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    特约综述
  • 梅龙, 桑迪, 张二荃
    中国生物化学与分子生物学报. 2018, 34(10): 1021-1029. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2018.10.01
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    生物钟是生物在漫长的进化过程中形成的一种內源近24小时的计时装置,其广泛参与调节机体的各项生理机能;生物钟的紊乱严重影响人类身心健康,降低生活质量。在哺乳动物中,内源的生物钟控制着其大约24小时的生理和活动节律。于解剖水平而言,其中枢位于下丘脑中的一个很小的呈对称结构的视交叉上核(suprachiasmatic nucleus, SCN),控制着整个机体的生物节律,并协调着机体对外界环境变化的调整。上世纪80年代到90年代,人们通过遗传突变筛选和行为节律检测,发现了大量控制生物节律的核心基因;并且发现在哺乳动物及多数物种中,生物钟的分子机制是一个由转录翻译构成的负反馈调节系统(transcription-translation negative feedback loop,TTFL)控制的。在生物钟的研究过程中,各种节律的长时程记录方法对于其研究发挥了极大的推动作用。例如,人们通过观察记录果蝇的羽化节律发现了生物节律遗传突变体,并在其后克隆出相关的period基因(该工作也因此获得了2017年度的诺贝尔奖);通过观察记录小鼠转动转轮的自主活动节律,发现了小鼠的生物节律遗传突变体,并在其后克隆出Clock基因。之后,在细胞和组织水平研究生物钟基因时,一个很重要的研究方法是记录Per2::luc小鼠的离体培养组织或细胞的基因转录节律,并由此发现了一系列细胞内水平的生物钟调控基因。这些长程研究方法对生物钟的研究发挥了极大的推动作用。生物节律的活体记录研究,尤其是脑内的生物节律活体记录研究,一直以来进展比较缓慢,最近几年关于活体记录生物节律的研究有了一些突破。本综述总结了多种生物钟的研究记录方法,着重介绍最近几年关于活体记录自由活动的小鼠的生物节律的研究。

  • 综述
  • 林昊龙, 袁萍, 孙军
    中国生物化学与分子生物学报. 2018, 34(10): 1030-1036. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2018.10.02
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    上调基因4(up-regulated gene-4,URG4)是受乙肝病毒X蛋白(hepatitis B virus X protein,HBx)激活的下游基因之一,最初在转染HBx的HepG2细胞中被克隆,因其上调细胞增殖效应而得名。与未转染的细胞相比,URG4在HBx转染后的HepG2细胞中表达明显增加,证实了URG4与乙肝病毒相关的肝细胞癌发生相关。近年来,人们发现URG4不仅在肝癌细胞中高表达,还与胃癌、骨肉瘤、非小细胞肺癌、神经母细胞瘤等多种癌症相关。本文结合近年来对URG4的研究成果,包括URG4基因及其蛋白质的结构与功能,URG4在癌症发生发展中的作用,以及在癌症早期诊断和预后中的意义进行综述,可望为后续深入地开展URG4与癌症的研究提供参考。
  • 王晓庆, 尹良鸿, 钱永常
    中国生物化学与分子生物学报. 2018, 34(10): 1037-1044. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2018.10.03
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    糖尿病是一种常见的内分泌代谢性疾病,它及其并发症的治疗是现代医学仍未解决的难题。常见的药物治疗有诸多不良反应,譬如胰岛素的长期使用会产生胰岛素耐受性。近年研究发现,酸性成纤维细胞因子(Fibroblast growth factor 1,FGF1或aFGF)及其衍生物能够使2型糖尿病小鼠的血糖快速恢复至正常水平,并且具有胰岛素增敏效果,规避了胰岛素治疗产生耐受性的问题。因此,人们对FGF1及其衍生物在开发新型T2DM疗法方面给予诸多期待。该综述系统介绍了FGF1的结构与功能、降糖功效的机制及新发现,对FGF1的2种注射方式和FGF家族在降糖作用方面进行了比较,并对FGF1在治疗糖尿病方面的研究进程进行展望,旨在为调节血糖、解决胰岛素耐受性问题提供一种新的思路和方法。
