翁启惠院士重要成果登PNAS最受关注文章

　　

生物通报道：《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、物理和社会科学，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：

Chia-Ying Huang, Hao-Wei Shih, Li-Ying Lin, Yi-Wen Tien, Ting-Jen Rachel Cheng, Wei-Chieh Cheng, Chi-Huey Wong, and Che Ma
Crystal structure of Staphylococcus aureus transglycosylase in complex with a lipid II analog and elucidation of peptidoglycan synthesis mechanism
PNAS 2012 109 (17) 6496-6501; published ahead of print April 9, 2012, doi:10.1073/pnas.1203900109

这项研究由台湾中研院院长翁启惠教授领导完成，破解了困扰科学家们长达二十年的一个谜团——糖基转移酶的结构与作用机制，这对于进一步研发新型抗生素具有重要意义。

近年来，糖基转移酶变异，以及其它改变都导致了耐药性细菌的出现。而另外一种细菌细胞壁酶：糖基转移酶（transpeptidase）则至今没有针对性的抗生素。

研究人员通过分析几种耐药性细菌，发现其糖基转移酶并没有发生遗传突变，这说明这是针对糖基转移酶的新型药物也许是未来发展的方向。

然而知道这一点容易，研发相应的药物却很难，二十年来科学家们都聚焦于这一领域，但是未有突破性进展。在这篇文章中，研究人员则利用X射线结晶方法，清晰解构出金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）细胞壁上糖基转移酶，以及其作用底物：lipid II 的复合结构。并由此分析了糖基转移酶催化lipid II的机制机理。

这项研究表明未来可以针对阻断糖基转移酶作用的小分子药物，从而研发出新一代抗生素。这无疑对于目前靶向超级细菌等耐药性细菌具有重要意义，因此这项研究引起了各方的关注。

Gustavo A. Bezerra, Elena Dobrovetsky, Roland Viertlmayr, Aiping Dong, Alexandra Binter, Marija Abramić, Peter Macheroux, Sirano Dhe-Paganon, and Karl Gruber
Entropy-driven binding of opioid peptides induces a large domain motion in human dipeptidyl peptidase III
PNAS 2012 109 (17) 6525-6530; published ahead of print April 9, 2012, doi:10.1073/pnas.1118005109

阿片肽的熵驱动结合能诱导人类二肽肽酶III的大结构域变动

Jerome Bonnet, Pakpoom Subsoontorn, and Drew Endy
Rewritable digital data storage in live cells via engineered control of recombination directionality
PNAS 2012 ; published ahead of print May 21, 2012, doi:10.1073/pnas.1202344109

科研人员设计了一种可重写的基于DNA的记忆模块，它可以在活细胞内可靠地储存数字信息，而且可以用于在衰老、癌症或发育研究中追踪细胞分裂和分化事件。Drew Endy及其同事开发了一种基于DNA的储存模块，称为重组酶可寻址数据（RAD）模块，它能够可靠而可逆地在一个染色体中储存数字信息。通过控制两种重组酶蛋白——整合酶与切除酶——的合成与降解率，这组科研人员能够重复而可靠地根据DNA的方向而切换这种数据寄存器的两种状态。整合酶的制造逆转了DNA的序列，而整合酶和切除酶的同时制造把序列重置到了原来的方向。

这种记忆元件能够在缺乏基因表达的情况下在100多次细胞分裂中储存信息，而且可以重复翻转，而不会危及性能。由于它的可重写性质，这组作者提出重组酶可寻址数据（RAD）模块可以帮助记录同一个信号的多次出现，这是跟踪许多重复的事件，诸如细胞分裂，所需要的一个特征。这组作者说，可重写数据储存还能让这种模块储存更加大量的信息。这组作者说，这种重组酶可寻址数据（RAD）模块不需要细胞特异性因子，因此也就可能被证明对研究和控制一系列广泛的生物系统有益。

Ilkka Hanski, Leena von Hertzen, Nanna Fyhrquist, Kaisa Koskinen, Kaisa Torppa, Tiina Laatikainen, Piia Karisola, Petri Auvinen, Lars Paulin, Mika J. Mäkelä, Erkki Vartiainen, Timo U. Kosunen, Harri Alenius, and Tari Haahtela
Environmental biodiversity, human microbiota, and allergy are interrelated
PNAS 2012 109 (21) 8334-8339; published ahead of print May 7, 2012, doi:10.1073/pnas.1205624109

由于皮肤上的细菌，孩子们的成长越亲近自然，过敏发生率越低。这一发现提出了一种新的卫生学假说：在生命早期与细菌接触对人体免疫系统的发展是至关重要的。这篇文章告诉我们，皮肤微生物与自然环境的多样性密切相关，它们刺激机体产生平和的过敏性反应。

消灭这些人类最小的盟友，导致城区生物多样性的下降，可能会损坏城市居民的健康。研究人员对118位青少年进行了实验研究，这些青少年一直住在同一个小镇或村庄。这些青少年成长在森林或农田附近，不太可能接触到鸡尾酒的过敏原。

