乳酰化是一种新型蛋白质翻译后修饰,能够通过修饰赖氨酸残基调控基因表达与细胞功能,在肿瘤、免疫调节等过程中发挥重要作用。然而,乳酰化修饰的调控机制尚不明晰,尤其是催化该修饰的“写入者”(Writers)、“擦除者”(Erasers)和“读取者”(Readers)相关研究仍处于起步阶段。本文基于近年研究进展,系统梳理了乳酰化修饰的三类核心调控因子,概述了其结构特征、作用机制及下游功能影响,并结合具体疾病模型,解析其在肿瘤发生、免疫逃逸、代谢调控等过程中的潜在机制。通过总结乳酰化修饰的动态调控网络与典型靶蛋白质,本文旨在为深入理解乳酰化的生物学意义提供理论支持,并为靶向乳酰化的疾病治疗策略提供参考。

B7-H3也被称为CD276,是近年来发现的新的免疫检查点,属于B7超家族。其在人类的正常组织中低表达或者不表达,然而在免疫细胞和肿瘤组织中异常表达。B7-H3与肿瘤的免疫治疗相关,在肿瘤微环境(tumor microenvironment,TME)中发挥着共刺激/共抑制的双重作用。因而,以B7-H3为靶点能够实现肿瘤免疫治疗的精准定位,从而增强抗肿瘤的免疫反应。本文主要综述了B7-H3的结构与功能、其在肿瘤免疫中的生理作用以及靶向治疗方法的研究进展。虽然B7-H3在肿瘤方面的免疫功能已经被广泛揭示,而且开发的靶向药物也进入了临床前和临床试验。但是B7-H3在人体内的不同存在形式及功能仍有所争议,人源结构始终未能得到解析,其潜在的受体也尚未得到确认。所以有必要进一步探讨B7-H3在肿瘤免疫治疗方面的确切证据以及现有治疗方法的挑战性和局限性,旨在为靶向B7-H3的药物开发提供新的方向和途径。

保守寡聚高尔基体(conserved oligomeric Golgi,COG)复合物作为定位于高尔基体膜表面的栓系复合物,分为叶A(COG1-4)和叶B(COG5-8),通过COG1与COG8的动态连接形成完整的异八聚体结构。COG复合物通过与Rab GTP酶、SNARE蛋白及高尔基体CCT蛋白协同作用,参与COPⅠ囊泡逆行转运、COPⅡ囊泡顺行转运以及自噬等囊泡转运过程。COG复合物功能机制涵盖两大模型:其一为“拆卸组装模型”,即叶A锚定高尔基体膜,B叶结合囊泡膜,通过亚复合物动态组装拉近囊泡与靶膜距离;其二为“坞站装配模型”,完整COG复合物与SNARE、Rab等分子协同形成稳定对接平台,增强SNARE复合物稳定,促进膜融合效率。此外,COG复合体还参与巨自噬、Cvt通路和过氧化物酶体自噬在内的多种自噬途径。COG复合物的功能缺陷与Ⅱ型先天性糖基化障碍(congenital disorders of glycosylation,CDG-Ⅱ)密切相关,突变可引发糖基化紊乱,并成为相关疾病潜在的治疗靶点。本文通过COG复合物介导不同囊泡转运类型,介绍多个物种中COG复合物的调控机制,并总结该复合物在囊泡转运中协同作用的因子。

神经管畸形(neural tube defects,NTDs)作为一类严重的先天出生缺陷疾病,严重影响着胎儿的生命与健康,其发生机制十分复杂,涉及遗传因素与环境因素之间的复杂作用。近年来,蛋白质组学愈加广泛的应用揭示了组蛋白修饰在表观遗传调控中发挥的关键作用,尤其在NTDs的发病机制中受到广泛关注。组蛋白修饰包括组蛋白甲基化、乙酰化、泛素化、同型半胱氨酸化、丙二酰化和巴豆酰化等多种类型,这些修饰影响神经管闭合关键蛋白的表达对于神经管闭合期间的基因组稳定性至关重要,参与神经管畸形的发生发展,其异常调控与NTDs的发生密切相关。此外,在胚胎大脑发育过程中,这些组蛋白修饰极易受到母体代谢物水平、致畸物质暴露等环境因素的影响。母体代谢物水平的异常会引起关键基因表达调控异常,这些因素影响组蛋白修饰,从而调控下游相关基因的异常表达,包括神经管发育相关基因,导致NTDs等多种神经发育疾病的发生。目前NTDs的机制尽管已有大量研究,但NTDs的确切发病机制仍未完全阐明,深入研究NTDs的致病因素和发生机制对于提高出生人口质量、降低新生儿死亡率具有重要的意义。本文综述了近年关于母体代谢物介导组蛋白修饰异常引起胎儿NTDs发生的研究进展,并对该研究方向进行了展望,以期揭示组蛋白修饰在神经管发育中的关键调控功能,为进一步研究组蛋白修饰与NTDs发生之间的关系提供理论基础,也为NTDs未来的预防和治疗策略提供了理论依据。