  • 孙婷, 罗砚曦,阎辉
    中国生物化学与分子生物学报. 2018, 34(10): 1045-1051. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2018.10.04
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    腺病毒E4orf4蛋白由腺病毒早期第4转录区第4开放读码框编码,为一种多功能调节蛋白质,其活性包括下调早期病毒基因表达和下调影响病毒复制的细胞基因表达,调控病毒基因的选择性转录后剪切以影响病毒感染进程等。当E4orf4脱离病毒环境单独表达时,可诱导不依赖p53和胱天蛋白酶途径的癌细胞特异性细胞死亡,而不影响原代细胞的正常生长。这表明E4orf4对癌细胞有特异性的杀伤作用。本文主要介绍了:(1)E4orf4主要蛋白质伴侣(蛋白磷酸酶2A和Src家族激酶)对E4orf4细胞杀伤作用的贡献;(2)E4orf4诱导的细胞死亡独特模式的基本机制及其特点;(3)近年来利用E4orf4治疗癌症的研究。

  • 修宝林,郭睿,葛菁萍
    中国生物化学与分子生物学报. 2018, 34(10): 1052-1056. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2018.10.05
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    当细菌面对较高浓度的葡萄糖时,随着葡萄糖摄入,常会导致菌体内部葡糖-6-磷酸的大量累积。在磷酸糖浓度达到一定阈值时,就会形成一种毒性胁迫从而抑制菌体的代谢与生长。许多细菌则会通过一种小RNA SgrS (sugar transport-related sRNA)的转录后调控作用,来解除这种糖胁迫抑制作用。SgrS在分子伴侣Hfq的协助下,与相应靶mRNA通过碱基互补配对方式结合,对ptsG mRNA和manXYZ mRNA进行负调控以减少糖类摄入,并对yigL mRNA进行正调控以增大糖类排出,从而提高细胞对糖胁迫的耐受性。与一般sRNA不同,SgrS作为一种双功能sRNA,除具有转录后调控功能外,还能够翻译出蛋白质SgrT。SgrS广泛存在于肠杆菌中,但不同菌属中SgrS的差异极大。本文主要对SgrS在细菌中的功能、分布及其差异进行综述。
  • 张孟思, 朱德康, 汪铭书
    中国生物化学与分子生物学报. 2018, 34(10): 1057-1064. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2018.10.06
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    插入序列(insertion sequence, IS)是细菌中最简单的移动遗传因子,由两端的反向重复序列(inverted repeats, IR)和中间的转座酶 (transposase)编码序列组成。在细菌中,因为插入序列的转座酶催化活性中心氨基酸序列不同,所以将其转座酶分为DDE转座酶、DEDD转座酶、HUH转座酶和丝氨酸转座酶。在转座过程中,根据插入序列是否有复制,将插入序列的转座分为复制型转座(replicative -ansposition)和非复制型转座(non-replicative transposition),而将形成夏皮罗中间体(Shapiro intermediate)的非复制型转座称为保守型转座(conservative transposition)。此外,插入序列通过不同的转座机制插入到基因编码区导致基因突变、缺失和倒置;或者插入到基因上游,通过自身启动子或与基因形成杂交启动子来影响插入序列下游基因的表达,从而帮助细菌抵抗复杂的环境变化。本文主要围绕细菌插入序列的特征、转座酶、转座机制和转座影响展开综述,以期为进一步研究插入序列的机制和插入序列在细菌中所起的作用提供参考。
