本期文章

1. 使用AstroPath平台分析多光谱成像可以告知PD-1阻断的功效

2. 退出时间作为衡量生态复原力的指标

3. 时间分辨结构照明显微镜揭示了Xist RNA扩散的关键原理

4. 针对抗生素抗性和耐受性的细菌H2S生物发生抑制剂

5. 用DNA含量作为内部尺度控制植物中的细胞大小

6. 使用自由电子的2D极化波包动力学的时空成像

7. 基于鏻质子穿梭机以高效率和速率将氮还原为氨

8. 一个预热离散时间晶体的观察

9. 与由量子围栏形成的人造原子的非常弱的键

10. 超过 120 亿年前强烈恒星形成的盘状星系的螺旋形态

11. 干细胞从静止释放揭示成年小鼠脑中的胶质细胞生成域

12. 使用大规模实验和机器学习来发现人类决策的理论

13. 底物和产物复合物揭示了HHAT酰化Hedgehog的机理

14. 再利用细菌蛋白中病毒样结构和包装机制的演变

15. 烟酰胺单核苷酸增加前驱糖尿病妇女的肌肉胰岛素敏感性

封面：覆盖酵母细胞内的低温电子断层扫描仪（蓝色，核糖体）；黄色，基因编码的纳米粒子；灰色，细胞器膜）。该技术用于以单分子精度解析天然细胞环境中的大分子结构和空间组织，并研究相分离。戈登三维电子显微镜研究会议将于2021年10月31日至11月5日在缅因州纽里举行。

1. 使用AstroPath平台分析多光谱成像可以告知PD-1阻断的功效

Analysis of multispectral imaging with the AstroPath platform informs efficacy of PD-1 blockade

用于免疫疗法的下一代基于组织的生物标志物可能包括同时分析多种细胞类型及其空间相互作用，以及免疫调节分子的不同表达模式。在这里，作者介绍了一个综合平台，用于多光谱成像和肿瘤组织切片中多个参数的高保真单细胞分辨率映射。图像分析和数据处理组件来自天文学领域。使用这个“AstroPath”整个幻灯片平台和只有六个标记，作者确定了预处理黑色素瘤标本中的关键特征，预测了对抗程序性细胞死亡-1（PD-1）为基础的治疗的反应，包括CD163+PD-L1-骨髓细胞和CD8+FoxP3+PD-1low/mid T细胞。将这些特征结合起来以对抗PD-1阻断后的长期存活进行分层。该特征在来自不同机构的黑色素瘤患者的独立队列中得到验证。

 3. 时间分辨结构照明显微镜揭示了Xist RNA扩散的关键原理

Time-resolved structured illumination microscopy reveals key principles of Xist RNA spreading

X无活性特异性转录物（Xist）RNA通过沿着转录它的染色体顺式扩散并募集染色质修饰物以沉默基因转录来指导哺乳动物X染色体失活的过程。为了阐明Xist RNA顺式限制的机制，作者建立了连续双色标记，超分辨率成像方法来追踪单个Xist RNA分子随时间的变化，这使作者能够定义扩散的基本参数。作者展示了一种反馈机制，将Xist RNA合成和降解与先前和新合成的Xist RNA分子之间的意外物理偶联联系起来。此外，作者发现蛋白质SPEN是Xist介导的基因沉默的关键因子，在Xist RNA定位，稳定性和偶联行为中具有独特的功能。作者的研究结果为理解Xist RNA的独特动态特性提供了见解。

 4. 针对抗生素抗性和耐受性的细菌H2S生物发生抑制剂

Inhibitors of bacterial H2S biogenesis targeting antibiotic resistance and tolerance

对所有临床抗生素的紧急耐药性需要下一代治疗药物。在这里，作者报告了针对细菌硫化氢（H2S）介导的防御系统的有效抗菌策略。作者鉴定了胱硫醚γ-裂解酶（CSE）作为两种主要人类病原体金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌中H2S的主要产生者，并发现抑制细菌CSE的小分子。这些抑制剂在体外和小鼠感染模型中增强针对两种病原体的杀菌抗生素。CSE抑制剂还抑制细菌耐受性，破坏生物膜形成并显着减少抗生素治疗后存活细菌的数量。作者的研究结果确立了细菌H2S作为多功能防御因子，CSE作为多功能抗生素增强剂的药物靶点。

