近期中国各知名实验室PNAS文章一览

Proceedings of the National Academy of Science of the United State of America简称PNAS， 是影响因子非常高的世界著名的多学科科学连续出版物，创办于1915年，主要发表研究报告、科学评论与展望、学术报告会论文以及报道重要学术活动。PNAS主要涵盖生命科学、物理学和社会科学。每两周出版一期。1997年PNAS开始发布网络电子版，包括全文、数字、表格、公式、参考文献所有内容。以下是近期中国各个知名实验室发表的PNAS文章：

　　Proceedings of the National Academy of Science of the United State of America简称PNAS， 是影响因子非常高的世界著名的多学科科学连续出版物，创办于1915年，主要发表研究报告、科学评论与展望、学术报告会论文以及报道重要学术活动。PNAS主要涵盖生命科学、物理学和社会科学。每两周出版一期。1997年PNAS开始发布网络电子版，包括全文、数字、表格、公式、参考文献所有内容。以下是近期，中国各知名实验室发表的PNAS文章。

长春应化所Z-DNA研究成果登上PNAS

中国科学院长春应用化学研究所稀土化学与物理重点实验室曲晓刚研究员所领导的生物无机化学研究组，在中科院“****”及国家基金委杰出青年基金等项目的支持下，在核酸序列特异性识别及构象功能转化开展了系列创新性的工作，取得了突破性进展。

人类端粒DNA由于其与衰老和疾病如癌症等密切相关已成为目前生物学、化学和药学等领域的研究热点。他们利用化学修饰及生物化学和生物物理方法，结合波谱学手段，发现羧基化纳米管可显著提高富含胞嘧啶的人类端粒序列稳定性；但不影响富含鸟嘌呤人类端粒序列的稳定性。进一步实验结果表明羧基化纳米管可阻止双链形成并选择性诱导富含胞嘧啶的人类端粒序列形成四链结构，该结构被称为“i-motif”。人类端粒DNA形成四链结构可以阻止癌细胞端粒酶活性，破坏以RNA序列为模板合成端粒DNA，进而抑制癌细胞的无限增殖。为此，端粒酶已成为癌症治疗的有效靶点，设计、合成并筛选具有特异性稳定四股螺旋DNA结构试剂具有重要意义。而过去报道的稳定试剂主要是针对富含鸟嘌呤的人类端粒序列。纳米管在基因治疗、膜分离及药物载体等方面都显示了潜在的应用前景，选择性稳定富含胞嘧啶端粒序列为纳米管生物学应用提供新思路。这一研究结果是在他们研究纳米管与双链DNA作用基础上完成的  (Nucleic  Acids  Res.  2006,  34,  3670-3676)。研究组发现纳米管具有序列选择性去稳定双链、三链DNA并促使双链DNA发生B-A构象转化。进而揭示了长期以来纳米管可使DNA发生聚集的作用机理并用实验证实纳米管结合在DNA大沟区，与理论模拟结果一致。

Z-DNA在生物体内不是稳定存在的，是在转录过程中形成的过渡态。近期研究表明它的形成与癌症等疾病发生有关。为此，研究Z-DNA形成探针具有重要生物学意义。他们通过系列研究发现稀土铕Eu与氨基酸ASP的配合物在体温低盐条件下，促使B-DNA转化为Z-DNA并且这种转化与体内RNA聚合酶作用类似，具有可逆性；其独特的谱学性质变化为认识及检测体内Z-DNA提供探针(Biophysical  J.  2006,  90,  3203-3207)；而稀土铕Eu与氨基酸Val的配合物可促进在体内复制及转录具有重要功能的单链prA及polydA产生二级结构；目前针对人类单链RNA聚合酶PAP为靶点的单链核酸药物报道很少，这些实验结果对单链核酸药物设计及揭示稀土生物学效应具有指导作用。(FEBS  Lett.  2006,  580,  3726-3730)。

 影响药物与DNA识别及稳定作用的因素包括药物分子大小、立体化学；溶液条件；DNA构象及序列等。他们发现水分子参与调控；邻近碱基序列引起药物与DNA结合反应的熵-焓互补；邻近碱基序列同样制约DNA的长程电荷传递过程。  对相同长度(AA)n  及(AT)n系列，DNA  越稳定，电荷传递速率越快。系列工作发表在Biochemistry  (2006,  45,  13543-13550;  2003,  42,  11960-11967)。
 (生物通记者 杨遥)

