核糖开关是一种RNA固有的基因表达调控系统。近年来，核糖开关的应用受到科研工作者的广泛关注，其结构与功能的研究也越来越受到重视。核糖开关具有哪些结构特征和调控机制，它是如何识别目的配体，又怎样与目的配体紧密结合，全面了解这些机制将为探索新型核糖开关，设计人工高效核糖开关提供重要思路。本文对核糖开关结构特征和调节机制、适体筛选、配体结合规律进行简要介绍。
MicroRNA（miRNA）是一类小的（～20个核苷酸）、非编码的单链RNA分子，能够负调控基因表达，涉及多种信号途径和病理生理过程。缺血再灌注损伤(ischemia reperfusion injury，IRI)指组织器官缺血后重新获得血液的再灌注过程，灌注后组织、器官功能不能恢复，造成功能障碍和结构损伤的现象。IRI是影响多个组织与器官复杂的、系统的生理病理过程，并能够产生很多不可逆的损伤，导致级联的多器官功能障碍。现已发现多种miRNA在组织器官IRI中发生明显的变化，表明miRNA能够直接或者间接影响组织器官IRI。本文综述了miRNA的靶基因以及在心、脑、肝和肾IRI中的调控作用。miRNA 不仅参与了器官IR 损伤的病理生理过程，而且作为IR损伤的特定标志物在临床诊断和干预治疗中具有广阔的前景。
心肌发育是个复杂的过程，受许多发育相关因子组成的复杂分子网络调控。这些基因的突变和结构异常可导致心肌发育异常和原发性心肌病。心肌病关联基因家族对心肌的胚胎发育、出生后心肌结构重塑以及心肌损伤修复等过程有重要作用。本文结合临床基因突变报道，对心肌病关联基因家族的功能和模式动物中的分子机制研究进行综述，以期深入了解该家族蛋白质在心肌发育及原发性心肌病中的作用。
骨质疏松症是一种全身性骨骼疾病，其特征为低骨量和骨组织微结构退化。自噬是一个动态的、高度规律的自我消化过程，负责细胞存活和氧化应激反应，可以控制人体老化和骨质疏松症。尽管目前自噬对骨质疏松症的调控机制并没有完全解释清楚，但是随着对自噬研究的不断深入，其与骨质疏松症之间可能的联系和相互影响机制不断被揭示。本文回顾了近年来自噬与骨质疏松症的相关研究文献，探寻自噬与骨质疏松症相关的科学依据,发现对自噬与骨质疏松症共同影响的机制包括衰老、基因调控等。同时，自噬对糖皮质激素诱导的骨质疏松发病及药物治疗均有一定的影响。为进一步利用与自噬相关的调控体系来防治骨质疏松症提供证据。
IKAROS蛋白是一类含锌指结构域的核内转录因子，调节血液细胞分化发育。机体在血液细胞分化发育、天然免疫细胞的分化成熟、抗血液系统肿瘤发生等过程中均需要IKAROS蛋白的参与。IKAROS蛋白的功能依赖于其分子结构上的2个重要结构域:DNA结合结构域和家族蛋白相互作用结构域。DNA结合结构域与靶基因上游调控序列进行特异性结合，而蛋白相互作用结构域与家族蛋白分子结合形成二聚体，发挥IKAROS的生物学活性。IKAROS蛋白在细胞内代谢受到酪蛋白激酶2（casein kinase 2，CK2）和蛋白磷酸化酶1（protein phosphorylase 1，PP1）的调节，CK2将IKAROS蛋白磷酸化，使其失去生物活性|而PP1将磷酸化的IKAROS蛋白去磷酸化，从而增强IKAROS的生物活性。近几年临床研究发现，IKAROS蛋白的表达异常以及CK2激酶活性的增高与白血病的发生发展有密切关系。本文就IKAROS的分子结构特点、生物学功能、体内代谢调控方式及IKAROS在血液系统肿瘤发生发展过程中的生物学作用进行综述。
