本期Science看点2020-6-28

1.肌肉和神经路标样细胞促进平面视觉系统再生

许多成年生物体在损伤后能再生神经回路。然而，目前尚不清楚哪种引导机制能促进成年轴突路径寻找。这篇Science学术论文通过研究平面视觉系统的再生来解决这个问题。

不同的肌肉细胞群与光感受器轴突密切相关，这些轴突与一个神经元类一起，促进了不同损伤或眼睛移植后的视觉系统组装。这些细胞表现出与胚胎路标细胞相似的特征，并且通过成年位置信息线索在精确的定位上独立于眼睛。这些导柱样细胞的缺失与再生过程中的神经线路缺陷有关。

2.人内侧额叶皮层对记忆选择性表征

存储在记忆中的信息只有在决策需要访问记忆时才有选择地录入人大脑额叶皮层。灵活地在不同任务之间切换是人类的一种基本认知能力，它使我们能够有选择地仅使用给定决策所需的信息。

使用患者的单神经元记录，了解当需要做出决定时，人脑如何按需检索记忆，以及检索到的记忆如何在大脑中从颞叶到额叶进行动态传输。当不需要记忆时，只有额叶内侧皮层的神经活动与任务相关。然而，当结果选择需要记忆恢复时，额叶皮层神经元被相位锁定到记录在内侧颞叶的场电位。因此，根据任务的需要，不同区域的神经元可以灵活地接合和分离它们的活动模式。

3.利用复杂遗传互作分析探索全基因组重复基因的进化轨迹

基因复制后发生了什么？基因复制在进化过程中十分常见，但我们无法预知重复基因何去何从：它们也许会在组织谱系或物种中丢失，也许会进化，也许会产生功能重叠，这些都是假设。

Science文章利用酵母，探究了重复基因功能的命运。研究人员研究了一个或两个重复基因的实验性缺失是如何影响酵母的适应度的，并确定哪些基因可能进化出新的基本功能，哪些保留了功能重叠。基于这些结果，他们还提出了一个称为“纠缠”的概念如何影响基因复制的进化轨迹。

4. Fiber-seq捕获单分子调控结构

新测序工具能将单分子染色质模板转化为染色质基本结构的读数。染色体DNA的组织结构包括核小体的定位和单个染色质纤维上含有调控蛋白的无核小体区域。大多数测序方法不能在核苷酸水平上阐明染色质纤维结构。本文提出了一种名为Fiber-seq的方法，利用甲基转移酶将果蝇和人类的染色质纤维映射到基础DNA模板上，该方法在近单分子水平上识别到了染色质结构，并能监测核小体的位置。利用Fiber-seq，作者确定了调控DNA激活与核小体定位和DNA变异的关系。

5. 人体内黏连蛋白-NIBPL-DNA复合体的低温电镜结构

作为一种环状的三磷酸腺苷酶（ATPase）机器，黏连蛋白通过挤压DNA环来组织真核生物基因组，并通过拓扑夹带DNA来介导姐妹染色单体的结合进行染色体分离并调节转录。黏连蛋白如何执行这些基本的DNA交易还不清楚。利用低温电子显微镜（cryo-EM）以中等分辨率测定了人黏连蛋白与其装载体NIPBL和DNA结合的结构。NIBPL有助于将黏连蛋白装载到DNA上。两个腺苷三磷酸酶结构域在黏连蛋白功能中起关键作用。该结构解释了NIBPL和DNA如何协同激活这些结构域，并深入了解了DNA是如何被黏连蛋白捕获的。

6.多能性因子与位点特异性核小体的结合揭示了转录因子如何扭曲染色基序上的核小体

细胞身份是由通过结合特定转录因子而建立的基因表达模式所定义的。核小体单位限制转录因子进入哺乳动物基因组中的特定DNA基序。为了研究转录因子如何结合这种染色质化的核小体嵌入基序，Michael等人重点研究了多能因子OCT4和SOX2。他们系统地量化了这些因子在整个核小体中不同基序位置的相对亲和力，使得能够通过冷冻电子显微镜测定OCT4-SOX2结合核小体的结构。OCT4和SOX2协同结合以增强DNA结合亲和力，并导致DNA畸变，使核小体失稳。这项分析揭示了在体内验证的位置依赖性结合模式，提供了转录因子如何读取染色基序的新见解。