  • 研究论文
  • 杜振亚,贾茹涵,李文慧,杨静,习静,石大林,韩跃武
    中国生物化学与分子生物学报. 2018, 34(10): 1065-1072. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2018.10.07
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    胃癌是世界上死亡率第三的重大疾病,而在早期阶段却有着良好的治愈率和生存率。因此,找到针对早期胃癌的特异性标志物从而提高早期胃癌的检出率,是目前亟待解决的问题。在本实验室的早期研究中,发现过氧化物酶4(peroxiredoxin-4,PRDX4)有极大的潜能作为早期胃癌的特异性标志物,并且由于蛋白质结构的特殊性,能够分泌至血清中,为早期胃癌的无创化诊断提供了可能。本文为寻找血清中PRDX4蛋白的特异性适配体,通过消减-SELEX方法找到9种适配体。经特异性和亲和力分析后,证实其中Ap-EGACS-11在9种适配体中具有最高的特异性和亲和力。随后在适配体的验证研究中证实,相对于进展期胃癌病人血清、结直肠癌病人血清和正常人血清,Ap-EGACS-11对早期胃癌病人血清的检出率最高。该结果表明,PRDX4具有早期胃癌特异性血清标志物的潜能,且Ap-EGACS-11可直接作为早期胃癌的检测试剂。
  • 贺朝勇
    中国生物化学与分子生物学报. 2018, 34(10): 1073-1079. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2018.10.08
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    CCR5Δ32/Δ32(C C chemokine receptor type 5,CCR5)基因型的骨髓干细胞移植,可以治愈感染人免疫缺陷病毒-1(HIV-1)的患者。本研究运用TALENs结合同源重组技术产生纯合子的CCR5△32/△32突变,并赋予CD4+ U87 细胞抵抗HIV-1感染的能力。首先,采用重叠延伸PCR合成 CCR5△32 donor DNA。构建CCR5-TALENs 和CCR5△1-TALENs质粒,将CCR5-TALENs 及CCR5△1-TALENs质粒分别结合CCR5△32 donor DNA,共转染野生型CD4+ U87 细胞。其次,用T7E1酶切分析转染后的TALENs和CCR5△1-TALENs打靶效率。通过单克隆培养筛选CCR5△32/△32突变的单克隆细胞。最后,将CCR5△32/△32 CD4+ U87 细胞和野生型CD4+ U87细胞进行Bal HIV-1病毒攻击实验,采用ELISA方法检测上清中P24抗原含量。测序结果表明,通过重叠延伸PCR成功获得1 602 bp CCR5△32 donor DNA;CCR5-TALENs 质粒第1轮、第2轮和第3轮转染,打靶效率分别为14.80%, 38.20%和50.40%;从29个单个细胞培养的克隆中成功筛选出1个CCR5△32/△1基因型CD4+ U87细胞,CCR5与CCR5△32 donor DNA之间同源重组效率为1.7%; CCR5△1-TALEN质粒第2轮转染,打靶效率为23.5%,从34个单细胞培养的克隆中筛选出3个CCR5△32/△32 基因型CD4+ U87细胞,CCR5与CCR5△32 donor DNA之间同源重组效率达到8.8%。Bal HIV-1攻击实验表明,野生型CD4+ U87细胞培养上清第2、4、6、8、10、12 d,平均P24抗原含量分别为58.47±2.35、162.23±4.78、458.78±27.34、613.35±26.78、580.35±24.73、483.34±30.85 pg/mL。而CCR5△32/△32基因型CD4+ U87细胞的培养上清平均P24抗原含量分别为11.30±1.76、5.13±0.88、3.43±0.44、3.84±0.69、3.21±0.44、4.24±0.46 pg/mL。本研究表明,TALENs 结合同源重组技术无缝隙地介导了CCR5△32/△32突变,并赋予了CD4+ U87细胞抵抗HIV-1感染的能力。
  • 姜雨婷,孙琦,刘宏汉,范美华,廖智
