《PNAS》八大热点文章

日期: 2019年02月21日


    

《PNAS》(美国国家科学院院刊)是与Nature、Science齐名,被引用次数最多的综合学科文献之一,PNAS收录的文献涵盖生物、物理和社 科学,主要内容包括具有高水平的前沿研究报告、学术评论、学科回顾及前瞻、学术论文以及美国国家科学学会学术动态的报道和出版。近期其最受关注的文章(生物类)如下:

 

Implicit model of other people’s visual attention as an invisible, force-carrying beam projecting from the eyes

 

你在一个聚会上,突然觉得有人在看着你。但是怎么可能感觉到另一个人的目光呢?一项新的研究表明,在不知不觉中,注视会对被注视的事物产生轻微的影响。这项令人大开眼界的发现发表在《美国国家科学院院刊》上。

 

视觉依赖于光线进入眼睛……如果你愿意的话,这是一种眼睛内的遗漏。但是孩子们,甚至是那些上大学的孩子们,经常表达出一种“超视觉”的信念,即眼睛会释放出一种无形的能量。为了探究这一观点,普林斯顿大学的研究人员让志愿者们看着电脑屏幕,测量一个纸筒(显示纸筒缓慢地向一边倾斜)最终会翻到的角度。现在,在一些测试中,他们包括了一个年轻人看着管子向他倾斜的画面。

 

研究人员发现,当有人盯着管子看时,被试者认为管子可以再倾斜一点,然后再倒向看管子的人。这就意味着,志愿者们在不知不觉中,一定是在想象这个家伙的目光对管子施加了轻微的力,使它不会掉下去。

 

但这种力量并不强大。当研究人员用砖块代替纸板筒时,被试者觉得光束无法支撑增加的重量……他们说砖块会以同样的角度掉落,不管有没有人在那里观看。

 

有趣的是,当参与者被明确问及眼球外溢时,只有5%的人承认相信眼睛有某种力。但在内心深处,我们很多人似乎都相信星空的强大力量。

 

Structural basis for anthrax toxin receptor 1 recognition by Seneca Valley Virus

 

塞内卡谷病毒(SVV)是一种溶瘤病毒,它很可能成为下一个突破性的癌症治疗方法。日本冲绳科学技术研究所(OIST)与新西兰奥塔哥大学的研究人员在发表在《美国国家科学院院刊(PNAS)》上的一项研究中描述了这种病毒的行为。该研究解释了SVV如何在不影响健康细胞的情况下与肿瘤相互作用。

 

为了检测该病毒的行为,科学家们使用低温电子显微镜捕获了成千上万个粒子图像,并以高分辨率观察它们的结构。了解这些粒子的结构是创造一种有效的抗癌病毒的关键,科学家们可以利用这些病毒来开发新的药物和疗法。

 

SVV很不寻常,因为它针对肿瘤细胞中的特异性受体,即炭疽毒素受体1 (ANTXR1)。它只存在于肿瘤中,而该受体的近亲ANTXR2只存在于健康组织中。

 

SVV能与肿瘤中的ANTXR1结合,却不能与健康细胞中的ANTXR2结合。这种病毒的行为使它适用于治疗多种癌症,因为超过60%人类癌症的肿瘤细胞中都存在ANTXR1受体。

 

研究通讯作者之一、OIST分子冷冻电子显微镜部门的负责人Matthias Wolf教授说:“这两种受体之间的差异是微妙的,但是尽管如此,这些微妙的差异使得其中一种能够紧密地与病毒结合,而另一种则不能。这些组合必须像钥匙和锁一样紧密配合。这是一种高度进化的系统,所有东西都完美匹配。”

 

Genetically encodable bioluminescent system from fungi

 

俄罗斯科学院的研究者及其英国、西班牙、巴西、日本和奥地利的同事们共同在PNAS发文,充分描述了真菌发光的机制。研究表明,真菌只利用四种关键酶就可以发光,而这些酶转移到其他生物体也可以使它们发光。