在患儿发育早期，某一亚类孤独症谱系障碍（autism spectrum disorders, ASDs）大脑呈过度生长趋势。研究发现，部分伴随有大脑过度增生的患者局部脑区神经元数目异常增多。进一步研究表明，神经元的增殖紊乱与局部脑区神经元数目异常增多密切相关。本综述从ASDs相关信号分子对神经元增殖的调控入手，归纳总结近年来基于神经元增殖调控异常的ASDs大脑过度增生的分子机制研究，为探究ASDs的发病机制提供一个重要的突破口。
雌激素是子宫内膜癌发生发展的重要诱导因子，但关于其在子宫内膜癌中的作用机制目前仍不明确。自噬对细胞的存活具有重要的调节作用，研究发现其在子宫内膜癌发生发展的过程中起重要的调节作用。本文通过探讨雌激素对子宫内膜癌细胞自噬的影响，深入地了解雌激素促进子宫内膜发展的机制，并明确GPR30-MPK-mTOR 通路在其中的作用。MTT及透视电镜的结果显示，雌激素可以诱导细胞的自噬及增强细胞的活力，而这种作用具有一定的时间及浓度依赖性。同时，蛋白质印迹及实时定量PCR结果显示雌激素可以促进LC3、p-AMPK的表达，并且抑制P62、p-mTOR的表达，表明雌激素可以激活AMPK/mTOR通路。沉默G蛋白偶联受体30（GPR30）后，结果显示雌激素诱导细胞的自噬及细胞活力的作用被逆转，并且可以抑制AMPK/mTOR通路的激活，而G-1结果与之相反，表明雌激素通过GPR30激活AMPK/mTOR通路，诱导自噬及细胞活力。此外，加入AMPK抑制剂compound C，可以抑制雌激素诱导细胞的自噬及细胞活力的能力，并且促进P62、p-mTOR表达，降低LC3及p-AMPK表达，表明雌激素通过激活AMPK/mTOR激活细胞自噬及增强细胞活力。同时细胞预先加入自噬抑制剂3-MA或转染ATG5siRNA，可以降低雌激素增强细胞的活力，表明雌激素通过诱导自噬增强细胞活力。综合以上结果，雌激素通过GPR30-AMPK-mTOR通路诱导细胞的自噬增强细胞的活力。
大肠杆菌拓扑异构酶 I（E. coli TopA）属于 I 型拓扑异构酶，在DNA复制、转录、重组和基因表达调控等过程中发挥关键作用。E. coli TopA 不仅能结合锌，还可以结合铁。细胞内过量铁可与锌竞争，通过与锌指结构域结合减弱其 DNA 结合能力和改变蛋白质空间构象，从而抑制TopA拓扑异构酶活性。然而，铁结合形式TopA的氧化还原特性以及氧化还原条件对其活性的影响仍不清楚。本研究通过紫外分光光谱和体外DNA拓扑异构酶活性分析，发现体外纯化得到的铁结合形式的 TopA 呈氧化状态，能够被二硫苏糖醇和连二亚硫酸钠还原，原本氧化状态下无活性的TopA在还原条件下，可恢复其拓扑异构酶活性。当还原剂被去除后，铁结合的TopA在空气中能够重新被氧化，且其活性重新受到抑制。这说明，氧化还原条件对铁结合的 TopA 功能具有可逆调节作用。通过金属蛋白体外结合实验进一步发现，无金属结合的TopA蛋白(apo-TopA)在无氧条件下，与 Fe2+ 和 Fe3+ 均能结合，但与 Fe2+ 结合能力较弱，并且TopA结合的Fe3+ 被还原成 Fe2+ 后，结合力显著下降，能够被铁螯合指示剂菲咯嗪快速捕获。此外，蛋白质内源性荧光光谱分析实验表明，铁结合的TopA在氧化还原的不同状态时，其在330 nm左右的荧光值有显著差异。这提示，氧化还原条件可能通过影响铁离子与TopA的结合状态，引起蛋白质空间构象改变，从而对TopA的拓扑异构酶活性进行调节。此研究表明，铁结合TopA的拓扑异构酶活性会受到细胞内氧化还原信号的可逆调控，也提示I型拓扑异构酶可能是细胞铁超载通过氧化损伤引起细胞功能障碍（或铁死亡）的靶点之一。
