《PNAS》六大热点文章
《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：
Evidence that prenatal testosterone transfer from male twins reduces the fertility and socioeconomic success of their female co-twins
对于准妈妈而言，怀上龙凤胎简直就像中奖一样。然而，美国和挪威的研究人员近日却发现，龙凤胎中男性的睾酮会对他的双胞胎姐妹产生长期的影响。这项成果于本周发表在《美国科学院院刊》（PNAS）杂志上。
美国西北大学和挪威经济学院的研究人员开展了一项大规模的双胞胎研究。经过长期调查后发现，与双胞胎女性相比，龙凤胎中的女性学历更低、收入更低，而且生育率和结婚率也更低。
文章的通讯作者、西北大学的经济学家Krzysztof Karbownik表示：“这是第一项跟踪人们三十多年的研究，从出生到上学再到成年，表明龙凤胎的男性会对他们的双胞胎姐妹产生重要影响，包括学历、工资和生育率。”
研究人员使用了挪威1967年至1978年间出生的所有人（包括13,800对双胞胎）的数据。他们发现，龙凤胎中的女性完成高中学业（15.2%）、完成大学学业（3.9%）和结婚（11.7%）的可能性更低。同时，她们的生育率和收入水平也较低。
这项研究支持了“双胞胎睾酮转移假说”，该假说认为龙凤胎中的女性通过羊水或其母亲的血液接触到更多的睾酮。他们认为这造成了行为的改变，导致长期影响。不过，龙凤胎中的男性似乎并没有受到影响。
在子宫内的敏感发育时期，卵巢和睾丸产生的类固醇（包括睾酮）有助于建立男性与女性之间的生物学差异。之前的研究表明，接触到异性激素会导致行为及其他性状的改变。不过从另一方面来说，与双胞胎兄弟一起长大，这种社会化效应也许可以从部分程度上解释行为的改变。龙凤胎虽好，对女性不利
The Cryo-electron microscopy structure of the filamentous bacteriophage IKe
噬菌体IKe属于丝状噬菌体家族成员（Inoviridae），成熟病毒颗粒为无包膜纤维丝状结构。丝状噬菌体病毒纤维直径约为65～70 Å，长度在800～2000 nm左右。该类病毒的DNA是由大小在5000～8000碱基左右的单链环状DNA组成，其能够编码与病毒复制、成熟组装过程相关的10个病毒蛋白。病毒环状DNA在成熟病毒纤维中是由主要衣壳蛋白（major coated protein，protein 8，p8）螺旋排列所形成的衣壳所包裹，而参与宿主表面受体结合以及病毒释放过程的相关蛋白位于丝状纤维的两极。目前对于该类噬菌体结构以及其内部环状DNA的具体形态还没有相关高分辨结构报道。
研究人员通过采用冷冻电镜三维重构方法，成功解析高分辨噬菌体IKe螺旋病毒衣壳结构。
组成该病毒衣壳的主要衣壳蛋白p8以单根α螺旋的形式螺旋排列形成病毒衣壳。位于同一高度的5根主要衣壳蛋白共同构成了该病毒的衣壳蛋白层，相邻衣壳层之间通过相应螺旋参数（twist为38.52º，rise为16.77 Å）排列堆积形成病毒衣壳。解析得到的主要衣壳蛋白p8根据结构可以划分成两个部分：靠近N端的螺旋HN、靠近C端的螺旋Hc。
Dopamine modulates the reward experiences elicited by music
在27名受试者听音乐时，通过药物控制他们的多巴胺传递，研究人员首次发现了多巴胺与音乐产生的快感和动机之间的因果关系。多巴胺前体左旋多巴增加了享乐体验和动机反应（如购买歌曲的意愿），多巴胺拮抗剂Risperidone可导致二者减少。这些结果对支持奖励反应的神经生物学和神经化学产生了新的认识，促成了关于人类快乐的公开辩论。
人类参与愉快的体验，如听音乐、唱歌或玩耍。了解大脑如何将一系列声音（如音乐）转化为令人愉快的有益体验是一项挑战。
在这项研究中，研究人员讨论了作为神经递质的多巴胺，它似乎在愉快经历和以某种方式表现的动机调节中起主要作用，它是否对音乐诱发的积极体验也起直接作用呢？为了回答这个问题，作者操纵了参与者神经元受体多巴胺能突触的可用性。在至少间隔1个星期的三轮不同试验中，专家让每位参与者口服一种多巴胺前体（左旋多巴，增强多巴胺的可用性）、一种拮抗剂（Risperidone，减少多巴胺信号传导）和安慰剂（乳糖，作为对照）。
研究人员预测，如果多巴胺在音乐诱发奖励中起因果作用，左旋多巴和Risperidone会对音乐的快感和动机产生相反的影响。
Energetic regulation of coordinated leader-follower dynamics during collective invasion of breast cancer cells
近期的研究发现转移性的癌细胞离开肿瘤时并不是一个个单个离开，而是成群结队的离开，在此基础上，来自美国范德堡大学的研究人员进一步发现这个过程其实是有领导者的，也就是说前部细胞消耗更多的能量，通过组织前进，建立一个新的肿瘤部位，如果它感觉累了，就会退后到细胞群的后方，后面的细胞再顶上，继续前行。
