该反应对空气不敏感,并已证实达到克级。

    科学 ,本期p。 1500 ; 另请参见 1451

  4. 情感与语言

    语言表达情感的多种方式

    1. 塔格·莱

    尚不清楚情感术语在整个文化中是否具有相同的含义。 杰克逊等。 考察了将近2500种语言,以确定跨文化的24个情感术语的语言网络的相似程度(请参阅Majid的Perspective)。 在跨文化的情感术语中,相似度较低,因此变异性较高。 可以根据它们起源的语言在地理上的接近度,它们的享乐化价以及它们引起的生理唤醒来预测情感术语的相似性。

    科学 ,本期p。 1517 ; 另请参见 1444

  5. 太阳能电池

    优化表面钝化

    1. 菲尔·苏鲁米

    表面缺陷处的非生产性电荷复合会限制混合钙钛矿太阳能电池的效率,但这些缺陷可通过小分子的结合而钝化。 Wang 等。 研究了三个这样的小分子-茶碱,咖啡因和可可碱-同时带有羰基和氨基。 对于茶碱,氨基氢与表面碘化物之间的氢键作用使具有铅抗位缺陷的羰基相互作用最优化,钙钛矿电池的效率从21%提高到22.6%。

    科学 ,本期p。 1509

  6. 免疫学

    γδT细胞结合的另一种方式

    1. 塞思·托马斯·斯坎伦

    由γδT细胞受体(TCR)结合的配体的特征不如其αβTCR表亲的特征,后者是主要组织相容性复合物(MHC)和相关蛋白质所呈现的抗原。 Le Nours 等。 研究人员在人体组织中发现了一个表型多样的γδT细胞亚群,该亚群与MHC相关蛋白1(MR1)发生反应,后者呈现维生素B衍生物。 γδTCR–MR1–抗原复合物的晶体结构表明,这些TCR中的某些可以在MR1抗原结合裂隙下方结合,而不识别所呈递的抗原。 因此,这项工作揭示了γδT细胞的另一种配体,并重新构想了T细胞抗原识别的本质。

    科学 ,本期p。 1522

  7. 超流动

    跟随漩涡

    1. 耶琳娜·斯塔吉奇(Jelena Stajic)

    当搅拌时,超流体通过产生量化的涡旋来反应。 研究这些涡旋的动力学,特别是在强烈相互作用的环境中,在技术上具有挑战性。 Sachkou 等。 开发了一种无损跟踪超流氦4薄膜中涡旋的技术。 他们的系统包含一个覆盖有氦4薄膜的微环形光学腔,其中通过使用激光产生了涡流。 在对随后的涡旋动力学进行成像时,研究人员发现相干动力学在耗散方面占主导地位。

    环形表面上的第三种声音模式的模型

    信用:SACHKOU ET AL。

    科学 ,本期p。 1480

  8. 材料科学

    探测多晶应力

    1. 布伦特·格罗霍斯基(Brent Grocholski)

    多晶材料变形的方式部分取决于晶粒之间和晶粒内部的内部应力。 林等。 开发了一种X射线方法来绘制多晶材料中的颗粒内应力。 他们发现了令人惊讶的巨大应力,这对于从根本上理解这些材料将如何失效至关重要。 该方法将适用于其他材料,并为多尺度变形建模提供重要信息。

    科学 ,本期p。 1492

  9. 癌症

    p53卷土重来

    1. 叶夫根尼娅·努西诺维奇(Yevgeniya Nusinovich)

    癌细胞如此难以杀死的一个原因是,它们通常缺乏p53,p53是促进细胞凋亡的关键肿瘤抑制因子。 为了解决这个问题,Kong 等。 设计了一种通过在纳米颗粒中递送p53信使RNA(mRNA)来恢复肿瘤中p53基因表达的方法。 为了最大程度地减少对健康组织的损害,作者利用了氧化还原反应性纳米颗粒,充分利用了肿瘤的相对低氧。 使用mRNA而不是DNA提供了额外的保障,因为mRNA直接在细胞质中起作用,而不会整合到宿主细胞的DNA中并引入突变。 研究人员在体外和体内多种模型中测试了他们的方法,并获得了可喜的结果。