内质网是真核细胞的重要细胞器。某些细胞内外因素如病原体感染等能引起从内质网到胞浆和胞核的信号传导途径活化，即内质网应激反应。但是，目前国内外尚无针对内质网应激反应的基因表达谱分析报道。本研究中，用3种已报道的内质网应激反应诱导剂，包括蛋白质糖基化抑制剂衣霉素(tunicamycin)、内质网Ca 2+-ATPases抑制剂毒胡萝卜素（thapsigargin）和乙脑病毒(Japanese encephalitis virus, JEV)，分别处理小鼠颅腔和小鼠脑神经瘤细胞（Neuro-2a），试剂处理组与未处理组的第二代RNA测序分析发现，衣霉素、毒胡萝卜素和乙脑病毒在体外和体内均引起分子伴侣基因Hsp70表达上调，诱导内质网应激反应。衣霉素、毒胡萝卜素和乙脑病毒体外处理诱导的内质网应激反应信号通路中，基因差异表达相似性高于体内处理组。乙脑病毒和糖基化抑制剂衣霉素体内外处理，主要诱导内质网应激反应的非折叠蛋白质反应信号通路，引起相关基因Atf4、Bip、Edem和Perk等表达上调。内质网Ca 2+-ATPases抑制剂毒胡萝卜素主要诱导内质网超负荷反应，激活NF-κB信号通路。乙脑病毒诱导的内质网应激反应相关差异表达基因数量最多，体外与体内合计有40种。乙脑病毒体内外处理上调的基因包括Bax、Casp12、Atf4、Bip、Edem和Perk等，下调的基因包括Sec23/24、Nef、Svip和Jnk等。糖基化抑制剂衣霉素体内外处理上调基因包括Gadd34、Atf4、Ermani和Bip等，下调基因包括Grp94、Atf6、Sec23/24和Nef等。内质网Ca -2+-ATPases抑制剂毒胡萝卜素体内外处理上调的基因包括Sec61、Trap和Ask1等。衣霉素、毒胡萝卜素和乙脑病毒体内外处理也通过内质网应激反应，调控与炎症或凋亡相关的MAPK信号通路和P53信号通路。本研究首次通过使用3种内质网应激反应诱导剂分别处理小鼠和细胞，揭示了体内外内质网应激反应引起的基因表达谱变化，为内质网应激反应相关疾病的治疗提供了新思路。
先前研究表明，miR-186-5p在人类许多恶性肿瘤中扮演抑癌基因的作用，但其在肺腺癌上皮-间质转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）中的作用并不明确。本研究旨在证明，miR-186-5p可通过靶向调控PTTG1抑制肺腺癌细胞的上皮-间质转化。我们首先分析了miR-186-5p在人肺癌细胞中的表达。荧光定量PCR（QRT-PCR）结果显示，与人正常肺上皮细胞BEAS-2B相比，肺腺癌细胞SPC-A1、A549中的miR-186-5p表达量明显降低。为研究miR-186-5p在肺腺癌细胞中的功能，利用GV369-miR-186-5p表达载体，实现了在A549细胞中的过表达。基因转染结合Transwell侵袭结果显示，与对照质粒转染的A549细胞相比，过表达miR-186-5p的A549细胞的体外侵袭能力明显下降。Western印迹检测细胞中EMT相关标志物揭示，GV369-miR-186-5p转染的A549细胞中的上皮-钙黏着蛋白（E-cadherin）表达明显上调，而神经-钙黏着蛋白（N-cadherin）和波形蛋白（vimentin）表达明显下调。同时，GV369-miR-186-5p转染引起其靶基因——垂体肿瘤转化基因1（pituitary tumor-transforming gene 1，PTTG1）编码蛋白在A549细胞中明显降低。