    中国生物化学与分子生物学报. 2018, 34(10): 1080-1090. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2018.10.09
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    贝类贝壳在生物材料学及仿生学研究中占据着重要地位。贝壳基质蛋白质是贝壳中的主要有机质成分,对贝壳的形成以及贝壳的力学性能至关重要。翡翠贻贝(Perna viridis)贝壳主要由肌棱柱层和珍珠质层两种微观结构组成,其结构层次较简单,是研究贝壳基质蛋白质及其与贝壳形成关系的极好材料。为深入研究翡翠贻贝贝壳基质蛋白质的分子组成以及分布特点,首先采用扫描电子显微镜,观察翡翠贻贝贝壳内表面珍珠质层和肌棱柱层的微观结构;采用刮取法获得贝壳内表面珍珠质层和肌棱柱层的粉末;对不同层次的贝壳粉末,利用酸溶法去除碳酸钙成分,所获得的有机质组分通过离心将其分为酸可溶性组分和酸不溶性组分。采用Illumina深度测序技术对翡翠贻贝外套膜组织进行大规模测序和序列组装,在此基础上,采用LC-MS/MS质谱技术结合外套膜转录组数据库搜索,对翡翠贻贝肌棱柱层和珍珠质层贝壳基质蛋白质开展组学分析。扫描电镜观察结果表明,翡翠贻贝贝壳有两种不同形貌结构的层次,其中珍珠质层为片状堆叠结构,而肌棱柱层为柱状结构。翡翠贻贝外套膜转录组测序共计获得 69 859 条Unigene。蛋白质组学鉴定结果表明,翡翠贻贝贝壳中总计鉴定到蛋白质54种,其中38种为肌棱柱层所特有蛋白质,3种珍珠质层特有蛋白质,另有13种在珍珠质层和肌棱柱层均被鉴定到。肌棱柱层特有蛋白质的分子多样性明显强于珍珠质层。上述研究为进一步探讨贝壳不同微观层次的形成机制,以及贝壳基质蛋白质对贝壳不同结构层次的调控作用机制奠定了基础。
  • 李长红,丁斐斐,余莉,陈炯
    中国生物化学与分子生物学报. 2018, 34(10): 1091-1102. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2018.10.10
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    主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex classⅡ, MHC Ⅱ)在脊椎动物免疫反应中发挥重要作用。本研究从香鱼(Plecoglossus altivelis) 单核/巨噬细胞(monocytes/ macrophages,MO/MФ)转录组中获得了MHC II基因β链(PaMHCIIB) cDNA序列。PaMHCIIB由920个核苷酸组成,包含一个大的开放阅读框,编码251个氨基酸,预测分子质量为28.23 kD。氨基酸序列分析表明,PaMHCIIB具有MHC IIB的典型特征,主要包括信号肽、2个胞外区和1个保守的connecting peptide/transmembrane/cytoplasmic (CP/TM/CYT)结构域,与北极红点鲑(Salvelinus alpinus) MHC IIB同源性最高,为65.04%;系统发育分析表明,PaMHCIIB与北极红点鲑MHC IIB进化相关性最高。实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR, qPCR)结果显示,PaMHCIIB mRNA主要在香鱼鳃、肠和脾中表达;鳗弧菌感染(Vibrio anguillarum)后香鱼肝中PaMHCIIB mRNA在感染后12 h(hours post infection, hpi)时上调显著,在24 hpi达到峰值,为对照组的3.18倍,脾、头肾、肠和鳃中PaMHCIIB mRNA均在4 hpi时上调显著,分别在4、8、24和12 hpi时达到峰值,分别为对照组的85.18、2.06、4.21和6.81倍(P<0.05)。香鱼MO/MФ经鳗弧菌感染后,PaMHCIIB mRNA的表达水平在4 hpi时上调显著,在12 hpi时达到峰值,为对照组的3.35倍(P<0.05)。原核表达了PaMHCIIB胞外区并制备其抗体。Western 印迹分析结果表明,香鱼MO/MФ中PaMHCIIB具有N糖基化修饰,且鳗弧菌感染后其蛋白表达水平在12 hpi时显著增加,在24 hpi时达到峰值,为对照组的3.19倍(P<0.05)。抗体封闭PaMHCIIB后,香鱼MO/MФ吞噬活性被抑制,为对照组的0.28倍(P<0.05),而且鳗弧菌诱导的4个细胞因子TNF-α、IL-1β、IL-10和TGF-β表达均受到抑制,均在8 hpi时被抑制最明显,表达量分别为对照组的0.23、0.41、0.51和0.20倍(P<0.05)。本研究结果揭示PaMHCIIB可能参与香鱼MO/MФ抵抗病原菌感染的免疫防御。
