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。
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。
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。
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。
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。