Published online before print December 13, 2006
Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 10.1073/pnas.0607245103
 
Chemistry
Carboxyl-modified single-walled carbon nanotubes selectively induce human telomeric i-motif formation
( circular dichroism | DNA conformation | i-motif DNA | ligand-DNA interactions )
Xi Li, Yinghua Peng, Jinsong Ren, and Xiaogang Qu *
Division of Biological Inorganic Chemistry, Key Laboratory of Rare Earth Chemistry and Physics, Graduate School of the Chinese Academy of Sciences, and Changchun Institute of Applied Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Changchun, Jilin 130022, China

生物物理所PNAS文章

中国科学院北京生物物理研究所（Institute of Biophysics）的研究人员证明了锌指结构抗病毒蛋白（Zinc-finger antiviral protein，ZAP)这种宿主抗病毒因子可以通过RNA过程中的外切酶体（exosome）降解靶标RNA，说明ZAP可能是一种调控mRNA稳定性的反式作用因子（trans-acting factor）。

锌指结构抗病毒蛋白ZAP是一种宿主抗病毒因子，由高光侠等人命名。在之前的研究中，高博士等人建立了一种能够高效分离对病毒感染有抗性的细胞的方法，首次直接证明了宿主细胞的一些功能在病毒复制前期起着重要的调控作用。然后通过在细胞内过量表达cDNA文库的方法来改变细胞的表型，再筛选那些对病毒感染有抗性的细胞。经过两年多的探索，他们在一个小规模的筛选中，从50万个表达cDNA文库的细胞中成功地克隆了一个具有抗病毒活性的cDNA。

进一步的分析表明在表达这一cDNA的细胞中，病毒RNA可以被正常逆转录为DNA，随后病毒DNA可以正常整合到宿主染色体上并转录为RNA。但是在细胞质中，转录出的病毒RNA却被特异性地降解。同时序列分析表明这一克隆的基因是一个新基因，编码一个含有776个氨基酸的蛋白，蛋白的N端含有四个CCCH锌指结构，C端没有任何已知的功能域。因此高博士等人将该基因命名为“锌指结构抗病毒蛋白”。
在新发表的这篇文章中，高博士等人发现了ZAP降解靶标RNA的具体途径，并提出了证明。Exosome(外切酶体)是一种包含了至少10种必要组分的蛋白复合物，它在真核细胞RNA加工和mR-NA 3'→5'方向降解过程中都起重要的作用。研究人员发现在蔗糖或者甘油梯度离心过程中，ZAP和Exosome会共移（comigrate），而且ZAP的免疫共沉实验也表明exosome会与ZAP共沉，体外pull-down分析也说明ZAP与hRrp46p exosome直接作用，并且研究人员也发现ZAP的绑定位点是224-254氨基酸。这些研究都说明ZAP是一种调控mRNA稳定性的反式作用因子。（生物通：张迪）

原文摘要：
Published online before print December 21, 2006
Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 10.1073/pnas.0607063104
The zinc-finger antiviral protein recruits the RNA processing exosome to degrade the target mRNA

中科院上海药物研究所国家重点实验室最新《PNAS》文章

来自国家新药筛选中心（National Center for Drug Screening），中国科学院上海药物研究所新药研究国家重点实验室（State Key Laboratory of New Drug Research）的研究人员发现了一种非肽类小分子（nonpeptidic agonist）可以用于治疗II型糖尿病，为研制口服或者注射用糖尿病药物带来了希望。

糖尿病是一种由遗传基因决定的全身慢性代谢性疾病，主要是由于体内胰岛素的相对或绝对不足而引起糖、脂肪和蛋白质代谢的紊乱。糖尿病分为I型糖尿病和II型糖尿病，其中II型糖尿病也叫成人发病型糖尿病，多在35~40岁之后发病，占糖尿病患者90%以上。II型糖尿病病患体内产生胰岛素的能力并非完全丧失，有的患者体内胰岛素甚至产生过多，但胰岛素的作用效果却大打折扣，因此患者体内的胰岛素是一种相对缺乏。

