本周又有一期新的Science期刊（2016年11月18日）发布，它有哪些精彩研究呢？让小编一一道来。

1.Science：改善光合作用和调高作物产量
doi:10.1126/science.aai8878

Johannes Kromdijk等人通过加快叶黄素循环中的紫黄素（violaxanthin）和玉米黄质（zeaxanthin）之间的相互转换和增加一种光系统Ⅱ亚基的数量来加快农作物对过量的太阳光和多阴环境的适应过程。利用这一系统对烟草植物的测试表明在自然田间条件下，它们的生物量生产增加了大约15%。

2.Science：首次人工合成出箭毒蛙毒素
doi:10.1126/science.aag2981

在一项新的研究中，来自美国斯坦福大学的研究人员合成出在箭毒蛙皮肤中存在的神经毒素。他们描述了他们如何完成这一壮举、所涉及的步骤，以及当他们也合成它的镜像异构体时，他们发现了什么。

多年来，科学家们早已了解箭毒蛙，而且一些人尝试合成这种毒素中的箭毒蛙毒素（batrachotoxin）分子。在此之前，这些尝试都失败了，而且最近几年，在哥伦比亚北部土著人生活的雨林中，这种箭毒蛙数量不断减少，这就使得这种合成任务变得越加复杂。

在这项新的研究中，研究人员利用来自其他研究的数据来理解这种箭毒蛙毒素分子的组成，然后利用他们的发现构建出一种人工合成版本。他们说，这一合成过程涉及24个步骤，而且他们也合成出这种毒素的镜像异构体。

这种毒素通过迫使钠离子通道持续开启而给受害人带来问题。当这种情形在心肌中发生时，钠离子流入导致心肌收缩。但是这些离子通道持续开启，钠离子不能够被释放出来，结果就导致心脏骤停。令人关注的是，在进行测试后，研究人员发现这种镜像异构体也是致命性的，但是是源于相反的原因---它迫使钠离子通道持续关闭，从而阻止心肌松弛所必需的钠离子流出。

3.Science：在拟南芥中，光敏色素发挥着温度传感器的功能
doi:10.1126/science.aaf6005; doi:10.1126/science.aaf5656; doi:10.1126/science.aaj1918

植物整合多种环境信号来调节生长模式。Legris等和Jung等分析了光照的质量如何通过调节转录和生长的环境温度加以阐明。负责读取红光与远红光之间比例的光敏色素对当黄昏降临时或来自附近植物的阴影让土壤凉爽时发生的温度小幅变化作出反应。

4.Science：揭示高粱植物利用蜀黍氰甙抵抗害虫和食草动物机制
doi:10.1126/science.aag2347; doi:10.1126/science.aal2948

在一项新的研究中，一个国际研究小组揭示出高粱植物利用化合物蜀黍氰甙（dhurrin）抵抗害虫和食草动物的机制。该小组在Science期刊上，描述了他们的研究、他们的研究结果和他们的发现对代谢中间体（metabolon）研究领域可能产生的影响。来自加拿大卡尔加里大学的Mehran Dastmalchi和Peter Facchini针对这项研究在同期的Science期刊上发表了一篇评论文章，将它称为“代谢中间体研究的分水岭”。

这项新的研究中，研究人员想要通过研究当高粱植物遭受攻击时发生什么来更多地了解这些复合体的一般性质。

研究人员利用一种最近开发的涉及使用苯乙烯-马来酸共聚物（styrene maleic acid copolymer）和亲和层析法的技术获得沿着内质网分布的脂质，从而允许他们分离出蜀黍氰甙样品。这允许他们鉴定出4种参与将一种氨基酸转化为蜀黍氰甙的分子。他们发现，它们当中的一种分子是一种作为电子供体的蛋白，其他两种分子是触发这种转化过程的蛋白；第四种分子是一种协助其他相互作用发生的酶。他们注意到这四种蛋白共同发挥作用，将一种被称作L-酪氨酸的氨基酸转化为蜀黍氰甙。他们也发现内质网膜本身实际上是代谢中间体性质的一个关键部分。

5.Science：骶部自主传出神经属于交感神经
doi:10.1126/science.aah5454; doi:10.1126/science.aal2810

人们长期认为骶部节前神经元属于副交感神经系统。本研究找出了15种用于区分小鼠副交感神经和交感神经传出的神经元表型和发育特征，发现骶部神经传出与源自脊髓的交感神经传出的特征类似，暗示其属于交感神经，而非副交感神经。

6.Science：人工合成一条高效的固碳通路
doi:10.1126/science.aah5237; doi:10.1126/science.aal1559

二氧化碳本身是大气的正常组成部分，也是连接有机态碳和无机态碳（如碳酸盐等）的中间物质。在自然界中，长期的演化产生了多种将二氧化碳转化为固定的形式的有机物的途径，而拥有这些途径的生物，被称为“自养生物”。