三结构域蛋白质37(tripartite motif-containing protein,TRIM37)是一种具有E3泛素连接酶活性的蛋白质,定位于过氧化物酶体膜与中心体,是调节中心体组装的关键蛋白质。TRIM37参与多种生物学过程:TRIM37利用E3泛素连接酶活性泛素化多种底物蛋白质,调节泛素化途径影响多条关键信号通路;通过调控中心体的组装,影响纺锤体的形成和染色体分离的准确性,干扰细胞分裂;不仅可以激活雷帕霉素靶蛋白复合物1(mechanistic target of rapamycin complex 1,mTORC1)信号通路,还能通过激活的mTORC1信号通路磷酸化转录因子EB(transcription factor EB,TFEB)调控自噬;通过激活核因子κB(nuclear factor kappa B,NF-κB)信号通路,在炎症反应、免疫反应、细胞增殖及细胞凋亡中发挥重要作用;TRIM37还参与调节Wnt /β-catenin、磷脂酰肌醇-3激酶/蛋白激酶B(hosphatidylinositol - 3 - kinase/protein kinase B,PI3K/AKT)等癌症进程关键信号通路,促进胆囊癌、肾细胞癌、脑胶质瘤等肿瘤细胞的增殖、转移与侵袭的能力,并且还与某些抗癌化学药物耐药性有关。总之,TRIM37作为一种多功能蛋白质,在机体中的功能复杂多样,各有不同。本文从TRIM37蛋白质的结构和功能、细胞自噬以及主要参与的信号通路出发,针对TRIM37发挥的生物学作用及与疾病发生的关系等方面进行综述,期望深入对涉及TRIM37相关疾病发病机制的理解,能够为后续相关疾病的治疗与研究提供新的靶点。

赖氨酸特异性组蛋白去甲基化酶1(lysine specific demethylase 1,LSD1)是黄素胺氧化酶家族的成员。LSD1是重要的赖氨酸甲基化橡皮擦之一,通过可逆性地去除组蛋白H3K4me1/2、H3K4me1/2的甲基化修饰调控基因表达和染色质功能。LSD1位于细胞核内,通过多种方式影响肿瘤的增殖、浸润及转移等生物学过程。过去的研究发现,LSD1在多种妇科肿瘤(卵巢癌、宫颈癌和子宫内膜癌)中显著过表达,并与患者的生存率低和预后不良密切相关。研究表明,LSD1可能通过PI3K/AKT通路和mTOR信号通路,促进肿瘤细胞的增殖、侵袭和转移,同时抑制肿瘤细胞自噬和免疫监视,参与肿瘤免疫逃逸。在宫颈癌中,LSD1与HPV16E7存在相互作用,促进上皮-间质转化(EMT)过程。此外,LSD1抑制剂在动物实验中展现出良好的治疗潜力,特别是在恢复卵巢癌细胞对铂类药物的敏感性方面。本文综述了LSD1在妇科肿瘤中的分子机制、作用靶点及相关信号通路,并探讨了不同LSD1抑制剂的作用机制,以期为妇科肿瘤的靶向治疗提供新思路。

线粒体和内质网(endoplasmic reticulum, ER)的结构与功能对维持细胞稳态至关重要,线粒体和ER之间的交互作用参与了多种疾病的发生发展。线粒体相关ER膜(mitochondria-associated endoplasmic reticulum membranes, MAM)是ER和线粒体之间的膜接触位点,是真核细胞细胞器间的重要通信枢纽,ER侧的钙离子通道及线粒体侧的钙离子通道参与了MAM调节钙转运的基本过程,二者的交互作用通过调节钙转运控制线粒体生物学功能和细胞存亡,参与多种病理过程的发生和进展。一方面,靶向MAM调节钙转运参与了肿瘤细胞、神经元、心肌细胞、内皮细胞、髓核细胞等细胞的生存和死亡过程;另一方面,MAM调节钙转运在Hepa 1-6细胞、胰岛β细胞的合成和分泌以及肌萎缩性侧索硬化症线粒体功能障碍的发生与发展。此外,MAM还可通过调节钙转运影响细胞转录过程,进而参与血管生成及乳腺癌的进展。本文综述MAM及其在钙转运调节中的病理生理作用,为靶向MAM防治相关疾病提供新的视野。