重要的是，过表达miR-186-5p与敲减PTTG1均可导致上皮-钙黏着蛋白表达上调，而神经-钙黏着蛋白和波形蛋白下调|而miR-186-5p和PTTG1表达载体共转染后，3种EMT相关标志物在A549的表达与对照细胞的表达无明显差异，提示过表达PTTG1可抵消miR-186-5p对EMT相关标志物表达的影响。综上所述，miR-186-5p可通过靶向调控PTTG1抑制EMT的发生，进而抑制肺腺癌细胞的侵袭转移。
脂肪酶具有非水催化作用，但其非水催化活性和稳定性需进一步提高，这是非水酶学的瓶颈问题之一。理想的策略是模拟脂肪酶的界面活化机制，以大分子代替水，优化、稳定化和有效分散酶蛋白，阻止其在有机相中变性。因此，选用多羟基、比表面积大、惰性、且与酶蛋白能兼容的大分子——脱脂棉纤维，作为固定化载体，以1∶0.9的质量比，通过物理吸附，将假单胞菌脂肪酶(Pseudomonas cepacia lipase)固定在脱脂棉纤维上。在催化己醇与乙酸乙烯酯的转酯反应中，反应1 h，脱脂棉固定化脂肪酶转化底物的能力是酶粉的3.7倍。在每次6 h共6次的循环催化中，固定化酶和酶粉转化底物的能力分别平均每次降低约0.3%和2.4%。表明脱脂棉固定化脂肪酶的非水活性，尤其是稳定性明显提高。这为通过固定化有效提高脂肪酶的非水催化作用，以满足工业应用的需要，提供了一种有效的途径和重要参考。
α-L-鼠李糖苷酶在生物技术领域具有很好的生物催化应用前景。目前，仅16个细菌源GH78家族α-L-鼠李糖苷酶基因被报道，对α-L-鼠李糖苷酶的序列特征与分子催化机制了解尚不完善。人体肠道细菌多形拟杆菌可利用多种多糖与糖苷，其基因组包括6个预测的α-L-鼠李糖苷酶基因，本文集中于连续定位于一个基因座的2个α-L-鼠李糖苷酶基因BtRha78D和BtRha78E，通过研究二者的序列特征和酶学特性旨在确定此基因座的生物学意义。序列分析显示，BtRha78D和BtRha78E的序列组成与长度差异性大，与已发现的α-L-鼠李糖苷酶序列一致性较低，分子进化关系也较远|酶学性质研究表明，BtRha78D和BtRha78E可高效水解底物pNPR，最适pH分别为pH 6.0与pH 7.0。BtRha78E在pH 7.5～8.0范围内，仍能保持52%以上的活性。BtRha78D和BtRha78E最适温度为50 ℃，对pNPR的kcat分别为14.78 s-1和5.48 s-1，Km分别为0.14 mmol/L和0.44 mmol/L，kcat/Km分别为105 600 s-1 L/mol和12 500 s-1 L/mol。BtRha78D和BtRha78E耐受低浓度（1%）有机溶剂，10%浓度显著降低酶活性，对二甲亚砜具有很好的耐受性，10%浓度下仍能分别保持42%和53%的活性。本研究揭示，α-L-鼠李糖苷酶BtRha78D和BtRha78E间的序列组成与长度差异性很大，具有相同的催化活性而酶学性质却不同，一个包含2个α-L-鼠李糖苷酶基因的基因座可能参与多形拟杆菌降解利用含α-L-鼠李糖基的多糖与糖苷化合物。