  • 付鹏宇, 龚丽景, 朱镕鑫,胡扬
    中国生物化学与分子生物学报. 2018, 34(10): 1103-1110. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2018.10.11
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    由胃合成分泌的食欲刺激激素(ghrelin)可通过结合并激活生长激素促分泌激素受体,(growth hormone secretagogue receptor,GHSR)在调节胃功能方面发挥重要作用。急性低氧暴露导致的消化系统营养吸收障碍和胃肠道炎症反应是否通过Ghrelin-GHSR通路调控尚无研究。本研究采用Wistar大鼠为研究对象,随机分为4组:低氧暴露0 h组、12 h组、24 h组和48 h组,低氧干预在10.2%氧浓度的低氧房中进行。干预前后记录体重;通过分子生物学检测指标评价胃组织炎症因子含量、食欲刺激激素和下丘脑GHSR mRNA相对含量和蛋白质表达水平。本研究证实,随着低氧暴露时间的延长,大鼠体重减少量逐渐增加(12 h:3.73±3.08 g、24 h:8.77±5.04 g、48 h:12.53±6.16 g);胃组织炎症因子IL-2、IL-4、IL-10、TNFα和MCP-1蛋白含量在低氧12 h后增加(4816.9±983.7 / 9074.5±1107.8 / 18895.1±2967.5 / 37.1±9.8 / 143.5±12.5 pg/mL vs. 166.1±34.6 / 38.3±4.2 / 1429.6±123.9 / 1.7±0.3 / 13.5±2.1 pg/mL),随着低氧时间延长,炎症因子水平逐渐下降至正常水平(24 h:846.4±94.8 / 1269.8±167.9 / 5769.7±892.6 / 7.5±2.1 / 39.3±8.5 pg/mL;48 h:546.5±97.3 / 374.9±84.9 / 1889.7±982.3 / 2.1±0.8 / 24.6±6.4 pg/mL);低氧12 h后胃组织食欲刺激激素 mRNA水平较0 h组下降(0.49±0.06 vs. 1, P < 0.05),48 h后上升(3.79±0.54 vs. 1, P < 0.01),胃组织的食欲刺激激素蛋白含量在低氧24 h和48 h后均出现上升(1.23±0.15 / 1.16±0.12 vs. 1, P < 0.05);下丘脑GHSR mRNA在低氧48 h后上升(1.99±0.29 vs. 1, P < 0.01),蛋白质水平在低氧24 h和48 h后均出现下降(0.35±0.06 / 0.48±0.04 vs. 1, P < 0.05)。表明急性低氧暴露会导致Ghrelin-GHSR通路下调,进而促进胃组织炎症反应,而随着低氧暴露时长的延续,Ghrelin-GHSR通路可通过下调胃中炎症因子水平而避免消化系统的进一步损伤。

  • 张雷,熊紫阳,张光亚,李夏兰
    中国生物化学与分子生物学报. 2018, 34(10): 1111-1117. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2018.10.12
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    类弹性蛋白(Elastin-like polypeptides,ELPs)是属于弹性蛋白中的一种且具有温控性的生物大分子,本文研究拥挤试剂对不同拓扑结构ELPs相变温度的影响,利用温控-紫外分光光度计研究其相变特性,结果发现,随着PEG2000浓度的增加,T-E-F的相变温度下降11.9~17.1℃;在固定Tadpole-like-E浓度下,随着PEG2000浓度的增加,Tadpole-like-E的相变温度降低11.5~16℃,其中,25 μmol/L的Tadpole-like-E其相变速度缓慢;ELPs浓度越大,其相变温度降低愈大,且PEG2000影响ELPs相变温度的趋势与ELPs的拓扑结构关系不大。另外,在简单的PBS缓冲溶液中加入PEG2000,可以使E-C在浓度<0.5 mol/L的Na2CO3中发生相变,且随着PEG2000浓度的增加,E-C相变温度逐渐降低。本研究为今后ELPs在复杂体系的应用提供前期的基础研究。