近年来,过继性T细胞免疫疗法成为癌症治疗的研究热点,其中T细胞向肿瘤组织的定向归巢是抗肿瘤免疫应答的核心,与良好的临床治疗结果紧密相关。然而,由于复杂的肿瘤微环境、肿瘤脉管障碍和趋化信号的缺失,T细胞向实体肿瘤的浸润仍存在挑战。本综述系统概述了T细胞归巢的迁移路径包括静脉输注后的血液归巢、跨血管内皮迁移及其靶向实体瘤组织的浸润。在此基础上,本文还探讨了T细胞归巢的调控机制,尤其是趋化因子-受体轴之间的协同关系,以及肿瘤血管异常、TME塑造的浸润壁垒和肿瘤基质屏障对T细胞归巢的影响。针对上述障碍,本文综述了增强T细胞归巢效率的3个主要策略。其一,通过CRISPR基因编辑或慢病毒转导技术,修饰趋化因子受体(例如CXCR2、CXCR6)以匹配肿瘤趋化信号,或敲除免疫检查点分子(PD-1、LAG-3、SHP-1)以逆转T细胞耗竭。其二,靶向VEGF/VEGFR轴联合ATCT可促进血管正常化,改善T细胞浸润。其三,局部治疗(放疗、溶瘤病毒)或者系统药物(化疗、免疫检查点抑制剂等)的联合治疗策略,通过重塑肿瘤TME,促进T细胞归巢。这些策略将为过继性T细胞免疫疗法治疗实体瘤提供理论依据与研究方向。

木糖醇脱氢酶(XDH)是能够分解戊糖的酵母和真菌中参与木糖利用的关键酶。除了可以生产木酮糖以外,XDH还可以用于木糖醇浓度检测的生物传感器的开发,具有重要的研究意义。在本研究中,构建了来源于嗜热真菌埃默森篮状菌Talaromyces emersonii的木糖醇脱氢酶(TeXDH)的大肠杆菌表达质粒pF58-TeXDH。TeXDH在16 ℃下以可溶性形式在大肠杆菌BL21(DE3)中表达。通过使用Ni-NTA亲和柱进行纯化,获得了纯度较高的重组TeXDH。分子排阻层析和SDS-PAGE电泳分析表明,纯化的重组TeXDH以天然三聚体的形式存在,分子量约为116 kD,由3个相同的亚基组成,每个亚基的分子量约39 kD。TeXDH严格依赖NAD⁺作为辅酶,而不依赖NADP⁺。TeXDH的最适温度和pH值分别为40 ℃和10.0。经过EDTA处理,TeXDH的酶活性降低到起始酶活的43.26%。二价金属离子Mg²⁺或Ca²⁺能够恢复TeXDH的酶活性,分别达到起始酶活的103.32%和110.69%,是TeXDH酶的最佳二价金属离子辅因子。而二价金属离子Mn²⁺、Ni²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Co²⁺和Cd²⁺能够显著抑制TeXDH的活性。ICP-MS和分子对接分析表明,1 mol/L的TeXDH结合了2 mol/L的Zn²⁺离子和1 mol/L的Mg²⁺离子。另外,TeXDH对木糖醇具有较好的底物特异性,为未来木糖醇生物传感器的发展奠定了基础。

神经母细胞瘤(neuroblastoma,NB)作为儿童最常见的颅外实体肿瘤,其高度恶性特征和不良预后亟待深入研究。近年来,微小RNA(miRNA)作为重要的转录后调控分子,在肿瘤发生发展中发挥关键作用。基于上述背景,本研究将重点关注miR-3910,探讨其在NB细胞系SH-SY5Y中的生物学功能以及其分子调控机制。通过生物信息学分析和转录物组测序技术,我们发现了miR-3910的潜在关键靶分子,从而为NB的精准诊断和有效治疗提供基因靶点。在本研究中,运用qRT-PCR检测转染mimic nc与miR-3910 mimic后的SH-SY5Y细胞中miR-3910表达水平,与nc组相比,mimic组的SH-SY5Y细胞中miR-3910表达显著上调(P < 0.01);采用CCK-8法和细胞划痕试验定量分析miR-3910对细胞增殖与迁移能力的影响,细胞增殖能力在48 h显著提高(P < 0.05),迁移能力在48 h明显增强(P < 0.01);借助流式细胞术测定miR-3910对细胞周期进程的作用,细胞周期进展加速,G₀/G₁期细胞百分数减少(P < 0.01),S期细胞显著增加(P < 0.05)。综合生物信息学分析及高通量转录物组测序技术预测miR-3910过表达后SH-SY5Y细胞中的关键分子变化。经转录物组测序及生物信息学分析,筛选出EIF3CL(EIF3C)、RNF103-CHMP3(VPS24)、SULT1A4(SULT1A4)、CORO7-PAM16(CORO7)、H4C12(Histone H4)、TBC1D3(TBC1D3A/B/C)等6个(别名来自GeneCards数据库)与NB相关基因,且qRT-PCR和Western印迹验证结果与测序结果一致(P < 0.01)。综上所述,miR-3910过表达显著促进SH-SY5Y细胞的增殖、迁移及周期进展,并揭示了一系列潜在的靶向关键分子,为深入理解NB发病机制提供了新视角,为NB的分子靶向治疗提供理论依据和潜在干预靶点。

