真核生物非编码RNA(non-coding RNA,ncRNAs)可在多个阶段调控基因表达。其中,研究最多的microRNAs(miRNA)主要在转录后水平抑制基因表达,而长链非编码RNAs(long non-coding RNA,lncRNAs)在转录和转录后水平对基因表达都具有调控作用。近来研究发现,ncRNAs对衰老相关疾病的恶化和病理过程有广泛影响,包括降低心血管功能与促进衰老相关心血管疾病的发生。本文对ncRNAs在衰老相关心血管疾病中的调控作用进行综述,提出了ncRNAs在衰老相关心血管疾病研究方面存在的问题和挑战。
超电荷绿色荧光蛋白(scGFP)是一种表面带很高净电荷的新型功能蛋白质。ScGFP具有很强的水溶性和抗蛋白质聚集的能力,在生物技术、医药和材料科学方面有着广泛的应用前景。带正电荷的scGFP能够穿透细胞膜,具有运载核酸和蛋白质等生物大分子进入哺乳动物细胞内的能力。与传统的转运载体相比,scGFP有细胞毒性低、转运效率高和具广泛的细胞普适性等优点。带正电荷的scGFP与带负电荷的核酸分子之间通过静电相互作用形成自组装的多离子复合物,这与生物体中的组蛋白和带负电荷的DNA之间自组装成染色质的行为非常相似。本文以带有36个正电荷的超电荷绿色荧光蛋白(+36GFP)为例,对超电荷蛋白的性质,细胞穿透能力以及其作为生物大分子穿透载体的应用等方面做一综述。
布尼亚病毒科含5个属, 350多种病毒, 寄主范围包括植物、动物和人类, 主要通过节肢动物传播(仅有汉坦病毒属通过啮齿动物传播), 其中大部分病毒危害严重, 影响农业生产, 威胁人类和动物健康, 造成重大经济损失。NSs蛋白是布尼亚病毒S RNA编码的非结构蛋白质, 可以抑制RNA沉默, 在侵染介体和寄主的过程中起时发挥重要作用。在植物寄主中, NSs蛋白通过与病毒dsRNA结合、抑制dsRNA次生扩增、长距离传播等机制抑制RNA沉默; 在动物、人类寄主以及传播介体中, 多种证据表明, NSs蛋白也能抑制RNA沉默。RNA沉默是植物和节肢动物中主要的抗病毒机制之一, NSs蛋白抑制RNA沉默对于病毒成功侵染寄主或传播介体非常重要。本文就近年来NSs蛋白在抑制RNA沉默方面的研究做一综述。
tRFs(tRNA-derived RNA fragments)是来源于tRNA的小分子非编码RNA,由前体tRNA或成熟tRNA经加工和修饰而成,在生物界中广泛存在。tRFs深度测序结果表明,tRFs可能并不是由tRNA随机裂解产生的,而是通过某个特定机制生成。根据来源不同,tRFs可被分为tRF-1、tRF-2、tRF-3、tRF-5和tiR。tRFs具有类似于miRNA的调控功能,并能参与调控基因转录和翻译,细胞增殖以及细胞应激反应。新近研究表明,乳腺癌细胞中某些特异性的tRFs(如tRFGlyTCC和tRFAspGTC),可通过与Y-box结合蛋白1(Y box binding protein 1, YB-1)结合进而抑制癌细胞的生长和转移。另有研究表明,tRFs还可通过细胞色素c介导的信号转导途径来发挥其抑制癌细胞凋亡的功能。由此可见,tRFs在调控癌症发生发展过程中也具有重要调控作用,然而其机制仍不清楚。本文综述了tRFs结构和分布、生物学功能及其作用机制的研究现状,旨在为tRFs相关研究提供参考。
后期促进复合物/细胞周期体(anaphasepromoting complex/cyclosome,APC/C)是一个多功能的泛素连接酶,参与细胞周期、代谢、DNA损伤修复、细胞自噬、凋亡、衰老及肿瘤发生等多种生物学过程。泛素化作为一种重要的翻译后修饰,可通过泛素-蛋白酶体系统(ubiquitin-proteasome system, UPS)调控蛋白质的降解。APC/C的分子量巨大,由多个亚基组成,在细胞周期调控中具有重要地位,可以通过介导细胞周期相关蛋白质的泛素化降解从而精确调控细胞周期的转换,并受共激活分子CDC20或CDH1的调控。了解APC/C的结构和功能,对于研究细胞周期及蛋白质翻译后修饰等生物学事件至关重要。近年,对APC/C分子结构和组成的解析工作取得了极大的进展,其在肿瘤中的作用及潜在的治疗应用也受到了关注。本文将着重对APC/C的组成和结构、参与泛素化的具体过程、在细胞周期中的调控和被调控机制以及参与肿瘤生成的最新研究进展进行综述。
