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• 2017年, 33卷, 第9期
  刊出日期：2017-09-20

    

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特约综述
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  终止密码的多种解读方式——延伸还是终止？

  王软林, 梁爱华

  中国生物化学与分子生物学报. 2017, 33(9): 853-860. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2017.09.01

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  在大多数生物体中，核遗传密码是通用的。真核生物核基因组中已发现的非标准遗传密码的使用非常少。大多数非标准遗传密码通常是将1种或者2种终止密码子重新分配为有义密码子，至少保留1种密码子作为翻译终止信号。然而，近期有研究发现，在2种纤毛虫中，所有3种终止密码子既可编码氨基酸，又可作为翻译终止信号；此外，基于转录组的分析表明，在游仆虫的读码框内终止密码子处存在广泛的编程性核糖体移码现象。这些发现提示，终止密码子具有多种解读方式，其翻译终止过程可能依赖某些未知的调控元件。本文基于近期发现的纤毛虫中终止密码子模糊使用的现象，重点讨论了这些生物区分有义“终止”密码子和真正终止密码子的分子机制。对于这些生物体中终止密码子使用的特殊性及翻译终止的研究，将有助于深入理解真核生物中的翻译终止及基因表达调控的分子机制。
综述
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  数字PCR及其在现代医学分子诊断中的应用

  胡思宏， 鲍登克， 万绍贵

  中国生物化学与分子生物学报. 2017, 33(9): 861-866. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2017.09.02

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  数字PCR(digital PCR，dPCR)技术被认为是精确定量核酸分子的全新技术手段，因为具有较高的灵敏度和特异性等特点而得到迅速发展。数字PCR在临床上的多个领域展现出良好的应用前景，比如肿瘤液体活检、器官移植物损伤评估、无创产前筛查、病原微生物分子诊断以及二代测序文库质控和结果验证等。本文就数字PCR在上述领域中的应用研究及其进展进行综述。
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  远端上游元件结合蛋白1的生物学功能

  刘祥莉，王要军，张福成

  中国生物化学与分子生物学报. 2017, 33(9): 867-871. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2017.09.03

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  远端上游元件结合蛋白1（far upstream element binding protein 1, FUBP1）通过特异性结合远端上游元件（upstream element, FUSE）调控原癌基因c-Myc的转录。FUBP家族包括FUBP1、FUBP2、FUBP3及FUBP4，其序列具有高度同源性，但功能各不相同。FUBP1蛋白由3个结构域构成，具有两亲性螺旋结构的N端、富含酪氨酸的C端以及1个DNA结合区域。生理状态下，FUBP1蛋白定位于细胞核。除了调控c-Myc转录外，FUBP1还可结合RNA，参与调控mRNA稳定性、病毒复制及RNA的剪接。
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  鞘氨醇-1-磷酸与免疫细胞的调节

  王婧瑜，柴艳敏，单春华

  中国生物化学与分子生物学报. 2017, 33(9): 872-878. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2017.09.04

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  鞘氨醇-1-磷酸（sphingosine-1phosphate，S1P）是来源于鞘脂代谢途径的多效性信号分子，其代谢受到多种因素调控。S1P由细胞内的鞘氨醇激酶（sphingosine kinases，SphKs）催化鞘氨醇的磷酸化而合成，可通过转运蛋白释放至细胞外。S1P可通过在胞外结合其特异性G蛋白偶联受体及胞内作用而调节多种重要生物学效应。作为细胞外介质和细胞内信使，S1P在免疫系统中也发挥重要的调节作用。S1P参与免疫细胞的迁移、增殖、分化及死亡细胞清除等过程。本文对S1P的代谢以及其对于免疫细胞的调节作用进行综述。
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  白细胞衍生趋化因子2及其受体介导的信号通路与疾病

  王志亮， 逄越， 李庆伟

  中国生物化学与分子生物学报. 2017, 33(9): 879-885. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2017.09.05

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  白细胞衍生趋化因子2(leukocyte cell-derived chemotaxin-2，LECT2)属于肽酶M23家族，是具有趋化作用的蛋白质。LECT2能趋化免疫细胞吞噬病原微生物，抑制癌细胞的迁移，对多种疾病如肝癌、败血症、动脉粥样硬化均有重要作用。为了深入了解LECT2在疾病中的作用机制，本文对LECT2基因和蛋白质的结构、与间质表皮转化因子(mesenchymal epithelial transition factor, MET)、C型凝集素等受体的识别机制，在β-联蛋白、Wnt等信号通路中的调节作用，以及与多种疾病的关系进行综述。
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  黄色条纹/黄色条纹样蛋白与植物中的铁转运功能