肾病在我国的发病率一直居高不下,目前,临床主要通过对症治疗来延缓疾病的进展,缺乏经济有效的治疗手段。微RNA在疾病的发生发展中发挥着重要的调控作用,本文旨在探究微RNA-142a-3p(miR-142a-3p)在阿霉素(adriamycin,ADR)诱导肾小管上皮细胞(TCMK-1)损伤过程中的作用、调控机制及其能否成为治疗ADR肾病的潜在靶点。首先,用CCK-8试剂盒检测细胞活性并构建 ADR诱导的小鼠肾小管上皮细胞模型,利用RT-qPCR检测细胞miR-142a-3p及其靶基因ATG16L1的表达情况;蛋白质免疫印迹(Western blotting,WB)检测自噬标志蛋白质和焦亡标志蛋白质表达水平;使用单丹磺酰尸胺(monodansylcadaverin,MDC)染色并通过流式细胞术检测细胞自噬情况。结果显示,TCMK-1细胞经ADR诱导后miR-142a-3p相对表达量升高,其靶基因ATG16L1相对表达量降低(P<0.0001);WB显示,p62蛋白表达增加(P<0.001),自噬相关蛋白质表达减少(P<0.05),焦亡相关蛋白质表达增加(P<0.001);流式结果显示,ADR组与自噬体抑制剂组(3-MA组)间自噬体平均荧光强度无差别(P>0.05),表明ADR诱导后细胞自噬被抑制和焦亡增强。当转染miR-142a-3p inhibitor抑制miR-142a-3p表达时,靶基因ATG16L1相对表达量恢复(P<0.001);WB显示,p62蛋白减少(P<0.01),自噬相关蛋白至表达恢复(P<0.001),焦亡相关蛋白质表达降低(P<0.01);流式结果显示,细胞自噬得到恢复(P<0.0001)。综上所述,ADR通过miR-142a-3p靶向ATG16L1降低TCMK-1自噬水平,同时激活GSDMD介导的细胞焦亡。

克雅氏病(Creutzfeldt-Jakob disease, CJD)是一种罕见的神经退行性疾病,以朊病毒蛋白(PrP)异常为特征,是人类朊病毒病中最常见的类型。尽管全基因组关联研究(GWAS)已鉴定出多个与CJD相关的风险基因,但这些风险位点的潜在机制仍不清楚。本研究旨在通过综合性分析流程,阐明与人类大脑中CJD相关的新型遗传学支持的候选蛋白质。通过蛋白质数量性状位点(pQTL)数据集(NpQTL1 = 152,NpQTL2 = 376)、表达数量性状位点(eQTL)数据集(N = 452)以及CJD全基因组关联研究(GWAS)数据(NCJD = 4 110,NControls = 13 569),构建了一个系统性分析流程。该流程包括蛋白质组全关联研究(PWAS)、孟德尔随机化(MR)、贝叶斯共定位分析(Bayesian colocalization)和转录物组全关联研究(TWAS),旨在识别与大脑中CJD发病机制相关的新型遗传学支持的候选蛋白质。通过PWAS,鉴定出6种大脑蛋白质的丰度变化与CJD显著相关。其中,STX6和PDIA4被确立为CJD的主要因果基因,这一结论得到了强有力的证据支持(孟德尔随机化分析中FDR<0.05;贝叶斯共定位分析中PP4/(PP3+PP4) ≥ 0.75)。具体而言,STX6和PDIA4的升高水平与CJD风险增加相关。此外,TWAS表明,STX6和PDIA4在转录水平上也与CJD相关。