在这些途径中，最为人们所熟知的，就是绿色植物光合作用中的二氧化碳同化过程。全世界的植物通过光合作用，每年能够固定超过一千亿吨的二氧化碳。它们将二氧化碳转化为储存着来自太阳能量的物质——糖类，再以淀粉、纤维素等形式，被包括我们人类在内的其他生物所使用。

在生物体内，二氧化碳的固定过程本质上是由多个酶“接力”进行的一系列酶促反应。其中最为关键的，是寻找一个合适的物质作为“接受者”来结合二氧化碳，并随之开启下一步的反应。并且在得到最终产物之后，这个“接受者”又能够恢复到原本的样子，从而完成一个固定碳的循环。在植物中，这一过程被称为“卡尔文循环”。

在卡尔文循环中，充当“接受者”的1,5-二磷酸核酮糖（Ribulose-1,5-disphosphate，RuBP）。由于接受二氧化碳是一个羧化过程，催化这一步反应的酶被称为RuBP羧化酶（RuBisCO）——作为二氧化碳固定中最为关键的酶之一，RuBisCO实际上是地球上总量最大的一种蛋白质。

然而，演化并非尽善尽美。RuBisCO尽管被绝大多数植物选择作为碳固定中的第一个羧化酶，但它依然存在效率偏低、而且容易发生氧化反应的缺陷，这限制了碳固定效率的提高。

那么，人类是否能够模仿自然界中存在的固碳过程，来发展出一套人工的固碳通路呢？答案是肯定的。就在11月18日的《科学》杂志上，一组来自德国的科学家们，就利用合成生物学在细菌中重建了一套全新的人工固碳通路。

为了找到比RuBisCo表现更好的羧化酶，科学家们对所有已知的羧化酶系进行了生物化学和酶动力学检测。最终，他们将目光集中在了一类来源于 -变形菌及链霉菌体内的、烯酰辅酶A依赖的羧化/还原酶（ECRs）体系上。相比于RuBisCo，ECRs能够专一且高效的催化二氧化碳的固定，效率达到前者的2-4倍。经过进一步筛选，他们将ECRs中的巴豆酰-辅酶A羧化/还原酶（CCR）确定为人工固碳过程的第一个催化酶。而充当二氧化碳“接受者”的分子，则就是巴豆酰-辅酶A。

当然，确定了起始的羧化酶和接受二氧化碳的分子，只是走出了第一步。随后还需要有一系列还原酶、脱氢酶类参与，来执行后续的二氧化碳固定和巴豆酰-辅酶A的还原过程。借助与第一步类似的方法，科学家们如凑齐七龙珠一般，在9种不同的生命体中找到了完成整个过程所需的17种酶类。这9种生命体，分别来源于整个生物界的三大域——古菌域、真细菌域和真核域，真可谓是集生物界的“精华”于一体。

7.Science：挑战常规！tau蛋白磷酸化起初是为了保护神经元
doi:10.1126/science.aah6205

在一项新的研究中，来自澳大利亚新南威尔士大学（UNSW）和澳大利亚神经科学研究所的研究人员进一步揭示了导致阿尔茨海默病（Alzheimer's disease, AD）的细胞过程，推翻了之前持有的关于这种疾病如何产生的观点，并且为开发能够阻止或延缓它的进展的新治疗方案打开大门。

通过研究人大脑组织，研究人员鉴定出一种蛋白，即激酶p38γ，当AD病情进展时，该蛋白会丢失。当他们将这种蛋白重新导入小鼠的大脑中时，它具有抵抗与这种疾病相关联的记忆丧失的保护性效应。

AD的两个典型特征是蛋白斑块（由β-淀粉样蛋白组成）的存在和蛋白缠结（由tau蛋白组成）的存在。这些斑块和缠结的堆积与细胞死亡、大脑萎缩和记忆丧失相关联。

研究人员揭示出这个导致蛋白缠结的过程中的一个关键步骤被误解了。在此之前，科学家们认为形成斑块的蛋白，即β-淀粉样蛋白，导致tau蛋白发生磷酸化修饰，从而导致细胞死亡，以及最终导致AD产生。增加的tau蛋白磷酸化最终导致该蛋白形成缠结。

这项新研究的结果提示着tau蛋白磷酸化起初对神经元具有保护作用，而且β-淀粉样蛋白攻击这种保护功能直到这种功能逐渐丢失。正是处于这个阶段的毒性水平导致神经元破坏和与AD相关联的认知缺陷。

8.Science：DNA甲基转移酶DNMT3C保护雄性生殖细胞免于转座子活性
doi:10.1126/science.aah5143

哺乳动物基因组中普遍存在的DNA甲基化在表观遗传控制中扮演主要角色。研究人员在啮齿类动物中发现了第四种甲基转移酶基因DNMT3C。DNMT3C酶可以对雄性生殖细胞的逆转录转座子的启动子进行甲基化，这有助于维持小鼠的繁殖力。