  董晓雨， 郝梦琪， 郭东林

  中国生物化学与分子生物学报. 2017, 33(9): 886-892. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2017.09.06

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  黄色条纹/黄色条纹样蛋白（yellow stripe/yellow stripe like，YS/YSL）在植物金属转运，尤其是在微量营养元素铁的分配和利用过程中发挥重要作用。近年来，植物的铁长距离运输机制已成为研究的热点之一。YS/YSL转运蛋白涉及铁的转移、运输、装载和卸载。鉴定并精确解析YS/YSL的功能对于阐明铁的长距离运输机制具有重要的意义。本文综述了YS/YSL的蛋白质性质、金属转运活性、底物特异性及其功能表达，以期为植物YS/YSL相关铁转运机制研究奠定基础，并为提高作物籽粒铁营养提供理论依据。
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  金属硫蛋白及其生物学功能

  宁凤，傅俊江，陈汉春

  中国生物化学与分子生物学报. 2017, 33(9): 893-899. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2017.09.07

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  金属硫蛋白(metallothionein, MT) 是一类富含半胱氨酸的低分子质量蛋白质，已鉴定4种亚型：MT-1、MT-2、MT-3和MT-4，基于各亚型功能的相对异质性而使MT呈现其生物学作用的多样性。金属硫蛋白通过与金属离子结合而参与基因表达调控和机体的重金属解毒过程；金属硫蛋白通过抑制多种氧化应激途径而保护细胞免受损伤；金属硫蛋白通过参与细胞的增殖、分化和凋亡的调节而影响肿瘤及其他重大疾病的发生发展。本文在金属硫蛋白的结构和分类的基础上综述其生物学作用及其相关机制。
研究论文
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  硫氧还蛋白-1减弱脂连蛋白对小鼠移植性肝癌生长的抑制作用

  杨荟敏，邢素倩，白晓旭，张红

  中国生物化学与分子生物学报. 2017, 33(9): 900-907. https://doi.org/|10.13865/j.cnki.cjbmb.2017.09.08

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  硫氧还蛋白-1 (thioredoxin 1, Trx1)是机体氧化还原调控的重要蛋白质。脂连蛋白(adiponectin, APN)是一种由脂肪组织分泌的细胞因子。二者在癌症特别是肝癌的发展中具有重要调控作用，但其在调控肝癌的进程中是否存在相关性，且改变这种相关性是否直接影响肝癌的发生发展，目前尚未见报道。本文通过分析癌症和肿瘤基因图谱 (The Cancer Genome Atlas, TCGA) 数据库中大量肝癌患者组织样本数据后，首次发现Trx1与APN在肝癌的进程中存在显著负相关表达。在荷瘤鼠中分别过量表达Trx1、APN和Trx1，采用Western 印迹、免疫组织化学染色及TUNEL等方法检测发现，过量表达的Trx1，缓解了APN引起的瘤内Trx1蛋白水平下降，减弱APN对肿瘤的抑制作用,同时增加Ki67阳性细胞数目，减少细胞凋亡和p-JNK阳性细胞数目。上述结果表明，改变Trx1与APN的负相关性后，APN对肝癌细胞成瘤的抑制作用明显减弱。提示在抑制肝癌细胞生长及肝癌治疗的过程中，调控Trx1及APN的相关性可能起到十分重要的作用，这为临床肝癌的治疗提供更为全面有效的理论机制。
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  miR-31通过激活NF-κB信号通路而促进结肠癌细胞增殖

  朱玥荃，王皓，石雪迎，王俊杰，王文恭， 薛丽香

  中国生物化学与分子生物学报. 2017, 33(9): 908-916. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2017.09.09

