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  • 全选
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    编者按
  • 郑晓飞
    中国生物化学与分子生物学报. 2017, 33(8): 749-749.
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    近年来,随着生物科技和信息科技的迅猛发展,基于生命组学的大数据积累和应用均已达到了前所未有的程度。多元的生物数据库资源,特别是急剧增长的生物学大数据在生物化学与分子生物学研究中得到了广泛应用,对生物学、生物医学的基础研究和转化应用起到了助推器的作用。但是,由于专业的局限性和研究者的着重点不同,部分从事生物学和生物医学的研究者对数据库资源的了解,对大数据的分析、处理和整合能力存在不足,制约了他们对已有数据资源的充分和有效的利用。为此,本期专栏选择了近年来的一些热门研究领域,特邀长期活跃在相关研究领域的一线科研工作者,结合他们自己的相关工作,分别就抗体信息数据库、细胞外囊泡数据库、蛋白质相互作用数据库、细菌sRNA数据库和RNA二级结构数据库的现状、特点和应用进行了较为系统的综述。下面对各篇文章内容给予简单介绍。
    抗体不仅是机体的重要免疫分子,也是生物学研究的主要工具分子之一,并且做为疾病诊断和治疗的抗体分子在临床上得到了越来越广泛的应用,治疗性抗体已经成为生物制药产业的龙头。冯健男等的“抗体信息数据库”一文,系统地介绍了有“免疫遗传门户数据库”之称的国际免疫遗传信息系统IMGT、Kabat数据库、抗体在线分析系统abYsis和服务于免疫相关实验的抗体在线目录等特色数据库。细胞外囊泡是近年来的研究热点,特别是细胞外囊泡在细胞信息传递和疾病的诊断方面的研究进展迅速。丁勇等的“细胞外囊泡及细胞外囊泡数据库”一文,系统地介绍了目前收录数据比较全面、具有影响力的细胞外囊泡数据库ExoCarta、Vesiclepedia和Evpedia数据库和数据库特点,并对不同数据库进行了比较。蛋白质相互作用是蛋白质研究的重要内容,是认识生命过程和疾病防治的重要基础之一,王建的“蛋白质相互作用数据库”一文,分别对综合蛋白质相互作用数据库、特定物种的蛋白质相互作用数据库和信号通路数据库的特点进行了系统介绍。无论真核细胞还是原核细胞普遍存在大量的功能小RNA分子,小RNA研究对揭示生命的基本规律具有重要意义。李伍举等的“细菌sRNA数据库”一文,分别对细菌sRNA的综合数据库、细菌sRNA的专业数据库进行了详细的综述,将对拟开展细菌sRNA生物信息学和功能研究人员构建细菌sRNA及其靶标预测模型提供帮助。RNA功能与RNA结构密切相关,RNA结构研究已经成为RNA研究的热点之一。刘涛等的“RNA二级结构数据库”一文,对常用的基于三维测定结构证据的RNA二级结构数据库进行了介绍,以便于研究人员从中可以获得相对准确的数据构建结构预测模型。
     
    生物化学和分子生物学研究不仅是生物数据库资源的产出者,同时也是生物数据库资源的使用者,希望本专栏能够对相关研究人员有所裨益。
     
  • 综述
  • 周婷婷,冯健男
    中国生物化学与分子生物学报. 2017, 33(8): 750-755. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2017.08.01
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    抗体是介导体液免疫的重要效应分子。近年来,随着治疗性抗体药物不断上市及其临床应用范围不断拓宽,治疗性抗体已成为生物制药的产业支柱。另一方面,随着抗体相关的基础研究日益深入和抗体序列、结构、功能表位等相关数据大量涌现,作为抗体数据管理、搜索与利用的重要工具,抗体资源库也层出不穷并得到长足发展,在相关的研究、开发、生产与销售中发挥日益重要的作用。本文对包括Kabat、IMGT、abYsis等在内抗体信息数据库进行介绍。
  • 肖海楠,丁勇
    中国生物化学与分子生物学报. 2017, 33(8): 756-759. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2017.08.02