 5. 用DNA含量作为内部尺度控制植物中的细胞大小

Cell size controlled in plants using DNA content as an internal scale

真核细胞如何评估和维持其物种和细胞类型特异性的大小仍不清楚。作者表明，在拟南芥芽干细胞生态位中，由不对称分裂引起的细胞大小变异性通过调整DNA合成前的生长期来校正。KIP相关蛋白4（KRP4）抑制DNA合成的进展并与有丝分裂染色体相关。F BOX-LIKE 17（FBL17）蛋白去除多余的KRP4。因此，子细胞出生时具有相当数量的KRP4。抑制剂稀释模型预测，通过染色质遗传的KRP4将牢固地调节大小，而过量游离KRP4的遗传将破坏大小稳态，如突变分析所证实。作者建议，通过与有丝分裂染色体结合而稳定的细胞周期调节剂，将DNA含量读取为与细胞大小无关的标度。

 11.干细胞从静止释放揭示成年小鼠脑中的胶质细胞生成域

Release of stem cells from quiescence reveals gliogenic domains in the adult mouse brain

成年小鼠心室-室下区（V-SVZ）中的静止神经干细胞（NSCs）经历激活以产生神经元和一些神经胶质。在这里，作者展示了血小板衍生生长因子受体β（PDGFRβ) 由产生嗅球中间神经元和神经胶质的成人V-SVZ NSCs表达。选择性删除PDGFRβ 在成人V-SVZ神经干细胞导致他们从静止释放，揭示不同胶质细胞类型的胶质细胞域。这些域名也是在受伤时招募的。作者确定脑室内少突胶质细胞祖细胞来源于脑室内接触室管膜上轴突的神经干细胞。总之，作者的研究结果表明，成人V-SVZ除了神经发生之外还包含用于神经发生的空间域。这些胶质细胞生成的NSC结构域在稳态下倾向于静止，并可能有助于大脑可塑性。

 13. 底物和产物复合物揭示了HHAT酰化Hedgehog 的机理

Substrate and product complexes reveal mechanisms of Hedgehog acylation by HHAT

Hedgehog 蛋白控制着动物的关键发育步骤，并驱动某些人类癌症。在它们可以充当信号分子之前，Hedgehog 前体蛋白必须通过刺猬酰基转移酶（HHAT）进行氨基末端棕榈酰化。作者介绍了人类HHAT及其棕榈酰辅酶A底物复合物和具有棕榈酰化Hedgehog 肽的产物复合物的冷冻电子显微镜结构，分辨率分别为2.7和3.2埃。这些结构揭示了HHAT如何克服将具有不同理化性质的底物从内质网膜的相对侧聚集在膜嵌入的催化活性位点内的挑战。这些原理与催化Wnt和促食欲激素生长素释放肽酰化的相关酶有关。结构和机制的见解可能会促进癌症抑制剂的发展。

 14. 再利用细菌蛋白中病毒样结构和包装机制的演变

Evolution of a virus-like architecture and packaging mechanism in a repurposed bacterial protein

病毒是无处不在的全球影响病原体。由于他们最早的祖细胞募集宿主蛋白用于病毒粒子形成的假设，作者使用严格的实验室进化将缺乏对核酸亲和力的细菌酶转化为人工核衣壳，从而有效地包装和保护其自身编码信使RNA的多个拷贝。揭示天然病毒分子标志的显着趋同，伴随的变化将蛋白质构建块重组为交错的240-亚基二十面体衣壳，其对核酸酶是不可渗透的，并且坚固的RNA茎环包装盒的出现确保了高衣壳化产量和特异性。除了为原始病毒提供合理的进化途径之外，这些发现还突出了为各种疫苗和递送应用开发非病毒载体的实用策略。

 15. 烟酰胺单核苷酸增加前驱糖尿病妇女的肌肉胰岛素敏感性

Nicotinamide mononucleotide increases muscle insulin sensitivity in prediabetic women

在啮齿动物中，肥胖和衰老会损害烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）的生物合成，从而导致代谢功能障碍。烟酰胺单核苷酸（NMN）可用性是哺乳动物NAD+生物合成中的限速因子。作者进行了一项为期10周的随机安慰剂对照双盲试验，以评估补充NMN对绝经后超重或肥胖前驱糖尿病妇女代谢功能的影响。通过使用高胰岛素-正葡萄糖钳夹评估的胰岛素刺激的葡萄糖处理和骨骼肌胰岛素信号传导[蛋白激酶AKT的磷酸化和雷帕霉素的机制靶标（mTOR）]在NMN补充后增加，但在安慰剂治疗后没有改变。补充NMN可上调血小板衍生生长因子受体的表达β 和其他与肌肉重塑有关的基因。这些结果表明，NMN增加了超重或肥胖的前驱糖尿病妇女的肌肉胰岛素敏感性，胰岛素信号传导和重塑（clinicaltrial.gov NCT 03151239）。

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