 

一些生物体由于体内特殊的化学反应而发光,这种现象被称为生物发光,例如萤火虫,水母和蠕虫等。科学家已经发现了数千种发光生物和大约40种发光的化学机制。其中只有少部分机制被系统研究过。

 

此项研究中,科学家发现了真菌中的一组合成荧光素的酶和荧光素酶。研究人员首先使用各种类型的细胞来测试荧光素酶的活性,包括人类癌细胞和爪状青蛙胚胎,结果在所有情况下,都获得了阳性结果:引入基因表达的荧光素酶在细胞中具有活性,使加入的荧光素氧化发光。

 

接着,为了研究真菌生物发光的过程,研究者将整个系统“拆解”成组件,结果真菌发光系统出人意料地简单。咖啡酸经酶1(hispidin synthase ,HispS)将咖啡酸转化为hispidin,经酶2(H3H)羟基化,生成3-hydroxyhispidin (真菌荧光素)。酶3 (luciferase,Luz)加入分子氧,产生一种内过氧化物,作为一种高能量的中间体,通过分解产生氧化荧光素(caffeylpyruvate)和光发射。氧化荧光素可以通过酶4(caffeylpyruvate hydrolase ,CPH)循环转化为咖啡酸。因此,在真菌细胞中进行咖啡酸循环的酶活性对于任何产生咖啡酸的生物体发光是必要且充分的。如果一种生物不含咖啡酸,也可以通过添加酶来诱导发光,研究者通过设计一种在黑暗中发光的酵母菌株已经证实。

 

研究者在真菌中发现了为生物发光创建遗传模块所需的成分,通过基因转移,几乎可以使任何生物体发光。该研究为基础研究开辟了新道路,例如真菌生态学或酶的光物理学。新系统可用于各种生物过程的可视化,例如跟踪癌细胞的肿瘤生长和迁移,以及开发新药物。

 

Ancient drug curcumin impedes 26S proteasome activity by direct inhibition of dual-specificity tyrosine-regulated kinase 2

 

研究人员发现一种香料姜黄中天然存在的化合物:姜黄素与双特异性酪氨酸调节激酶​​2(DYRK2)能在原子水平上结合,抑制癌症。

 

尽管姜黄素已经研究了250多年之久,之前也已经报道了其抗癌特性,但迄今为止还没有其它研究报道过姜黄素与蛋白激酶靶标结合的共晶结构。

 

激酶IKK和GSK3被认为是导致抗癌作用的主要姜黄素靶点,但最新研究中的姜黄素与DYRK2的共结晶结构,以及140-panel激酶抑制剂分析,表明姜黄素与DYRK2活性位点结合紧密,而后者的结合,其抑制水平比IKK或GSK3强500倍。”

 

利用生化,小鼠癌症模型和细胞模型,研究小组发现姜黄素是DYRK2的选择性抑制剂,这种新型分子靶标不仅具有化学敏感性,而且具有蛋白酶体抑制剂抗性/适应性癌症的抗癌潜力。

 

“我们的结果揭示了姜黄素在DYRK2-蛋白酶体抑制中的意外作用,并提供了一个概念验证,即蛋白酶体调节剂的药理学操作可能为难以治疗的三阴性乳腺癌和多发性骨髓瘤治疗提供新的机会。我们的主要目标是开发一种能够在患有这些癌症的患者中靶向DYRK2的化合物”,文章通讯作者之一,浙江大学生命科学研究院郭行教授说。

 

Gravity of human impacts mediates coral reef conservation gains

 

热带珊瑚礁对维护生态系统和为人类提供鱼类资源都起到举足轻重的作用,但是珊瑚礁的健康状态在世界范围内都出现下降。为此,世界各国都建立了海洋保护区,通过禁止捕鱼等措施来保护珊瑚礁的生态系统。但是在海洋保护区周边的人类活动对保护区生态保护作用的影响仍然没有得到足够的研究。