文章作者，Cynthia Reinhart-King教授说，这一发现为癌症代谢组学研究提出了新观点 ，未来也许可以成为抗击癌症的下一个重要因素。这种方法可以补充免疫疗法，即利用身体的天然防御来杀死癌细胞。到目前为止，研究人员已利用这种方法减缓肿瘤生长，但Reinhart-King研究组这一新发现的机制可以进一步将其对抗癌症转移。
“我们的研究首次提出癌细胞转移，除了用于增殖以外，还在能源方面发挥了作用。这意味着我们也可以通过新陈代谢来控制癌细胞迁移。我们的实验采用了乳腺癌细胞，但同样的机制适用于肺癌，结肠直肠癌，皮肤癌和其他癌症，因此这项研究对于学习如何对抗所有的这些癌症至关重要。”
FDA于2017年批准了首批癌症代谢药物。
研究人员李咏乳腺癌细胞构建了三维组织。论文一作Jian Zhang研发了计算模型，证明了领导者细胞与追随者细胞的能量需求。 他表示，领导者需要比其它细胞多出50％的能量，这主要取决于它所穿过的组织的密度，而且细胞每隔两到八个小时切换一次领导者和追随者的位置。
Reinhart-King表示，这项研究中的关键技术之一是荧光生物传感器，利用这种技术，研究人员可以跟踪细胞内的能量消耗和生产。
Triggering of a Dll4–Notch1 loop impairs wound healing in diabetes
卡罗琳斯卡研究所的研究人员发现了一种机制，可以解释糖尿病患者伤口愈合受损，从而导致糖尿病足溃疡这种疾病。在糖尿病小鼠中，当确定的信号通路被阻断时，伤口愈合会得到改善。
被鉴定出来的信号通路称为Notch，由Notch受体（Notch1-4）与其邻近细胞上的靶分子之间的相互作用激活。这种信号通路以前已知参与细胞分化、细胞迁移和新血管的形成。
在这项研究中，研究人员发现糖尿病患者的皮肤以及1型和2型糖尿病小鼠模型的皮肤中都有一种过度激活的Notch1信号。他们通过对培养的皮肤细胞的实验对其中的机制做了研究。研究人员指出，高血糖水平导致了信号通路持续的激活。
这项研究还检测了当这个信号通路被阻断时，伤口愈合是如何受到影响的。他们在糖尿病小鼠的皮肤伤口上局部应用阻断物质，以及对糖尿病小鼠进行基因改造以阻断其皮肤信号通路，并检测这两种方式抑制信号通路对伤口愈合的影响。
Testing the retroelement invasion hypothesis for the emergence of the ancestral eukaryotic cell
美国伊利诺伊大学香槟分校的科学家们实时观察到了活细胞内的跳跃基因活动。这项研究的长期研究目标是在分子水平上深入了解进化是如何运作的。直接观察细胞内的基因组如何重组自我，可让我们精确测定适应率，并可能揭示了一系列重要的进化问题，包括从生命的出现到癌症的传播。
所谓“跳跃基因”也就是转座子或转座因子(TE)，这种基因无处不在，每个生命领域都携带这些DNA序列，它们沿着一条染色体从一个位置“跳”到另一个位置；事实上，有接近一半的人类基因组是由跳跃基因组成的。根据它们特定的切除和插入点，跳跃基因可能中断或引发基因表达，从而驱动基因突变，并导致细胞的多样化。
自从上个世纪40年代它们被发现以来，研究人员已经能够研究这些跳跃基因的行为，科学家主要通过间接方法，从大部分结果推断出单个跳跃基因的活动。然而，这样的技术不够敏感，不能准确地确定转座子如何或为什么跳跃，以及什么因素引发了它们的活动。
在最新研究中，研究人员为了在活细胞中观察这些独特的细胞进化事件，Kuhlman的团队设计了一个使用大肠杆菌的合成生物学系统。科学家们把编码荧光蛋白（在这项研究中，是蓝色和黄色荧光蛋白）的报告基因的表达，与转座子的跳跃活动结合起来。然后，科学家们可以使用荧光显微镜直观地记录转座子的活动。
文章作者，美国国家科学基金会物理前沿中心活细胞物理中心的物理学教授Thomas Kuhlman指出：“在这项研究中，较之以前的研究，我们看到了比预期更多的跳跃基因正在活动。更重要的是，我们发现这些基因跳跃的频率，敏感地依赖于细胞如何生长——例如是否有可用的食物让细胞生长。换句话说，跳跃基因激活并不是完全随机的，它依赖于环境的反馈。”
“这些基因在一个细胞的基因组内跳跃和改变位置。这种活动相当于一个分子系统，这样，当它们开始跳跃时，整个细胞会发出荧光。在我们的实验中，细胞在它们不太高兴的时候发出最多的荧光。一种学派表明，在这种不快乐的情况下，这样一种增加的突变率，对多样化的细胞来说可能是一个优势。”
为了帮助设计实验，并推断“如果跳跃以一种纯粹随机的模式发生时会是什么情况”，Nigel Goldenfeld的研究团队开发了细菌菌落生长的计算机模拟，并预测在随机的情况下实验信号会是什么样子。这些计算表明，实验不能仅仅被理解为随机转座子活动，甚至能提供非随机性来源的线索，包括环境反馈和遗传。
Goldenfeld说：“我们的工作涉及大量的计算图像分析，其次是统计分析。为了从原始数据中提取信号和结论，模拟和理论计算对于实验设计和解释是很很重要的。只有利用活细胞物理学中心提供的独特结构，才使得这类合作项目成为可能。”
Kuhlman补充说：“最首要的长期研究目标是，在分子水平上深入了解进化是如何运作的。直接观察细胞内的基因组如何重组自我，可让我们精确测定适应率，并可能揭示了一系列重要的进化问题——从生命的出现到癌症的传播，在这些过程中细胞经历了快速突变，并转换了它们的基因组。”
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