目前II型糖尿病的治疗主要是通过饮食治疗与口服药物刺激体内胰岛素的分泌，在这篇文章中，研究人员发现了一种可以模拟内脏激素：胰高血糖素样肽-1（Glucagon-like Peptide-1，GLP）的作用（调节血糖）的非肽类小分子——GLP-1R agonist，由于肽类大分子激素多需要注射用药，影响应用范围，而这种非肽类小分子属于首次发现的，是II型糖尿病治疗的突破性成果。

研究人员从稳定共转染GLP-1R和一个cAMP报告因子的细胞系化合物文库中近5万化合物中进行了筛选，发现了两个颇有希望的候选环丁烷结构：S4P和Boc5，能在细胞培养和小鼠活体模型上模拟胰高血糖素样肽-1的活性。其中Boc5注射或口服给药后成功降低了小鼠的摄食量。在Ⅱ型糖尿病小鼠模型中，每日注射Boc5可以防止体重增长，降低糖化血红蛋白（血糖长期控制指标）。

因此研究人员认为Boc5可能代表了一类全新的、无需注射的小分子，可用于治疗糖尿病、肥胖症及相关代谢性疾病。美国科学院院士、代谢疾病研究权威专家昂格尔教授认为，这项具有“显著”意义的发现“不仅将使Ⅱ型糖尿病的治疗发生革命性变化，而且将开辟以口服非肽类小分子模拟肽类激素作用的新纪元”。 （生物通：万纹）

文章的通讯作者为国家新药筛选中心主任王明伟博士，王明伟博士早年毕业于英国剑桥大学（博士学位），目前担任国家新药筛选中心主任和上海浦东新区生物医药产业发展资深顾问。
原文摘要：
Published online before print January 9, 2007
Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 10.1073/pnas.0610173104
A nonpeptidic agonist of glucagon-like peptide 1 receptors with efficacy in diabetic db/db mice 

北京生命科学研究所两篇PNAS文章

2006年12月PNAS一篇文章中，北京生命科学研究所崔海涛（Haitao Cui，音译）等与堪萨斯州立大学、密切跟州立大学研究人员合作，发现假单胞菌（Pseudomonas syringae）效应器AvrB通过RAR1，抑制PAMP-诱发的免疫反应（PAMP-triggered immunity ，PTI）。RAR1是ETI所需的HSP90的共伴侣分子。在缺乏相关抗性基因（cognate resistance gene）RPM1的植物中表达AvrB，会抑制细胞壁对鞭毛蛋白flg22（一种PAMP）进行防御，促进非病原菌以RAR1-依赖性方式生长。rar1突变，细胞壁抵御flg22反应的能力增强，提示RAR1负向调节PTI。而且，免疫沉淀反应结果显示，RAR1和AvrB在植物中相互作用。（生物通记者 杨遥）

1月10日《美国国家科学院院刊》（PNAS）一篇文章报道：来自北京生命科学研究所，中国医学科学院（中国协和医科大学）北京协和医院，以及美国德克萨斯农工大学（Texas A&M University)的研究人员发现了PcG类似基因（PcG-like genes）在线虫Caenorhabditis elegans神经元形成调控方面的重要作用。这对于进一步了解其它神经元如何转化成多巴胺神经元，以及神经方面疾病的治疗提供了新的理论依据。

聚硫蛋白家族（Polycomb group，PcG)对早期发育至关重要，PcG蛋白可以维持关键的发育调节因子如Hox基因的准确表达模式，而且越来越多的证据现实，PcG蛋白也参与了对细胞增殖和肿瘤发生的调节过程。

但是果蝇和哺乳动物细胞中的PcG复合体的成分非常复杂，这就阻碍了对PcG介导基因沉默以及相关靶基因的研究。而与此相反，在秀丽线虫(C. elegans)中PcG复合体的成分相对简单，因此张宏博士的实验室就以秀丽线虫作为模式系统研究PcG复合体介导的基因调节作用并从而延伸到对哺乳动物的研究中。

在之前2006年的一篇发表在《Development》杂志上的文章，研究人员在秀丽线虫中发现一个新的PcG基因：sor-1，这一基因能抑制Hox基因的转录，具有RNA结合特性并在体内形成明显的核内小体。