 

澳大利亚詹姆斯库克大学 (James Cook University) 的研究人员对全球 1800 多个热带珊瑚礁进行了研究。他们发现海洋保护区周边的人群即使遵守保护区的生物保护规章,他们的活动仍然会对保护区的生态保护作用产生影响。周边人类活动程度高的海洋保护区中几乎无法发现在珊瑚礁生态系统中存在的顶级捕食者。这些顶级捕食者只有在周边人类活动程度低的海洋保护区中才能发现。

 

而周边人类活动程度中等的海洋保护区与开放捕鱼的海域相比,在提高珊瑚礁鱼类生物量 (fish biomass) 方面的效果相对最高。这意味着根据环保目标的不同,海洋保护区应该设立在不同地区。在人类活动程度中等或高的地区设立保护区能够显著提高鱼类生物量。但是如果环保目标为保护珊瑚礁生态系统中的顶级捕食者,那么保护区需要设定在人类活动程度低的海域。

 

Maps of subjective feelings

 

2014年PNAS的一篇关于人体情绪地图的文章(Bodily maps of emotions)令人印象深刻,研究指出外界刺激致使人们情绪发生变化时,身体总能先一步做出反应,由此芬兰的科学家根据人们在经历某些情绪时的反应,绘制了人体的“情绪地图”。

 

时隔四年,这一研究组又发表了相对应的另外一篇文章:“Maps of subjective feelings”,揭示了我们的主观感受如何映射为五大类:积极情绪,消极情绪,认知功能,躯体状态和疾病,这些主观感受伴随着强烈的身体感受。

 

《PNAS》八大热点文章

 

这一研究成果公布在PNAS杂志上,由芬兰坦佩雷大学Jari K. Hietanen研究组完成。

 

我们人体不断的经历着瞬息万变的主观感受,只有在睡眠和深度昏迷时才会停止,这些感受与机体生物性功能密切相关。

 

最新这项研究在线分析了超过1000个个体,他们首先通过通过100个情绪状态评估了个体的自身和感官感觉,以及他们如何控制自己的情绪,然后研究人员再分析这些感觉的相似性,已经情绪对身体的影响。

 

研究结果发现,有意识的感受来自身体的反馈,“虽然意识来自于我们大脑的功能,以及我们经历后“安置”在大脑的感觉,但是机体反馈与此也有密切的联系”,文章的作者之一,Lauri Nummenmaa说。

 

Nucleosomes inhibit target cleavage by CRISPR-Cas9 in vivo

 

来自犹他大学的科学家们通过研究发现,核小体会抑制CRISPR/Cas9的切割效率。

 

研究人员利用CRISPR/Cas9技术对活酵母中不同的导向RNAs进行编辑,这就能够实现对不同靶点的编辑。研究者表示,相比非核小体的区域而言,当对核小体区域进行编辑时,CRISPR/Cas9的编辑效率会发生降低;当研究人员对诸如锌指等基因编辑技术进行监测时,他们并未发现任何差异,后期研究人员或将进行更为深入的研究来改善CRISPR/Cas9对核小体区域进行基因编辑的效率。

 

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【赛业生物科技简介】 

 

作为实力雄厚的基因工程鼠技术平台,赛业生物已服务全球数万名科学家,赛业产品与技术已直接应用于包括CNS(Cell, Nature, Science)三大期刊在内的2030篇学术论文。2016年,TurboKnockout把 ES打靶金标准推向新高度;同年,CRISPR-Pro使大片段敲入及条件性基因敲除变得更加高效;2017年, AlphaKnockout基因打靶专家系统首次实现基于人工智能的最优化方案设计;同 年7月,推出万例CRISPR-AI敲除小鼠资源库。赛业一步一个脚印,踏实前行,助力中国科研!

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