WRKY转录因子是高等植物特有的一类转录调控因子,也是植物生命活动中不可或缺的调控枢纽。研究发现,WRKY转录因子参与植物生长发育过程及多种生物与非生物逆境响应。本文分析了WRKY转录因子的分类及结构,对其多种作用机制包括上游调控、下游调控、蛋白质相互作用等进行了归类,总结了近年来在各类植物上发现的WRKY转录因子调控植物生长发育和参与植物响应生物及非生物逆境的多重功能。并针对目前WRKY转录因子的研究所存在的问题,提出部分意见,为进一步挖掘WRKY家族的功能机制奠定了基础。
脊髓损伤后胶质瘢痕的形成是阻碍神经恢复的关键原因之一。碱性成纤维细胞生长因子(basic fibroblast growth factor,bFGF)具有良好的神经保护及促进脊髓损伤的修复作用,然而其对于胶质瘢痕的影响及其机制仍不清楚。本研究通过采用血管动脉夹(30 g)夹闭雌性SD大鼠脊髓2 min造成急性脊髓损伤模型并予以每天皮下注射bFGF(80 μg/kg),探讨bFGF促进脊髓损伤的恢复作用是否涉及到胶质瘢痕调控和Nogo-A/NgR信号的相关机制。通过检测损伤后28 d,各组BBB评分和斜板试验,发现bFGF显著促进脊髓损伤后大鼠运动功能的恢复。HE及尼氏染色显示,bFGF处理组相对于生理盐水处理组,其神经元明显增多,空洞面积减少。同时,星形胶质细胞标记物GFAP免疫荧光结果表明,bFGF减少胶质瘢痕形成,抑制星形胶质细胞过度激活。同样,通过Western 印迹检测发现,bFGF处理后,胶质瘢痕相关蛋白(如GFAP, neurocan)以及神经突生长抑制蛋白(Nogo-A)信号通路相关蛋白质表达量下降。上述结果表明,bFGF可能通过抑制Nogo-A信号蛋白的表达,从而抑制胶质瘢痕的形成,促进脊髓损伤的恢复。此机制研究为脊髓损伤的治疗和恢复提供全新的思路和药物靶点。
心理亚健康(psychological suboptimal health)临床症状表现多样,且无与其密切相关的具体生化指标,因而心理亚健康的判别和诊断成为目前研究中的重点和难点。本研究旨在发现并评价能够用于临床诊断的尿液生物标志物组,为心理亚健康的临床诊断提供依据。通过纳入符合入组标准的24例心理亚健康及18例健康对照受试者,采集空腹晨尿经预处理后进行核磁共振氢谱法(1H-nuclear magnetic resonance spectroscopy,1H-NMR)测试。采用单变量、多元统计及随机森林算法对数据运算分析,以筛选造成组间差异的主要代谢物,发现脯氨酸、苯丙氨酸、葫芦巴碱、酮戊二酸、丙氨酸、柠檬酸、吲哚硫酸酚、乳酸、肌酸、牛磺酸及丙三醇11种代谢物的组间浓度表现出显著性差异(P<0.05,0.01),提示可作为候选诊断生物标志物。进一步结合受试者工作曲线(receiver operating characteristic curve, ROC) 及曲线下面积(area under the curve, AUC)对其作为诊断生物标志物组的能力进行评价。结果显示,单一生物标志物对心理亚健康的诊断能力较低,而将柠檬酸、葫芦巴碱及丙三醇3种物质联合应用后诊断能力明显提升(AUC=0.8)。上述结果提示,柠檬酸、葫芦巴碱及丙三醇3种候选生物标志物,可作为生物标志物组用于心理亚健康的诊断。生物标志物组的发现及其应用对于提高心理亚健康诊断与识别的准确度具有重要意义。
该文应作者要求已撤稿。肺动脉平滑肌细胞(PASMCs)的迁移和增殖是肺动脉重塑进而造成肺动脉高压的主要病理基础。水通道蛋白1(AQP1)具有促进上皮细胞、内皮细胞迁移的作用,但机制不清。由于AQP1也表达于血管平滑肌细胞,推测AQP1可能参与缺氧诱导的PASMCs增殖及迁移。通过PCR和免疫印迹分析,检测AQP的表达以及缺氧对AQP表达水平的影响,并通过细胞迁移以及增殖实验观察AQP1在缺氧诱导的PASMCs迁移与增殖中的作用。AQP1在PASMCs和主动脉平滑肌细胞(AoSMCs)均表达,但缺氧只增加PASMCs中AQP1的表达,以及促进PASMCs的迁移与增殖。敲除AQP1可抑制PASMCs的增殖以及缺氧诱导的细胞增殖和迁移。过表达AQP1促进PASMCs的增殖和迁移。缺氧促进β联蛋白在PASMCs内的表达。敲除β联蛋白后,抑制AdAQP1所介导的PASMCs迁移与增殖。这些结果表明,缺氧可促进AQP1在肺动脉内的表达,AQP1可通过β联蛋白对PASMCs的增殖和迁移进行调节。