在这篇新发表的《PNAS》文章中，研究人员发现PcG类似基因：sop-2和sor-3可以调节多巴胺或5-羟色胺神经元的形成和其它一些神经元的特性。多巴胺，5-羟色胺等都属于神经递质，神经递质是一种在化学突触传递中担当信使的特定化学物质，各种分化神经细胞的一个很重要的特点就是可以分泌不同的神经递质，如果这些神经递质异常就会引起疾病，比如多巴胺或5-羟色胺神经元的异常可导致精神或神经紊乱。然而目前对于神经元及其神经递质形成的分子机制还不十分清楚。

这篇文章发现sor-3基因编码的一个新蛋白具有MBT 重复（MBT repeat）－－这是在其它物种中PcG蛋白SCM和Sfmbt具有的组蛋白结合活性的位点。进一步的研究发现sor-3突变会导致Hox基因异常表达，以及同源异形转换（homeotic transformations），因此研究人员认为这两个PcG类似基因可能是通过下游的非Hox基因来调节神经元的特性。

这些研究成果揭示了PcG类似基因在线虫神经元特征性表达中的关键作用，也为治疗精神或神经紊乱等疾病提出了重要理论依据。张宏博士表示：“我们的研究结果表明：鉴定PcG基因在调节神经元特性上的作用将有助于我们更好地把其他神经元转化成多巴胺神经元，从而为我们在对帕金森综合症病人进行移植治疗时提供了理论依据”。（生物通：张迪）

文章的通讯作者为北京生命科学研究所，2006年获得礼来-亚洲杰出科学奖的张宏博士（简介见后），第一作者为杨勇（在读博士生），孙银燕博士和罗昕（技术员）。
原文摘要:
Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 10.1073/pnas.0610261104
Polycomb-like genes are necessary for specification of dopaminergic and serotonergic neurons in Caenorhabditis elegans

中科院上海生化所与北京大学联合发表《PNAS》文章

来自中国科学院上海生命科学研究所神经科学研究所（Institute of Neuroscience），北京大学分子医学院（Institute of Molecular Medicine），法国波尔多第二大学（Universite Victor Segalen Bordeaux 2），以及北京大学生命科学学院生物膜工程重点实验室（State Key Laboratory of Biomembrane Engineering）的研究人员通过安培法及膜片钳技术（patch clamp)结合测量，发现了蓝斑（locus coeruleus，LC)释放的去钾肾上腺素（noradrenaline ，NA）的新特征。

人类蓝斑（locus coeruleus，LC)位于第4脑室底上部的外侧，沿界沟向上延伸到中脑，是一圃密集不规则的含色素细胞。蓝斑主要含去甲肾上腺素能神经元，与中枢各部有广泛的纤维联系，参与疼痛、心管运动、呼吸、睡眠、学习与记忆等多种功能活动，近来发现，蓝斑不仅含有去甲肾上腺素能神经元，还含有5一羟色胺、P物质、神经降压肽和生长抑素等神经元。

在这篇文章中，研究人员利用安培法和膜片钳技术检测，发现了NA的量子化囊泡（quantal vesicle）释放，并且在脉冲除极（pulse depolarization）之后，发现电流峰（amperometric spikes）的平均反应时间（average latency）是1,870ms，而谷氨酸盐介导的兴奋性突触后电流（excitatory postsynaptic currents）是1.6ms。不同于谷氨酸盐介导的兴奋性突触后电流，NA分泌物是被动作电压率（action potential frequency）极大的调控着（0.5-50 Hz）。除此之外，LC的胞体树突（Somatodendritic）NA释放也增强了细胞的活性。从这些研究结果可以刊出，不同于经典的突触传递，LC的量子化NA释放具有许多截然不同的特征，比如长时程（long latency）和对动作电压率的高敏感性。（生物通：张迪）

文章的通讯作者为中国科学院神经科学研究所以及北京大学的周专教授，以及法国波尔多第二大学的T. Hökfelt。
原文摘要：
Published online before print January 16, 2007
Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 10.1073/pnas.0608897104
Long latency of evoked quantal transmitter release from somata of locus coeruleus neurons in rat pontine slices  [Abstract]