    科学 翻译 11 ,eaaw1565(2019)。

  10. 分子生物学

    miRNA靶向的生化预测

    1. 史蒂夫·毛

    微小RNA(miRNA)调节大多数人类信使RNA,并在各种发育和生理过程中发挥重要作用。 正确预测每个miRNA的功能需要更好地了解miRNA靶向功效。 McGeary 等。 测量了六个miRNA与合成靶标之间的结合亲和力,建立了miRNA介导的阻遏的生化模型,并使用卷积神经网络将其扩展到所有miRNA。 这种方法提供了对miRNA靶向的见解,并且比以前的算法能够更准确地预测细胞内miRNA的抑制效果。

    科学 ,本期p。 eaav1741

  11. 转录组学

    血细胞蛋白表达图谱

    1. 瓦尔达·文森

    全基因组分析越来越多地为基础和应用生物医学科学的发展提供资源。 Uhlen 等。 进行了人类血细胞类型的全局表达分析,并将此数据与人类蛋白质图谱中所有主要人类组织和器官的数据整合在一起。 该综合纲要允许对所有人类蛋白质编码基因的组织和细胞类型分布进行分类。

    科学 ,本期p。 eaax9198

  12. 感染

    监视细菌信号

    1. 卡罗琳·阿什

    许多细菌会产生小分子来监视种群密度,从而调节其集体行为,这一过程称为群体感应。 像铜绿假单胞菌这样的病原体使囊性纤维化病复杂化,在感染的不同阶段会产生不同的群体感应配体。 Moura-Alves 等。 在人类细胞,斑马鱼和小鼠中进行的实验表明,宿主生物可以窃听这些细菌的对话。 宿主传感器对细菌群体感应分子的反应不同,以激活或抑制不同的反应途径。 “侦听”细菌信号传导的能力为宿主提供了微调生理上昂贵的免疫反应的能力。

    科学 ,本期p。 eaaw1629

  13. 线粒体生物学

    VDAC是MOM的废墟

    1. 塞思·托马斯·斯坎伦

    线粒体DNA(mtDNA)通常保存在线粒体内。 它可以响应压力而释放到细胞质中,从而遇到细胞质DNA传感器,从而触发I型干扰素反应。 在细胞凋亡过程中,mtDNA的释放由蛋白质BAX和BAK的寡聚产生的线粒体外膜(MOM)中的大孔介导。 Kim 等。 发现在氧化应激期间,mtDNA而是通过电压依赖性阴离子通道(VDAC)的低聚形成的大孔逸出(请参阅《 Crowd by Crow》)。 在狼疮的小鼠模型中,VDAC寡聚化抑制剂可减少mtDNA释放和下游信号转导事件。 这种治疗减轻了模型中的狼疮样症状,提示了由mtDNA释放介导的疾病的潜在治疗途径。

    科学 ,本期p。 1531 ; 另请参见 1445

  14. 癌症

    一个关于抗药性的跨王国故事

    1. 宝拉(Paula A.

    治疗细菌感染的医生和治疗癌症的医生通常面临一个共同的挑战:耐药性的发展。 众所周知,当细菌暴露于抗生素时,它们会暂时增加其突变率,从而增加了后代抗生素抗性细胞出现的机会。 Russo 等。 现在提供证据表明癌细胞利用相似的机制来确保药物暴露后的存活(参见Gerlinger的观点)。 他们发现,用某些靶向疗法治疗的人类结直肠癌细胞表现出易出错的DNA聚合酶瞬时上调,并且修复DNA损伤的能力降低。 因此,像细菌一样,癌细胞可以通过增强其可变性来适应治疗压力。

    科学 ,本期p。 1473 ; 另请参见 1458

  15. 固态物理学

    进入神秘阶段的图案化外观

    1. 耶琳娜·斯塔吉奇(Jelena Stajic)