长链非编码RNAs (long non-coding RNAs, lncRNAs) 是一类长度大于200 nt,无蛋白质编码功能的RNAs。近年来,lncRNAs在肿瘤发生发展中的作用备受关注。LncRNAs芯片分析结合后期实时荧光定量PCR验证发现,ITGA9-AS1在MCF-7细胞中的表达量显著高于耐药细胞MCF-7/5Fu,且其在乳腺癌细胞中的表达量显著低于正常乳腺上皮细胞。生物信息学预测,ITGA9AS1无蛋白质编码功能。在乳腺癌细胞T47D中过表达ITGA9-AS1,可显著抑制该细胞的增殖和克隆形成能力,增加该细胞对化疗药物顺铂(cisplatin, cDDP)的敏感性。相反,在乳腺上皮细胞MCF-10A中敲低ITGA9-AS1的表达,能够明显增加该细胞的增殖能力和克隆形成能力,同时降低该细胞对cDDP的敏感性。总之,lncRNA ITGA9-AS1可抑制乳腺癌细胞增殖,增强乳腺癌细胞对化疗药物的敏感性。
核糖体是所有细胞中负责蛋白质合成的分子机器。它自身在细胞内的组装成熟过程受到严密调控,需要诸多组装因子的参与。RrmJ是原核生物中一类保守的甲基转移酶,能够甲基化修饰核糖体上肽基转移酶中心(peptidyl transferase center, PTC)内A环的U2552位点。敲除rrmJ基因的大肠杆菌表现出显著的生长缺陷及50S亚基组装前体的累积,因而RrmJ在50S亚基组装中具有重要作用。本研究对细菌生长实验与核糖体图谱分析表明,回补表达RrmJ的质粒对于ΔrrmJ菌株生长缺陷有显著改善,50S前体累积现象也得到有效缓解。通过共沉淀实验证明,RrmJ与ΔrrmJ菌株中提取的50S前体结合能力显著强于缺失型或野生型菌株中纯化的成熟50S;当加入S-腺苷甲硫氨酸时,该酶与50S前体结合能力显著下降。冷冻电镜三维重构数据进一步阐明,缺失型菌株50S前体主要停滞在组装晚期两个PTC区域成熟程度不同的特定时段。综合上述结果表明,U2552位点的修饰发生在50S亚基组装晚期特定阶段,这一事件不仅会加速A环的RNA螺旋折叠,另有可能促进附近PTC区域结构成熟。
miRNAs在肿瘤中异常表达,且与肿瘤的发生发展密切相关。目前发现,miR-9-5p在肿瘤中可能发挥原癌或抑癌效应,功能尚未完全阐述清楚。本文拟探讨miR-9-5p在舌癌中的作用。前期研究中收集10例舌癌组织及配对的癌旁组织,实时荧光定量PCR技术检测后发现,miR-9-5p在舌癌组织中的表达量显著高于癌旁组织,且其在舌癌细胞中的表达量也明显高于正常舌上皮细胞。此外,在舌癌细胞Tca8113中过表达miR-9-5p显著增加细胞的增殖能力。生物信息学预测及双荧光素酶报告基因实验证实,miR-9-5p可直接结合在自噬/苄氯素1调节因子1(activating molecule in beclin1-regulated autophagy, Ambra1)的 3′-UTR区域,靶向抑制Ambra1表达。Western印迹结果证实过表达miR-9-5p降低Ambra1的表达,反之亦然。Ambra1在舌癌细胞中的表达量显著低于正常舌上皮细胞。BrdU实验证实在舌癌细胞SCC-25中过表达Ambra1可显著抑制其增殖能力;相反,使用siRNA技术沉默Ambra1能够显著促进Tca8113细胞的增殖。在干预miR-9-5p的细胞中同时干预Ambra1的表达,结果发现Ambra1可显著逆转miR-9-5p对舌癌细胞增殖的促进作用。总之,miR-9-5p在舌癌中可能发挥原癌基因样作用,通过直接靶向抑制Ambra1表达进而促进舌癌细胞发生增殖。
