《PNAS》八大热点文章

日本一个研究小组宣布，他们解读了太平洋蓝鳍金枪鱼的全基因组，发现这种鱼可感知绿光和蓝光的基因要比其他鱼类多很多。给金枪鱼进行全基因组测序有助于了解其生态和行为习性，帮助完善养殖技术等。

　　

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：

Evolutionary changes of multiple visual pigment genes in the complete genome of Pacific bluefin tuna
PNAS 2013 110 (27) 11061-11066; published ahead of print June 18, 2013, doi:10.1073/pnas.1302051110
日本一个研究小组日前宣布，他们解读了太平洋蓝鳍金枪鱼的全基因组，发现这种鱼可感知绿光和蓝光的基因要比其他鱼类多很多。给金枪鱼进行全基因组测序有助于了解其生态和行为习性，帮助完善养殖技术等。

太平洋蓝鳍金枪鱼又称太平洋黑鲔，是一种在太平洋热带和温带海域广泛分布的大型鱼类。据日本水产综合研究中心介绍，太平洋蓝鳍金枪鱼共有约8亿个碱基对，这次他们共分析了约7.4亿个碱基对。

分析发现，这种鱼能感知绿光和蓝光的相关基因比其他鱼类要多很多。这说明在海里快速游动的太平洋蓝鳍金枪鱼能识别从绿色到蓝色的微妙色差。研究小组认为，这是太平洋蓝鳍金枪鱼为适应生活在蓝色海洋表层而进化的结果。

War, space, and the evolution of Old World complex societies
PNAS 2013 ; published ahead of print September 23, 2013, doi:10.1073/pnas.1308825110
一项研究表明，计算机模拟可以帮助预测人类历史上的大规模复杂社会在何地、何时出现，准确率为65%。为了使用历史和数学方法研究帝国的起源，Peter Turchin及其同事把重点放在了欧洲、非洲和亚洲，记录了从公元前1500年到公元1500年帝国的形成。建模的地域被分成了以高度、草原或沙漠等居住地类型以及是否拥有农业为特征的单元格。这组作者然后根据各种历史地图集和其他来源汇编了信息从而以100年为间隔绘制了控制了超过10万平方公里土地的拥有有组织的治理体系的所有群体的地图。

使用数学公式模拟了社会之间的战争、军事技术的扩散以及社会文化的演化。而忽略了传播军事技术的影响的另一个模型仅仅能解释已知历史数据的16%。这组作者说，社会之间的剧烈的战争再加上相关技术的创新和传播，有助于预测帝国在何时何地形成。

Private traits and attributes are predictable from digital records of human behavior
PNAS 2013 110 (15) 5802-5805; published ahead of print March 11, 2013, doi:10.1073/pnas.1218772110
一项研究证明了多种个人特征——诸如政治或宗教观、性别、种族和性倾向——可以通过一个人在脸谱网（Facebook）上的“赞赏”记录加以预测。Michal Kosinski及其同事开发了一个数学模型从而根据58000位美国脸谱网用户的“赞赏”记录预测一个人的特征和偏好。

这组作者使用来自这些志愿者的脸谱网档案的人口统计信息和通过网上调查测试衡量的智力、人格和对生活满意度等其他特征训练了这个模型。这个模型准确地预测了研究参与者的性别、种族出身和性倾向，在93%的情况下正确地识别出了男性和女性、在95%的情况下正确地识别出了非洲裔美国人和白人，并且在88%的情况下正确识别出了同性恋和异性恋。该模型还在超过80%的情况下正确地对民主党人和共和党人、基督教徒和穆斯林加以分类，但是该模型在预测关系状态、药物滥用以及父母的关系状态方面的准确度较低。这组作者进一步发现这个模型几乎与预测一位用户对经历的开放程度的小型人格测试一样准确。这组作者说，这些发现可能对于改善许多产品和服务的供给有用，但是也可能对于个人隐私有负面的影响。

Discovery of a selective NaV1.7 inhibitor from centipede venom with analgesic efficacy exceeding morphine in rodent pain models
PNAS 2013 110 (43) 17534-17539; published ahead of print September 30, 2013, doi:10.1073/pnas.1306285110
此前中国学者对蜈蚣来源的活性多肽及其发挥药效的作用机理进行了较为系统的研究，发现了一系列作用于离子通道的蜈蚣神经毒，在此基础上，研究人员又在蜈蚣毒液中发现了一种小肽，它能强有力而选择性地在体外阻断一种人类痛感蛋白的活动，在缓解小鼠的与几种不同刺激有关的疼痛方面与吗啡一样有效或者更有效。

这种称为μ-SLPTX-Ssm6a的化合物能够特异性的影响离子通道Nav1.7的功能，而且由于该蛋白的作用靶点与吗啡不同，所以该蛋白能够治疗多种类型的慢性痛。

现有六种基于动物毒液制造的药物，一种来自于海洋锥形蜗牛的药物能够治疗疼痛，但是该药物针对的是中枢神经系统。而新发现的蛋白作用位点是外周神经系统，所以可以采用静脉滴注，皮下注射或口服的方式来治疗。

研究证实金头蜈蚣来源的µ-SLPTX-Ssm6a对离子通道1.7亚型（NaV1.7）具有高度选择性，对其他离子通道没有作用或作用很弱。通过小鼠镇痛动物模型研究表明，µ-SLPTX-Ssm6a具有比吗啡更强的镇痛作用。