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    细胞外囊泡(extracellular vesicle,EV)是由细胞释放到细胞外微环境的膜性囊泡,携带母细胞来源分子,参与机体的生理和病理活动过程,鉴定其组成并研究其功能已成为研究热点。目前,对不同物种、不同组织和不同细胞来源的细胞外囊泡组份的研究,获得了大量的蛋白质、核酸、脂类和其他分子数据。为更好地使用这些数据,已有不同的研究机构建立了相应的数据库,为该领域的研究提供了便利。ExoCarta、Vesiclepedia和Evpedia数据库是目前收录数据比较全面的、最具影响力的细胞外囊泡数据库。本文将介绍这3个数据库的特点和应用,为研究者选择使用胞外囊泡数据库提供参考。
  • 王建
    中国生物化学与分子生物学报. 2017, 33(8): 760-767. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2017.08.03
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    随着“蛋白质组学”的蓬勃发展和人类对生物大分子功能机制的知识积累,涌现出海量的蛋白质相互作用数据。随之,研究者开发了300多个蛋白质相互作用数据库,用于存储、展示和数据的重利用。蛋白质相互作用数据库是系统生物学、分子生物学和临床药物研究的宝贵资源。本文将数据库分为3类:(1)综合蛋白质相互作用数据库;(2)特定物种的蛋白质相互作用数据库;(3)生物学通路数据库。重点介绍常用的蛋白质相互作用数据库,包括BioGRID、STRING、IntAct、MINT、DIP、IMEx、HPRD、Reactome和KEGG等。
  • 施凯文,李伍举,刘涛
    中国生物化学与分子生物学报. 2017, 33(8): 768-773. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2017.08.04
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    RNA分子众多、结构复杂、功能重要,已经成为当前重要的研究热点之一。RNA的功能与结构密切相关,伴随RNA分子及功能的发现,建立了有关RNA二级结构的数据库,一方面有助于理解RNA功能的结构基础,一方面有助于开发各种有关RNA结构的预测模型。本文对近年常见的RNA二级结构数据库作一概述,希望有助于相关工作者更好地了解与应用相关数据。
  • 王正,刘涛,李伍举
    中国生物化学与分子生物学报. 2017, 33(8): 774-780. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2017.08.05
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    细菌sRNA是一类长度在50~500 nt的调控小RNA(small regulatory RNA),主要通过与靶标mRNA或靶标蛋白质结合发挥多种生物学功能。目前,随着生物信息学与高通量测序的应用,发现了越来越多的细菌sRNA,开发了多个相关数据库。为了sRNA工作者系统了解与应用这些数据,本文拟对包含细菌sRNA的综合数据库和细菌sRNA专业数据库作一概述,并对sRNA数据库的未来发展进行展望。
  • 研究论文
  • 李珍,司徒方民,冯琪,郑武健,柳娇,盛好,汪炬,山长亮,张帅
    中国生物化学与分子生物学报. 2017, 33(8): 781-788. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2017.08.06
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    顺铂(cisplatin),即二胺二氯铂/diaminedichloroplatinum(DDP),是治疗卵巢癌最有效的化疗药物;然而,耐药性是限制顺铂临床治疗效果的最重要因素。目前,卵巢癌对顺铂的耐药机制仍不十分清楚。超氧化物歧化酶1铜伴侣蛋白(copper chaperone for superoxide dismutase 1, CCS)介导Cu2+特异性传递给超氧化物歧化酶1(superoxide dismutase1, SOD1),为维持细胞增殖和生存所必需;相反,抑制CCS可减缓肿瘤细胞增殖。本研究旨在证明,AMPK依赖的CCS表达与卵巢癌的顺铂耐药有关。实时定量PCR及免疫印迹结果显示,与顺铂敏感细胞株OV2008比较,顺铂耐药细胞株C13*中的CCS mRNA和蛋白质表达水平明显上调。shRNA靶向沉默CCS或采用抑制剂DC_AC50抑制CCS后,可明显增强顺铂对C13*细胞增殖的抑制作用,提示CCS高表达与顺铂耐药相关,而抑制CCS可逆转顺铂的耐药性。同样,免疫印迹结果证明,CCS在A549、H1944等6种不同肺癌细胞中的表达水平高低与顺铂敏感性密切相关。采用siRNA干扰CCS在A549细胞中的高表达,或在CCS低表达的H1944细胞中过表达CCS,可明显增加A549或减弱H1944细胞对顺铂的敏感性,进一步证明CCS表达与顺铂耐药性相关。此外,采用AMPK抑制剂化合物C阻断AMPKαThr172磷酸化(激活),即抑制AMPK信号通路,可明显抑制CCS在C13*细胞中的表达,提高其对顺铂的敏感性。以上研究结果提示,AMPK信号通路依赖的CCS表达参与肿瘤的顺铂耐药机制,而抑制CCS逆转顺铂耐药。本文的结果还提示,CCS有望成为克服顺铂耐药的潜在靶点。