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  微小RNA（microRNA）在肿瘤的发生发展中发挥重要作用。有研究表明，在结肠癌患者肿瘤组织中，miR-31表达水平增高。然而，定量PCR只能检测所在组织miR-31的整体表达水平，而无法观察miR-31在特定组织与特定细胞中的表达分布。目前，尚未见关于miR-31在结肠癌中原位表达的报道。本文从研究miR-31在结肠癌中的原位表达入手，进一步探究miR-31在结肠癌细胞中的功能及作用机制。原位杂交实验结果显示，miR-31在结肠癌肿瘤细胞中的原位表达明显升高；体外过表达或敲减miR-31证实，其可以促进结肠癌细胞增殖和集落形成；荧光定量PCR与Western 印迹和双荧光素酶报告基因实验证实，在结肠癌细胞中，NF-κB通路的抑制因子丝氨酸/苏氨酸激酶40（STK40）是miR-31下游靶基因，miR-31靶向作用于STK40而激活NF-κB通路；反之，抑制NF-κB通路，miR-31的促增殖能力明显下降。上述结果提示，miR-31可能通过激活NF-κB信号通路而促进结肠癌的细胞增殖。
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  粪便微生物系移植通过影响炎症因子和肠道菌群结构缓解大鼠实验性结肠炎

  王瑶，李卓，杨超，李艳东，杨彪

  中国生物化学与分子生物学报. 2017, 33(9): 917-924. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2017.09.10

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  炎症性肠病（inflammatory bowel disease，IBD）病因虽未明确，但目前认为，肠道细菌和肠黏膜免疫功能紊乱与IBD的发病密切相关。将40只SD大鼠分为健康对照组、模型组、粪便微生物系移植组（fecal microbiota transplantation，FMT）和柳氮磺胺吡啶组，后3组用2,4,6-三硝基苯磺酸（2,4,6-trinitrobenzene sulfonic acid, TNBS）灌肠造模，造模2 d后分别用粪便悬液和柳氮磺胺吡啶治疗1 w。末次给药后禁食1 d，对大鼠粪便进行菌群成分分析，股动脉取血，对K⁺ 、Na⁺ 、血清白蛋白（ALB）、白细胞计数（WBC）、中性粒细胞百分率（N%）、C-反应蛋白（CRP）、IL-1β、IL-10、IL-12和IL-17 水平进行检测，取结肠行病理学检查。结果发现，通过TNBS灌肠成功建立大鼠实验性结肠炎模型。与模型组比较，FMT组的K⁺和ALB明显升高(P<0.05)，WBC、N%和CRP明显降低(P<0.05)，IL-1β和IL-17明显降低(P<0.05)，IL-10和IL-10/IL-12含量升高(P<0.05)。FMT能显著改善TNBS引起的肠道菌群变化，促进双歧杆菌的增殖而抑制脆弱拟杆菌和大肠杆菌的生长。上述结果证明，FMT可有效治疗炎症性肠病，其机制与其影响血清炎症因子水平和改善肠道菌群有关。
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  miR-125a-5p通过靶向调控GAB2抑制乳腺癌细胞的迁移能力

  徐新伟，李佩瑞，张增山，王学文，李洪利，尹崇高

  中国生物化学与分子生物学报. 2017, 33(9): 925-930.

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  miR-125a-5p可负性调节GAB2表达，抑制胶质瘤细胞的侵袭和转移。本研究旨在证明miR-125a-5p抑癌作用的普遍性，即miR-125a-5p是否可通过靶向抑制GAB2抑制乳腺癌细胞的迁移。荧光素酶实验结果显示，miR-125a-5p可特异识别GAB2的3′-UTR，抑制报告酶的表达。荧光定量PCR结果揭示，与正常乳腺上皮细胞MCF-10A比较，miR-125a-5p在乳腺癌细胞MDA231和MCF-7中的表达明显降低；与迁移能力相对较低的MCF-7细胞比较，miR-125a-5p在迁移能力较高的MDA231细胞中的表达量更低。Western 印迹结果证明，与空载体（对照）和anti-miR125a5p转染细胞比较，转染miR-125a-5p明显抑制GAB2蛋白在乳腺癌细胞中的表达。Transwell结果显示，与空载体转染的对照细胞比较，转染miR-125a-5p的乳腺癌细胞穿过基质胶的细胞数明显减少；相反，转染anti-miR125a-5p的细胞穿过基质胶的细胞数却明显增多。上述结果提示，miR-125a-5p在正常的乳腺细胞中高表达，而在乳腺癌细胞中低表达，其表达水平与癌细胞的迁移能力和GAB2表达呈反向关系。本研究结果还提示，miR-125a-5p通过靶向负调控GAB2抑制乳腺癌细胞的迁移能力。总之，本研究证明，miR-125a-5p在肿瘤中发挥抑癌作用。
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  miR-411a-3p抑制羊驼黑色素细胞黑色素的生成