  • 于加倍,胡扬, 李燕春,梅涛,韩天雨,白学成,付鹏宇,朱镕鑫,车欣媛
    中国生物化学与分子生物学报. 2018, 34(10): 1118-1126. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2018.10.13
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    高原低氧环境会引起肌力下降和运动能力退化,而抗阻训练是刺激骨骼肌生长的重要手段,叉头转录因子1(fork head box protein O 1,FoxO1)在调控骨骼肌蛋白质分解通路中承担重要角色。为探究Akt-FoxO1通路是否参与抗阻训练抑制低氧诱导的骨骼肌萎缩,本研究构建低氧诱导骨骼肌萎缩的大鼠模型,并模拟海拔4 000 m低氧环境下(12.4% O2)进行抗阻训练,对比观察大鼠比目鱼肌和趾长伸肌湿重和横截面积,以及蛋白激酶B(protein kinase B,Akt)、叉头转录因子1、泛素蛋白连接酶1(muscle ring finger 1,MuRF1)的表达差异等。结果表明,低氧暴露导致大鼠趾长伸肌湿重显著下降,苏木精-伊红染色组织切片分析肌纤维横截面积、低氧环境下比目鱼肌横截面积明显下降,而低氧抗阻训练后趾长伸肌横截面积明显高于安静组。实时荧光定量PCR和蛋白质免疫印迹结果显示,低氧暴露后FoxO1和MuRF1基因表达明显上调,低氧下抗阻训练后发现,Akt基因表达明显上调而FoxO1、MuRF则明显下调。免疫荧光观察磷酸化FoxO1在细胞核内外表达情况,发现抗阻训练后FoxO1(S256)于细胞核外表达增强。上述结果表明,抗阻训练可以达到抑制低氧诱导骨骼肌萎缩的效果,Akt促进FoxO1磷酸化从而减缓骨骼肌蛋白质分解过程是抗阻训练能够抑制骨骼肌萎缩的分子机制之一。

  • 钟梨,李楠, 刘海鹰
    中国生物化学与分子生物学报. 2018, 34(10): 1127-1134. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2018.10.14
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    长链非编码RNAs(long non-coding RNAs, lncRNAs)是一类无蛋白质编码功能,长度大于 200 nt的RNAs。qRT-PCR实验证实,lncRNA RP1-506.5(命名为RP1)在人结肠癌细胞株中的表达量明显高于人正常结肠上皮细胞(P<0.01)。RP1在结肠癌组织中的表达量为癌旁组织中表达量的8.5倍。在HCT116中,上调RP1的表达,同时在HCT8中沉默RP1的表达,探讨RP1对结肠癌细胞生物学特性的影响。MTS实验、活细胞工作站增殖实验,结合平板克隆实验发现,过表达RP1能明显促进结肠癌细胞HCT116的增殖能力。而在HCT8细胞中沉默RP1表达后,该细胞的增殖能力明显减弱。流式细胞周期实验结果表明,RP1能促进细胞周期快速通过G1/S检测点,并能加速S期进程。荧光定量PCR、Western印迹实验发现,在HCT116中细胞中,上调RP1的表达后,P21的表达水平下调,细胞周期蛋白D1(cyclinD1)、依赖细胞周期蛋白激酶6(CDK6)表达水平上调;当沉默LncRNA RP1的表达后,能上调P21的表达水平,下调cyclinD1、CDK6的表达水平。这些结果表明,LncRNA RP1可通过调控周期相关蛋白质的表达促进结肠癌细胞增殖。

  • 信息与交流
  • 中国生物化学与分子生物学报. 2018, 34(10): 1134-1134.
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