  • 姜云璐,王正文,程葆华,白波,陈京
    中国生物化学与分子生物学报. 2017, 33(8): 789-798. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2017.08.07
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    食欲素1受体(orexin 1 receptor, OX1R)与胆囊收缩素2受体(cholecystokinin receptor, CCK2R)在结肠癌细胞中高表达,且异常表达的OX1R、CCK2R与其配体诱导的结肠癌细胞增殖密切相关,但具体机制尚不清楚。以前的研究证实,OX1R与CCK1R在HT29细胞中能以二聚体的形式发挥作用。本文利用多种(荧光)共振能量转移技术(FRET)结合免疫共沉淀(Co-IP),进一步研究活细胞中OX1R与CCK2R是否发生相互作用。生物发光能量共振转移(BRET)结果显示,在控制供体(OX1R-Rluc)量不变,而逐渐增加受体(CCK2R-eYFP)转染量时,与无刺激的(对照)细胞比较,食欲素或胃泌素刺激HEK293T 细胞5 min, BRET信号伴随受体表达量的增加而增加,并达到最大值。采用荧光共振能量转移技术在HEK293T 细胞中,能够检测到OX1R-eYFP与CCK2R-eCFP明显的FRET信号。同时,受体漂白FRET(apFRET)结果揭示,在同时表达OX1R-eYFP和CCK2R-eCFP的细胞膜特定区域,进行受体蛋白(OX1R-eYFP)完全光漂白、破坏了受体供体之间的相互作用和能量传递后,由于供体(CCK2R-eCFP)荧光强度比漂白前明显增强,其荧光共振能量转移效率(FREPe)明显增加,是对照转染细胞的3.7倍(P<0.05)。此外,基因转染结合Co-IP结果显示,仅有在共转染HA-OX1R与Myc-CCK2R的HEK293T细胞提取液的免疫沉淀物中,可同时检出HA-OX1R、MycCCK2R融合蛋白,而在未转染或单转Myc-CCK2R的细胞提取液沉淀物中,却不能同时检出两种融合蛋白。以上结果表明,在活细胞生理条件下,OX1R可与CCK2R相互作用,这为进一步探讨二者相互作用在结肠癌细胞增殖中的作用及相关信号通路提供了新的线索。

  • 李娜,杜庆林,张伟,马小京
    中国生物化学与分子生物学报. 2017, 33(8): 799-809. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2017.08.08
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    颗粒体蛋白前体 (progranulin, PGRN)在多种肿瘤中过表达。但PGRN在黑色素瘤发生发展中的作用尚无报道。为探究PGRN在黑色素肿瘤中的作用,本研究采用CRISPR-Cas9基因编辑技术建立了稳定敲低PGRN的小鼠黑色素瘤B16细胞株B16-PGRNlow。MTS法和BrdU掺入结合流式细胞(计量)术分析证明,敲低PGRN不影响B16细胞的细胞周期和增殖。将B16-ctrl(对照)和B16-PGRNlow细胞分别皮下接种野生型(WT)和PGRN敲除(KO)的C57BL/6J小鼠,比较观察黑色素移植瘤体积大小。移植瘤形成20 d后,与B16-ctrl细胞接种的移植瘤比较,无论在WT还是在KO荷瘤小鼠,B16-PGRNlow形成的移植瘤体积明显减小(WT鼠:P<0.05;KO鼠:P<0.01)。然而,比较B16-PGRNlow或B16-ctrl在WT鼠与KO鼠形成的移植瘤体积大小,并无显著差异,提示B16肿瘤细胞PGRN而非宿主PGRN影响移植瘤的生长。流式细胞术分析显示,在荷B16-PGRNlow移植瘤的WT型小鼠脾和淋巴结中,CD4+、CD8+T细胞数(百分比)比荷B16-ctrl移植瘤的WT鼠脾和淋巴结的CD4+、CD8+T细胞数明显增多(P<0.05,P<0.01),而在KO鼠却未见明显差异。上述结果证明,敲低肿瘤细胞PGRN可抑制黑色素移植瘤的生长。上述结果还提示,抑制PGRN在黑色瘤的表达可引起脾和淋巴结CD4+和CD8+T细胞增加,提高宿主的细胞免疫能力。其机制尚待进一步研究。本文的发现为PGRN作为黑色素瘤治疗的潜在靶点提供了新证据。