  李佳晟，孙晓江，胡帅鹏，姬凯元，刘博，刘学贤，杨姗姗，张俊珍，范瑞文

  中国生物化学与分子生物学报. 2017, 33(9): 931-938. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2017.09.12

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  microRNA-411a-3p（miR-411a-3p）在不同毛色羊驼皮肤中差异表达，提示其可能在毛色形成中起调控作用。为证明miR-411a-3p在羊驼皮毛黑色素形成中的作用，本研究通过生物信息学预测及靶基因搜索，发现胰岛素样生长因子1受体（IGF1R）是miR-411a-3p的靶基因，继而构建了含Igf1r mRNA 3′-UTR的荧光素酶报告基因载体。报告基因转染结合报告酶活性测定证明，Igf1r是miR-411a-3p的靶基因。原位杂交显示，miR-411a-3p主要在羊驼黑色素细胞胞质中表达，提示其可能在黑色素细胞中具有重要作用。qRT-PCR揭示，棕色和黑色羊驼皮肤中miR-411a-3p表达量明显低于白色羊驼。qRT-PCR联合蛋白质印迹分析显示，在羊驼黑色素细胞过表达miR-411a-3p，伴随Igf1r下调，小眼畸形相关转录因子（Mitf）依赖的毛色基因酪氨酸酶（Tyr）、酪氨酸酶相关蛋白-2（Tyrp2）及黑色素表达水平明显下调。上述结果提示，miR-411a-3p可通过靶向抑制Igf1r负调控羊驼黑色素黑色素合成。该结果将加深我们对羊驼毛色形成机制的认识。
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  重组荞麦胰蛋白酶抑制剂通过下调己糖激酶Ⅱ抑制HepG2细胞生长

  崔晓东，闫红，任荣，王转花

  中国生物化学与分子生物学报. 2017, 33(9): 939-946. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2017.09.13

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  糖酵解过度活跃是肿瘤细胞能量代谢的显著特征。抑制过度糖酵解已经成为一种新的癌症疗法。重组荞麦胰蛋白酶抑制剂 (recombinant buckwheat trypsin inhibitor, rBTI)可以通过上调磷酸酶及张力蛋白同源基因 (PTEN) 进而抑制HepG2细胞增殖。有关rBTI对肿瘤细胞能量代谢的影响仍未见报道。本研究中的MTT和ATP检测分析表明，rBTI以剂量依赖性方式抑制细胞活力及胞内ATP含量。qRT-PCR和Western印迹分析表明，rBTI处理HepG2细胞后，己糖激酶Ⅱ转录显著下调，但是糖酵解过程中的其他酶及葡萄糖转运蛋白基因在转录水平未发生显著变化，同时己糖激酶Ⅱ蛋白水平的表达也显著下调。酶活性分析也表明，rBTI能显著降低己糖激酶的活性。进一步分析表明， rBTI使细胞内PTEN转录及表达水平明显上调，己糖激酶Ⅱ转录和p-AKT，p-mTOR、己糖激酶Ⅱ的表达下调。当PTEN抑制剂phen存在时，可阻断rBTI诱导的己糖激酶 Ⅱ表达下降，表明rBTI能通过上调PTEN进而影响己糖激酶Ⅱ的表达。免疫荧光及Western印迹分析显示，rBTI作用后减弱了己糖激酶 Ⅱ在线粒体的定位，导致己糖激酶Ⅱ与线粒体电压依赖性阴离子通道蛋白 (voltage-dependent anion channel, VDAC) 分离，促使己糖激酶Ⅱ从线粒体转位到细胞质，降低糖酵解的效率。上述结果证明，rBTI对肿瘤细胞能量代谢的调控作用主要通过抑制PI3K/AKT信号通路，下调己糖激酶Ⅱ的表达并影响空间定位，进而抑制肿瘤细胞糖酵解过程，导致癌细胞生长受到抑制。
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  优雅蝈螽水溶性和类膜结合型海藻糖酶编码cDNA的鉴定及其在体内的表达

  骞蕾阳，董泽华，韩媛吕，常岩林，周志军

  中国生物化学与分子生物学报. 2017, 33(9): 947-958. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2017.09.14