肌肉减少症(肌少症)是老年人群功能衰退的重要病理表型,其发生与代谢稳态失衡密切相关。酪氨酸代谢通路近年来被证实在多种衰老相关疾病中异常激活,但其在SARC中的作用机制及与功能表型的定量因果关联仍缺乏系统研究。本研究整合3组转录物组数据,批次校正后纳入94例,经线性模型微阵列分析(linear models for microarray data,Limma)差异分析、基因集富集分析(gene set enrichment analysis,GSEA)与加权基因共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis,WGCNA)筛选出33个酪氨酸代谢相关基因。结合最小绝对收缩和选择算子(least absolute shrinkage and selection operator,LASSO)、随机森林(random forest,RF)与支持向量机递归特征消除(support vector machine-recursive feature elimination,SVM-RFE)3种算法交叉验证,识别FOXO1、ADH1B、DUSP4和IDO1共4个关键因子。整合10X单细胞转录物组数据(n=24 573细胞)与单细胞代谢活性评分,在细胞水平构建关键基因表达与酪氨酸代谢活性的回归模型(例如FOXO1: y = 1.7542x + 0.9345),并通过两样本孟德尔随机化(two-sample Mendelian randomization,MR)分析,探讨其与肌肉功能表型的因果关联。FOXO1在卫星细胞中特异性高表达(3.1倍,P= 1.4×10^-8),其表达与代谢活性显著正相关,孟德尔随机化(Mendelian randomization, MR)分析显示,其高表达显著增加握力下降风险(β = -0.23,P= 2.1×10^-6),而IDO1在内皮细胞富集表达,呈保护性因果关联(β = 0.17,P= 4.3×10^-4)。基于4基因构建的多变量风险预测模型在独立验证队列中曲线下面积(area under the curve,AUC)= 0.86,优于传统临床指标(ΔAUC = 0.12,P= 0.003)。本研究构建“关键基因-代谢通路-肌肉功能”三维调控闭环,结合多算法筛选、单细胞建模与因果推断,系统揭示酪氨酸代谢在SARC中的核心作用,为分子分型与靶向干预提供了理论基础和应用工具。

本研究旨在体外分离培养出原代家兔脊髓微血管内皮细胞,为脊髓损伤研究提供实用的受试细胞源。无菌提取1月龄家兔脊髓组织,依次经剪碎、牛血清白蛋白密度梯度离心、筛网过滤、Ⅱ型胶原酶消化获得纯净的脊髓微血管段,将其与适量M199完全培养基混匀后接种于培养皿中进行原代培养;期间持续观察记录细胞的生长状况,并采用免疫组化检测其Ⅷ因子相关抗原表达情况。结果显示:脊髓微血管段接种24 h后,有少量内皮样细胞爬出;36~60 h细胞集落逐渐扩大并相互融合;72 h后细胞铺满皿底,呈“鹅卵石样”单层贴壁生长。免疫组化检测Ⅷ因子相关抗原,99%以上的细胞胞质染成棕红色,为阳性表达。上述结果表明,本研究成功建立了一种便捷、稳定的原代家兔脊髓微血管内皮细胞培养方法。

秉承“以学生为中心”的教育宗旨,为增强对学生——尤其是拔尖计划和强基计划学生——科研兴趣的激发和专业逻辑的培养,我们拓展和加深了《生物化学》中三羧酸循环一章的内容,设计了《还原型三羧酸循环》微课。课程首先总结了氧化型三羧酸循环释放风(二氧化碳)和火(能量)的特点,将其类比为“风火轮”。再引导学生,循着热力学第一定律,一步一步剖析倒转“风火轮”收回风火、完成碳的固定的还原型三羧酸循环的分子基础。最后,追溯了这个循环的发现过程并让学生领会这一发现的科学和社会意义。该微课在实际教学应用中取得了较好的效果。因此,我们把本门微课的设计思路及教学流程、教学特色与亮点,以及教学效果反馈分享出来,希望得到教学同行的批评指正,共同提高。

遗传学是研究生物遗传与变异规律的学科,为生物学相关专业学生的培养提供重要的学科理论知识。在信息技术高度发展的新时代,线上线下混合式教学模式逐步走进高校课堂,它将课堂教学和“互联网+”充分融合,极大提升了“学生学”和“教师教”的课堂效果。本文以遗传学课程为载体,首先对线上教学和线下教学的互补性特点进行总结,紧接着从线上教学以及线上线下混合式教学两个方面对依托多种网络平台和网上资源开展的遗传学教学模式进行设计和优化,并对考核评价方式进行完善,对教学实践取得的效果进行调查,结果显示,学生对遗传学课程的学习积极性显著提升,表现为在科创竞赛中更多学生选择分子遗传相关的课题,同时,与未实行混合式教学改革相比,学生遗传学课程的学习成绩也有较为明显的提高,总成绩提升5~6分。创新型混合式教学模式的实行为进一步提升课堂教学创新和人才培养效率保驾护航。