  • 谢丽玲,朱琳,王爱霞,朱炎坤,黎家杰,周亮,毕潇
    中国生物化学与分子生物学报. 2017, 33(8): 810-817. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2017.08.09
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    哈维氏弧菌(Vibrio harveyi)是水产动物的常见致病菌,对人类健康和水产经济带来巨大威胁。抗生素的滥用使得药物残留和耐药性问题变得日益严重。因此,迫切需要寻找新型、不易产生耐药性和低毒的抗菌物质。本文研究黄芩醇提物对哈维氏弧菌的抑制作用及抑菌机制。实验结果表明,黄芩醇提物对哈维氏弧菌的抑菌圈为18.33±0.58 mm,最低抑菌浓度(MIC)和最小杀菌浓度(MBC)分别为7.92 mg/mL和15.84 mg/mL。经分析型扫描电镜(SEM)观察和细菌胞内外蛋白质浓度测定,发现实验组菌体表面虽有细小破裂,但形态依然完整,表面光滑,菌体细胞膜仍保持相对完整性;通过SDS-PAGE、蛋白质质谱(MALDI-TOF-TOFMS)和实时荧光定量PCR分析,显示黄芩醇提物抑制哈维氏弧菌体内NAD特异性的谷氨酸脱氢酶(NAD-specific glutamate dehydrogenase, NAD-GDH)及其mRNA的表达。本研究表明,黄芩醇提物通过下调NAD特异性的谷氨酸脱氢酶表达而抑制哈维氏弧菌的生长,为中药应用于水产养殖提供了新的证据。
  • 李卫滨,王开宇,赵猛,闫慧慧,兰小鹏
    中国生物化学与分子生物学报. 2017, 33(8): 818-825. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2017.08.10
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    人中性粒细胞FcγRI(即CD64), IgG Fc高亲和力受体之一,是早期诊断脓毒血症和系统性细菌感染的一个灵敏和特异的新标志物;目前,采用流式细胞计量术测定,难以在一般实验室开展。本研究旨在应用新型的体外筛选技术——指数富集配基的系统进化(systematic evolution of ligands by exponential enrichment,SELEX) 技术——从体外合成的随机寡核苷酸文库中筛选人FcγRI的高亲和力和高特异性的核酸适配体(aptamer)。 本文以人FcγRI为靶标,将其固定在羧基活化磁珠上,进行SELEX筛选。经过8轮筛选,共获得3个重点研究的单克隆适配体。生物信息学分析结果显示,人FcγRI适配体的模拟二级结构以茎环和G四聚体为主,可能是FcγRI与适配体的作用位点,G-T 错配常见。流式细胞计量术和荧光显微镜分析显示,筛选出的典型单克隆适配体解离常数(the dissociation constant, Kd) 均达到纳摩尔水平,而且适配体只与脓毒血症中性粒细胞结合,具有良好的亲和力和特异性。本研究表明,通过SELEX技术,成功获取了人FcγRI特异性核酸适配体,为以此适配体为分子探针,进一步建立用于脓毒血症早期诊断的新方法奠定了基础。

  • 安然,张晶晶,郭海霞,石文慧,乔岩,王志伟,石菁,张金文
    中国生物化学与分子生物学报. 2017, 33(8): 826-834. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2017.08.11
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    马铃薯茄啶糖基转移酶(solanidine glycosyltransferase,Sgt)家族成员Sgt1、Sgt2和Sgt3参与糖苷生物碱(glycoalkaloids,GAs)合成。已有研究证明,抑制该家族任一成员表达可影响马铃薯块茎中糖苷生物碱合成;然而,对Sgt家族成员的单基因实施调控很难有效降低块茎中总糖苷生物碱的积累。为降低马铃薯块茎中总糖苷生物碱的含量,本研究拟采用RNAi技术,对糖苷生物碱合成代谢途径末端酶基因家族成员Sgt13在转录水平进行共调控。为实现这一目的,构建了块茎特异性启动子Patatin驱动的,以Sgt1、Sgt2和Sgt3基因为靶向的RNAi表达载体pCEI-PFR,采用农杆菌介导法转化马铃薯茎段,获得10株可沉默Sgt1、Sgt2和Sgt3基因表达的PatatinRNAi融合基因的转基因植株。