皮肤擦拭实验反映出了孩子们皮肤上的细菌多样性差异。生活在乡村的孩子皮肤表面存在更多种类的γ-变形菌（gamma-proteobacteria）变种。这种γ-变形菌无处不在，从植物的根对深海火山口。它能调整机体免疫系统，青少年接触到的丙型变形静止杆菌（gammaproteobacteria Acinetobacter）越多，血液中IL-10的含量也越高，IL-10是一种机体自身的抗炎分子，有助于阻止过敏性反应。

Philip Teitelbaum, Osnat Teitelbaum, Jennifer Nye, Joshua Fryman, and Ralph G. Maurer
Movement analysis in infancy may be useful for early diagnosis of autism
PNAS 1998 95 (23) 13982-13987; doi:10.1073/pnas.95.23.13982

这篇发表于1998年的文章指出，幼年的行为分析可能有助于自闭症的早期诊断。

文章中研究的17个患有自闭症的孩子都显示出行为骚动，使用这种方法可以在4-6个月大甚至一出生时就清楚的察觉到。研究人员采用了一种Eshko-Wachman的行为分析系统，结合录像带的静止画面分析方法，研究表明孩子在大约3岁的时候才被传统的方法诊断为自闭症。

Timothy C. Germann, Kai Kadau, Ira M. Longini, Jr., and Catherine A. Macken
From the Cover: Mitigation strategies for pandemic influenza in the United States
PNAS 2006 103 (15) 5935-5940; published ahead of print April 3, 2006, doi:10.1073/pnas.0601266103

这篇2006年的文章主要探讨的是针对美国大型流感疫情的防御与防治策略。

Rachael E. Jack, Oliver G. B. Garrod, Hui Yu, Roberto Caldara, and Philippe G. Schyns
From the Cover: Facial expressions of emotion are not culturally universal
PNAS 2012 109 (19) 7241-7244; published ahead of print April 16, 2012, doi:10.1073/pnas.1200155109

这项研究反驳了一种广泛存在的信念，即6种基本情绪状态——高兴、惊讶、恐惧、厌恶、愤怒和悲伤——的面部表情在生物学上是与生俱来的，而且是通用于人类文化中。Rachael Jack及其同事们使用一种计算机图形程序生成了随机面部运动的三维动画。身份是西方白人和东亚人的观察者看了同种族或其他种族的4800个随机的面部动画，根据6种基本情绪分类把每一个动画归类，并用5分制评价每一个动画的情绪强烈程度。

这组作者把这些随机面部运动与这些动画引出的情绪进行了逆关联，从而生成了观察者的这6种情绪状态的心理表现的模型。这组作者发现，西方观察者用6组常见、有明显区别的面部运动表达每一种情绪，而东方观察者的表达在情绪种类之间有重叠，特别是在惊讶、恐惧、厌恶和愤怒之间。此外，东方人通过在眼部区域的与众不同的早期信号表现出了高兴、恐惧、厌恶和愤怒的强烈程度，而西方人用面部其他部分表达情绪的强烈程度。这组作者说，这些研究提示情绪是通过有文化特异性的面部表情加以交流的，它是为了社会交流的用途而进化出来并且多样化了的。

Greger Larson, Elinor K. Karlsson, Angela Perri, Matthew T. Webster, Simon Y. W. Ho, Joris Peters, Peter W. Stahl, Philip J. Piper, Frode Lingaas, Merete Fredholm, Kenine E. Comstock, Jaime F. Modiano, Claude Schelling, Alexander I. Agoulnik, Peter A. Leegwater, Keith Dobney, Jean-Denis Vigne, Carles Vilà, Leif Andersson, and Kerstin Lindblad-Toh
Rethinking dog domestication by integrating genetics, archeology, and biogeography
PNAS 2012 109 (23) 8878-8883; published ahead of print May 21, 2012, doi:10.1073/pnas.1203005109

追溯历史，人类的好朋友狗到底是从哪里来的，它们的祖先是谁？研究人员试图从遗传学的研究中获得答案——从什么时候开始，在什么地点，为什么狗开始成为了人类的朋友。

一项最新的研究表明，在过去的数百年里，狗已经杂交了过多次数，想找到它们的共同祖先是不可能的。一个国际研究团队跟踪研究了现代猎犬的古老的遗传途径，发现如今的现代猎犬在基因上几乎没有和它们祖先有相似的地方。

所有的狗的品种的形成都经历了大量的杂交繁殖，人们已经很难通过跟踪遗传途径追溯到其祖先的由来。一些诸如巴仙吉犬、萨卢基狗和澳洲野狗等品种的狗，在以往的研究中往往被列为是古老品种的狗的证据，但是它们遗传特征却并不相同。事实上，这些狗并不能追溯回它们的祖先，由于地理上的隔离，不断的杂交才创造了现在各种品种的狗。现代狗不管从外观还是行为上都已经和几百年前的狗有了巨大的差别。到目前为止，人类对现代狗的研究还很局限，还不能解释狗到底是从什么时间、什么地点开始以及如何变为了人类的朋友。

（生物通：万纹）