Sleep spindles in midday naps enhance learning in preschool children
PNAS 2013 110 (43) 17267-17272; published ahead of print September 23, 2013, doi:10.1073/pnas.1306418110
美国的一项新研究显示，午间小睡可以帮助学龄前儿童巩固上午学习的内容。研究人员指出，这说明了午睡对学龄前儿童的重要性，应该创造条件鼓励他们午睡。

美国阿默斯特马萨诸塞大学研究人员报告说，人们对于幼童午睡的价值知之甚少，美国的一些学前教育机构甚至开始取消午睡，以便增加教学时间。为此，他们招募了40名学龄前儿童进行研究，让这些儿童观看图片格子，并记忆不同图片的位置。儿童在上午观看图片格子，随即接受一次记忆测试，然后下午再测试一次。

研究人员发现，尽管这些儿童在学习之后的测试成绩类似，但那些午睡过的儿童在下午的测试中平均记忆准确率为75％，明显好于未午睡儿童的65％。此外，午睡儿童在第二天的测试成绩也显著好于没有午睡的儿童，这说明午睡的益处无法通过夜间睡眠弥补。

Microenvironmental reprogramming by three-dimensional culture enables dermal papilla cells to induce de novo human hair-follicle growth
PNAS 2013 ; published ahead of print October 21, 2013, doi:10.1073/pnas.1309970110

科研人员在实验室3D培养环境下用作为椭球体生长的真皮乳头细胞触发了人类毛囊的发育。此前的研究已经证明了成年啮齿动物的控制毛囊生长的真皮乳头可以在实验室中生长，移植到受体皮肤，然后触发新的毛囊和纤维。然而在40多年以后，一个类似的技术——使用实验室生长的人类真皮乳头细胞触发人类毛发的生长——仍然让人难以捉摸。

Angela Christiano及其同事对培养的人类真皮乳头细胞进行了基因表达分析，结果发现在标准的单层培养中生长改变了这些细胞的基因表达谱。因此，这组作者使用悬滴培养来诱导取自7名人类供体的真皮乳头细胞聚集，把得到的3D真皮椭球体插入到了实验室培养皿中的新生儿包皮的表皮和真皮之间，并把这种重组结构植入到了小鼠的背部。这组作者报告说，这种3D培养条件部分地帮助了这些细胞恢复正常基因表达特征和毛发诱导属性：在移植后的6周，在移植的皮肤上发现了来自7名供体中的5名的新毛囊。微阵列分析表明，2D培养干扰的22%的基因转录本被椭球体生长恢复了。此外，这组作者发现了一组基因开关控制着毛发发育背后的信号传导机制。这组作者说，未来的研究可能揭示出真皮乳头椭球体是否代表着恢复人类毛发的一个有前景的方法，但是目前的发现提示这些椭球体可能帮助发现影响毛囊功能的药物并预测脱发治疗的临床响应。

Cancer cell exosomes depend on cell-surface heparan sulfate proteoglycans for their internalization and functional activity
PNAS 2013 110 (43) 17380-17385; published ahead of print October 7, 2013, doi:10.1073/pnas.1304266110
来自隆德大学的癌症研究人员发现了外吐小体（exosome）进入癌细胞的路径，在细胞中它们刺激了恶性肿瘤形成。他们还在实验模型系统中成功阻断了这一摄取路线，阻止了外吐小体激活癌细胞。

该研究小组探讨了癌细胞与周围细胞的通讯机制，以及这一机制是如何促进恶性肿瘤形成的。其目的是通过破坏这种通讯来尝试抑制肿瘤。这一研究的焦点是“外吐小体”，这一病毒样的小颗粒充当了细胞之间遗传物质和蛋白质的“运输包裹”。

近几年来这一领域的研究人员已经证实了外吐小体在肿瘤微环境中的重要性，证明当终止癌细胞中的外吐小体生成时肿瘤形成会停止。

在当前的研究中，研究人员证实类肝素硫酸蛋白聚糖充当了外吐小体的受体，将它们携带到了细胞中。是蛋白聚糖的糖链——硫酸类肝素在细胞表面捕获了外吐小体。

Efficient genome engineering in human pluripotent stem cells using Cas9 from Neisseria meningitidis
PNAS 2013 110 (39) 15644-15649; published ahead of print August 12, 2013, doi:10.1073/pnas.1313587110
利用人类多能干细胞和来自脑膜炎细菌的DNA切割蛋白，美国莫格里奇研究所和西北大学的研究人员开发出了一种能精确定位和修复缺陷基因的有效方法。

新技术比以前的方法简单得多，是再生医学、药物筛选和生物医学等基础研究领域的一项重大进展。论文的第一作者是莫格里奇研究所再生生物学小组的侯中钢（音译）和西北大学的张杨（音译）。

西北大学张杨所在的研究小组集中研究了奈瑟氏菌属的脑膜炎细菌，因为它们是Cas9蛋白的最佳来源，而借助Cas9蛋白，便可精确剪短受损的DNA片段。他说：“我们能够利用不同类型的小分子RNA来指导这一蛋白质，这使得我们能精确地移除、替换或纠正有缺陷的基因。而先前的方法大都是建立在蛋白质基础之上的技术，需要通过改造蛋白来实现剪切。”现在，借助新技术，科学家们能够在短短一到三天时间内就合成RNA，而此前改造合适的蛋白质往往需要数周甚至数月的时间。(生物通：万纹)