实时定量PCR(RT-qPCR)结果显示,Sgts基因的相对表达量分别降低了大约32%~60%(Sgt1)、29%~55%(Sgt2)和25%~66%(Sgt3),而草甘膦抗性基因——5-烯醇式丙酮酸-3-磷酸莽草酸合酶(5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase, EPSPS)的表达量则增加了约48%~135%。高效液相色谱法(HPLC)证明,尽管转基因株系的绿色组织中糖苷生物碱含量与野生型无显著差异,但块茎中糖苷生物碱分别比野生型降低了46%~59%(庄薯3号)和42%~62%(Favorita)。上述结果提示,复合沉默茄啶糖基转移酶家族基因可降低马铃薯块茎中糖苷生物碱的积累。此外,该结果可能对研究马铃薯不同组织间糖苷生物碱的分布和积累,以及马铃薯种质资源的创新开发具有一定启示。
  • 技术与方法
  • 石镜明,刘航,马辉,武美娜,吴涛,孙正启
    中国生物化学与分子生物学报. 2017, 33(8): 835-844. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2017.08.12
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    β-淀粉样蛋白(β-amyloid peptide,Aβ)经过自身聚集形成寡聚体,是导致阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease, AD)发病的重要风险因素之一。鉴定Aβ寡聚状态对于细胞毒性和寡聚抑制的研究非常重要。本文通过优化Aβ42蛋白用量、增加交联剂、尺寸排阻色谱法(size exclusion chromatography, SEC)和硫磺素T (thioflavin T, ThT)荧光分析等方法,对Aβ42的蛋白质聚集状态进行检测。得到改进和优化的方案:(1)对电泳和电镜的优化,16.5%的Tristricine胶,最适合分析Aβ42寡聚状态。使用电泳和电镜对Aβ42检测时,其用量有较严格的限制。电泳的上样量应为0.5 μg最佳。50 μg/mL Aβ42单体浓度,最适合电镜观察;(2)对Aβ42交联的优化, 终浓度为0.3 mmol/L BS3,有利于对Aβ42寡聚体的区分;(3) SEC可以利用凝胶孔隙的大小,实现Aβ42单体和寡聚体在非变性条件下的分离。与Aβ40相比,Aβ42进行SEC分析时,单次上样量需达到6.75 μg以上;(4)细胞毒性实验和ThT检测,可以反馈Aβ42寡聚状态的鉴定效果。上述检测方法的细化和改进,将为Aβ42肽在AD的研究中提供一定的参考。一些Aβ42特异性寡聚体的鉴定方法本文未提及,仍需要在今后的研究中进一步改进与优化。
  • 研究简报
  • 赵兵令,杨玉静,陈天直,于秀菊,杨林佩,董常生,杨姗姗
    中国生物化学与分子生物学报. 2017, 33(8): 845-852. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2017.08.13
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    非转移性黑色素瘤糖蛋白b(glycoprotein non-metastatic melanoma protein b,GPNMB)及其同系物色素细胞特异性黑色素细胞蛋白(pigment cell-specific melanocyte protein,PMEL)对黑素体的形成和黑色素的生成具有重要的作用,而GPNMB和PMEL的功能还有待深入研究。本文旨在探索GPNMB和PMEL在不同毛色绵羊皮肤表达是否存在差异,确定紫外线b(UVB)对GPNMB和PMEL是否有影响。免疫组织化学结果表明,GPNMB在不同毛色绵羊皮肤的毛基质、内外毛根鞘、毛乳头等区域均有表达。Western印迹和qRT-PCR结果显示,黑色绵羊皮肤中GPNMB和PMEL表达量,高于白色绵羊皮肤。黑色素细胞经UVB照射后,GPNMB和PMEL的表达增高。UVB照射剂量为100 mJ/cm2时,黑色素细胞活性最高;单次UVB辐射后,GPNMB和PMEL mRNA表达量在72 h达到顶峰,两者的曲线变化趋势大致相同。UVB连续辐射后,GPNMB mRNA表达量在4 d达到顶峰,而PMEL mRNA表达量虽然在3 d升高,但且对GPNMB作用更明显。上述结果提示,GPNMB和PMEL在不同毛色绵羊皮肤存在差异性表达。UVB单次或者连续照射,均促进GPNMB和PMEL表达,且对GPNMB影响更显著。GPNMB和PMEL可能通过影响黑素体的成熟进而调节黑色素的生成。