c-Abl作为非受体酪氨酸激酶家族的成员，参与调节多个组织器官的发育过程，如神经、血管及骨骼等。c-Abl的异常激活也往往导致神经退行性疾病或肿瘤的发生。到目前为止，c-Abl在皮肤和毛发器官中的研究非常少。本研究首先分析了c-Abl基因在皮肤和毛囊中的动态表达情况，发现在毛囊上皮有丰富的表达，然后利用表皮特异性工具小鼠K14-Cre将c-Abl基因在表皮敲除，发现毛囊由静息期向生长期的转换略有加快。小鼠脱毛实验发现，当所有毛囊都从头开始再生时，突变鼠的毛囊起始比对照小鼠更快。这些结果均表明，在表皮敲除c-Abl基因能够导致毛发循环和毛囊再生的加快。进一步的研究发现，以上表型可能是c-Abl通过调节BMP信号通路造成的。我们的工作首次研究了c-Abl基因在皮肤毛囊中的动态表达，揭示了c-Abl通过BMP信号通路调节毛囊再生的机制。
膜相关转运蛋白Slc45a2（solute carrier family 45 member 2）调节黑素体中的pH值，进而调节酪氨酸酶活性，在黑色素生成中发挥重要作用。小眼畸形转录因子（microphthalmiaassociated transcription factor, MITF）已被证实是Slc45a2的调节因子，然而其调控机制仍待研究。该研究旨在探讨Slc45a2在不同毛色小鼠皮肤是否存在差异表达，以及与毛色形成是否存在相关性。QRT-PCR检测显示，Slc45a2在不同毛色小鼠皮肤样品中均有表达，在棕色和灰色小鼠皮肤中Slc45a2的表达量是黑色小鼠皮肤的6.29倍（P＜0.01）和1.18倍（P＜0.05）|Western印迹结果显示，在棕色和灰色小鼠皮肤中Slc45a2蛋白表达量是黑色小鼠皮肤的1.44（P <0.01）和103倍|免疫组织化学结果表明，Slc45a2在不同毛色皮肤毛囊的毛基质、内外毛根鞘、毛乳头等区域均有表达。为了进一步了解Slc45a2在黑色素细胞色素沉着的重要作用，将Slc45a2转染到小鼠黑色素细胞并测定黑色素含量，同时检测色素沉着相关基因的表达水平。结果表明，转染Slc45a2与空载组相比黑色素含量明显增加。此外，MITF、TYR、TYRP1和TYRP2蛋白水平分别升高1.31倍、1.37倍、1.63倍和2.21倍，差异显著（P＜0.05）; TYRP2蛋白显著升高2.47倍（P <0.01）。MITF mRNA显著升高1.64（P <0.5）|TYR和TYRP1 mRNA显著升高2。96倍（P <0.01）和8.85倍（P <0.01）;TYRP2 mRNA表达量变化不明显。Slc45a2在不同毛色小鼠皮肤中均可有效表达，且差异显著。Slc45a2过量表达，使色素沉着相关基因的表达量及黑色素含量增加。由此表明，Slc45a2通过调控色素的生成，进而影响毛色的形成。
多粘类芽孢杆菌BN1株β-葡萄糖苷酶A的基因中含有很多大肠杆菌的稀有密码子，这限制了其在大肠杆菌中的表达。本研究选择部分稀有密码子同义替换为大肠杆菌的偏爱密码子，结果得到了表达量显著提高的基因型。经过对β-葡萄糖苷酶A基因各密码子使用频率的分析，选出2种密码子：大肠杆菌使用频率极低的密码子（Ⅰ型）、大肠杆菌使用频率一般但酶基因中频繁出现的密码子（Ⅱ型）。通过定点突变，这些密码子均被替换为宿主细胞使用频率最高的同义密码子。研究结果表明，I型单密码子替换可以使酶的表达量提高3～6倍，II型单密码子替换可以使酶的表达量提高3～4倍。最终，通过组合对提高该酶表达量贡献较大的突变，得到一个表达量提高13倍的基因型（WT-13）。本研究显著提高了β-葡萄糖苷酶A在大肠杆菌宿主中的异源表达水平，为酶的工业化应用奠定了基础。本研究将Escherichia coli BL21（DE3）本源表达的β-半乳糖苷酶选为内参蛋白质，提出相对表达量指数的概念，为同类酶在E.coli BL21（DE3）表达水平的表征提供了参考。