肝的脂肪代谢异常和胰岛素抵抗(insulin resistance,IR)对促进2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus,T2DM)的发生与发展具有显著影响。但此过程复杂,参与调控基因目前尚未完全清楚。有研究表明,脂肪酸分解、氨基酸代谢、肝糖原合成等生物过程对糖尿病的形成具有促进作用。为了阐明这一调控机制,本文通过基因芯片技术研究GK(Goto-Kakizaki)大鼠和WKY(Wistar-Kyoto)大鼠肝差异基因对肝的脂肪代谢和胰岛素抵抗的影响,探讨可引起2型糖尿病发病的分子机制。从基因表达数据库(GEO)获取GSE13271基因表达谱,并对原始数据进行标准化处理。通过GO(Gene Ontology)、KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes enrichment)、String和Cytoscape软件对差异表达基因进行功能分析。结果从GK和WKY大鼠中分别获得179和278个差异基因,同时从排名前10的路径中筛选出21个差异基因(Aldh1a1, Cyp2c22, bp2,Fabp7,Cyp4a3, Acot1, Acot2,Hsd17b2, Ech1, Hmgcl,Bdh1, Crot, Pex11a, Cpt1a, Hadhb, Gda, Elovl2, Prodh, Agpat3, Sardh, Pigu),将这些基因与前10个的GO term取交集。最终得到10个显著差异基因(Aldh1a1, Fabp2, Acot1, Acot2, Ech1, Hmgcl, Bdh1, Crot, Cpt1a, Hadhb),功能分析结果显示,肝组织相关基因通过一系列生物过程对肝的脂肪代谢和胰岛素抵抗产生调节作用,从而也为临床糖尿病的治疗以及新作用靶点的发现提供更多参考依据。
数字PCR(digital PCR,dPCR)相比传统定量PCR具有多种优势,然而,其终点法的思路及单分子扩增体系需要对实验进行更细致的优化。数字PCR最低出版规范(the Minimum Information for the Publication of Digital PCR Experiments,dMIQE)提出了优化思路。然而,大多数发表的论文没有实现dMIQE的优化思路。本研究拟将利用探针的交叉扩增活性来实现数字PCR的优化。痕量DNA模板的检测以及定量是分子生物学中的重要应用之一。以结肠癌相关转录因子2(colon cancer correlation transcription factor 2, CCAT2)基因的G/T片段来模拟痕量核酸,并以梯度浓度的模板作为内参照来指示非特异扩增,进行微滴式数字PCR(droplet digital PCR, ddPCR)。首先,以qPCR方法确认探针的交叉扩增活性,并通过梯度PCR方法确认最佳区分温度(59℃),用于随后的实验。在梯度模板对照指引下,针对非特异扩增做出设置。本研究通过应用具有交叉扩增活性的TaqMan®探针,以微滴式数字PCR技术,在不同通道以高低活性交叉确定痕量的PCR模板(T片段为 6.8 copies/μL;G片段为4.2 copies/μL;总量为11 copies/μL),实现了交叉验证。本研究提出的以高低活性的扩增实现互相验证的策略,可以作为dMIQE的优化方案,并提高ddPCR的可信度。
已知Rho激酶抑制剂可调控细胞骨架重建,激活相关转录因子,进而促进细胞分化。然而,关于Rho激酶抑制剂对细胞骨架和成骨细胞分化的影响及两者之间关系尚未见报道。本研究旨在阐明Rho激酶抑制剂Y27632调控细胞骨架重建,促进成骨分化。取新生SD大鼠头盖骨组织体外培养细胞传至第3代,给予Rho激酶抑制剂Y-27632进行干预。采用罗丹明标记的鬼笔环肽对细胞骨架进行细胞化学染色。结果显示,培养1 d和2 d,Rho激酶抑制剂Y-27632处理的细胞呈现多角形,并伴有部分伪足形成。细胞培养4 d和7 d,Y-27632处理的细胞碱性磷酸酶(alkaline phosphatase, ALP)活性明显增加(P<0.01)。实时定量PCR揭示,加Y-27632处理细胞的骨分化相关基因Runx2、Alp、β-catenin(β-cat)、osteopontin(Opn)的mRNA表达水平均显著高于对照细胞(P<0.05或P<0.01)。以上结果证明,Rho激酶抑制剂Y27632能够影响大鼠成骨细胞的形态,并有促进其分化作用。本研究为骨代谢疾病及组织工程的研究提供了新的线索和启示。