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  海藻糖酶是一种二糖水解酶，催化海藻糖转换为葡萄糖，为昆虫包括发育、壳多糖合成及飞翔代谢在内的多种生理过程所必需。尽管某些昆虫的海藻糖酶基因已被鉴定，但优雅蝈螽的海藻糖酶编码序列尚未见报告。本研究采用RACE结合多重PCR技术，分离鉴定优雅蝈螽的水溶性海藻糖酶（GgTre1）和类膜结合型海藻糖酶（GgTre2-like）的全长编码序列（cDNA），包括携带不同长度3′-非翻译区（3′-UTR）的3个GgTre1 cDNA 亚型（GenBank：No.KY400001-KY400003）和3个GgTre2-like cDNA 亚型（GenBank：No.KY400004-KY400006）。 3个GgTre1 cDNA序列分别为2 107，2 021和1 914 bp，具有相同长度的5′-UTR（33 bp），但3′-UTR 长度不同，分别为322，248和129 bp。GgTre1-2 cDNA含1 740 bp，编码579 个氨基酸残基组成的多肽链，分子量为67.29 kD；与之不同，根据cDNA演绎的GgTre1-1和GgTre1-3序列较GgTre1-2多4个氨基酸残基，多肽链的分子量为67.88 kD。3个GgTre2-like cDNA（GgTre2-like-1，-2和-3）序列全长分别为2 491，2 460 和2 381 bp。5′-UTR 均为284 bp，3′-UTR 分别为398，367和285 bp。GgTre2-like cDNA开阅读框为1 809 bp，编码602 氨基酸残基组成的多肽链，分子量为67.88 kD。实时定量PCR, 分析GgTre1和GgTre2-like基因在雌、雄个体（各20个）的组织特异性表达。结果显示，GgTre1 在卵巢和附腺表达量最高；GgTre2-like 主要在卵巢表达，在雄性肌肉和马氏管的表达量高于其他组织。上述结果表明，本研究从优雅蝈螽分离到3′-UTR长度不同的3个水溶性和3个类膜结合型海藻糖酶cDNA序列。结果还提示，GgTre1 在各组织的表达差异较大，而GgTre2-like 在各组织的表达相对稳定。不同长度3′-UTR的GgTre1 和 GgTre2-like 亚型的存在，以及不同长度的3′-UTR在翻译过程中的特殊作用，尚待今后研究证实。
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  吞噬细胞运动蛋白1通过NF-κB/snail信号通路促进肺腺癌细胞A549的上皮-间质转化

  曾国栋，朱优秀，张国新，陈智凯，林祥博，尹崇高，李洪利

  中国生物化学与分子生物学报. 2017, 33(9): 959-964. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2017.09.15

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  吞噬细胞运动蛋白1（engulfment and cell motility 1，ELMO1）在许多恶性肿瘤的侵袭转移中发挥重要作用，但其在肺腺癌侵袭转移中的研究相对较少。本研究旨在探讨ELMO1在肺腺癌上皮-间质转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）中的作用，为临床预防肺腺癌的侵袭和转移提供理论和实验依据。Western 印迹结果显示，ELMO1在人正常肺上皮细胞BEAS-2B中的蛋白质表达水平低，而在人肺腺癌细胞A549中表达水平高。siELMO1/A549细胞组中ELMO1的表达水平明显降低。用白细胞介素-8（interleukin-8, IL-8）刺激肺腺癌细胞A549 24 h后，趋化运动实验结果显示，IL-8浓度为100 ng/mL时为最适刺激浓度，此时肺腺癌细胞A549具有最强的趋化运动能力，增高或降低IL-8的浓度时细胞的趋化运动能力均下降。Transwell侵袭实验结果显示，用IL-8刺激24 h后，siELMO1/A549细胞相比于Scr/A549细胞组的侵袭转移能力明显减弱。Western 印迹结果显示，与未用IL-8刺激或用IL-8和抑制剂BAY11-7082同时刺激的相比，siELMO1/A549细胞较Scr/ELMO1A549细胞组E-cadherin蛋白的表达上调，Vimentin蛋白的表达下调，p-IκBα、细胞核中snail的蛋白质表达水平均降低。综上所述，ELMO1可以通过NF-κB信号通路影响snail的转核，从而促进肺腺癌细胞A549的上皮-间质转化。