    薄的超导膜可通过例如暴露于足够大的磁场而变得绝缘。 在超导和绝缘状态之间,观察到一种中间金属态,其性质尚未解决。 为了研究超导体-金属绝缘体的过渡,C。Yang 等人。 将高温超导体钇钡铜氧化物(YBCO)的膜构图成通过桥连接的三角形超导岛的网络(请参见Phillips的观点)。 用于图案化的反应性离子蚀刻工艺以受控的方式降低了薄膜的质量。 通过增加蚀刻时间,可以将薄膜的传输特性从超导(通过金属)调整到绝缘。 金属相显示出玻色性质。

    科学 ,本期p。 1505 ; 另请参见 1450

  16. 有机化学

    到尼龙前体的羰基化路径

    1. 杰克·耶斯顿

    己二酸及其酯是大规模生产的,主要用于生产尼龙。 但是,标准路线需要大量的腐蚀性硝酸。 J.Yang 等。 提出了一种有效的替代途径,其中钯催化剂将一氧化碳添加到丁二烯的每个末端(请参见Schaub的观点)。 两种反应物均可以商品规模获得,并且该反应不产生副产物。 带有吡啶取代基的质子穿梭的优化的二齿膦配体被证明是获得必要选择性的关键。

    科学 ,本期p。 1514 ; 另请参见 1448

  17. 有机化学

    宏环变得容易

    1. 迈克尔·A·芬克

    大环是具有12个或12个以上原子的大环的分子,由于分子内环化作用难以产生,因为松散的末端倾向于与另一个分子结合而不是自身折叠。 Girvin 等。 他们确定了一种折叠剂(一种短的结构化肽),可以通过模板化的羟醛缩合反应使松散的二醛底物环化(请参见GutiérrezCollar和Gulder的Perspective)。 折叠架内残基的变化表明其螺旋结构有助于定位对催化至关重要的胺官能团。 这组作者制备了具有各种环尺寸的分子,并开发了具有22个成员环的大环天然产物鲁棒酚的合成方法。

    科学 ,本期p。 1528 ; 另请参见 1454

  18. 神经免疫学

    大脑的免疫监视

    1. 杰玛·奥尔德顿(Gemma Alderton)

    人们认为,大脑会被血脑屏障与周围的免疫系统隔离,从而限制了物质和细胞从血管进入大脑的运动。 但是,一种新兴的观点是,脑膜(围绕大脑的三个不同的层)协调了大脑的免疫监视,从而绕过了血脑屏障。 Rustenhoven和Kipnis在《透视》中讨论了脑膜层如何调节免疫细胞的监测和废物的清除,以及废物如何在疾病中出错。 特别是,他们讨论了由脑膜特征引起的功能失调引流如何促进神经变性过程中蛋白质聚集的建立。

    科学 ,本期p。 1448

  19. 纤维化

    代谢失调成纤维化

    1. 安娜丽莎·范·胡克(Annalisa M.VanHook)

    肺泡周围的纤维化过多,微小的气囊会促进气体交换,阻止了肺部正常扩张。 Yin 等。 发现来自特发性肺纤维化患者的肺成纤维细胞中糖酵解酶己糖激酶2(HK2)丰富。 纤维化细胞因子转化生长因子-β(TGF-β)诱导HK2在小鼠和人肺成纤维细胞中的积累,从而增加了这些细胞中的糖酵解。 在肺癌肺纤维化小鼠模型中,用癌症药物lonidamine抑制HK2可以减弱TGF-β在成纤维细胞中的纤维化作用,并改善其肺功能。 这些结果支持了HK2依赖性代谢失调的模型,该模型导致肺纤维化并证明HK2是潜在的治疗靶标。

    科学 信号。 12 ,eaax4067(2019)。

  20. 量子气体

    消散的手性

    1. 耶琳娜·斯塔吉奇(Jelena Stajic)

    量子多体系统在存在耗散的情况下可以显示出奇特的动力学。 Dogra 等。 在一个由位于光学腔中并暴露于激光驻波的原子玻色-爱因斯坦冷凝物组成的系统中,他研究了这种动力学。 光从原子云中散射并进入空腔,导致原子产生两种不同的,空间模式的集体模式。 当研究人员随后引入耗散以耦合两种模式时,系统遵循通过相空间的有向圆形路径,在模式之间旋转。

    科学 ,本期p。 1496

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