中国生物化学与分子生物学报

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张泽成，张媛媛，米立志

中国生物化学与分子生物学报. 2018, 34(7): 689-696. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2018.07.01

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骨形态发生蛋白（bone morphogenetic proteins, BMPs）是一类在发育过程中起重要作用的分子。除BMP-1外，其他BMP分子均属于转化生长因子-β（transforming growth factor-β, TGF-β）/BMP超家族的发育信号分子。在胚胎发育过程中，这些信号分子通过形成浓度梯度对背—腹轴各向异性分化进行调控。它们借助细胞表面受体的识别进行信号传导，参与调控细胞分化、增殖等活动。而BMP-1则属于细胞外基质金属蛋白酶超家族中的Tolloid蛋白酶家族。BMP-1通过水解其他BMP的抑制物（如脊索发生素，Chordin），达到促进其他BMP信号传导的目的。BMP-1、BMP和Chordin三者通过相互制约与相互促进等一系列作用，在背—腹沿线建立起稳定的BMP信号梯度。本文就BMP浓度梯度的形成及其稳态维持的机制进行回顾与总结。并在此基础上，对各个物种间BMP浓度梯度形成机制的异同，以及可能存在的协同进化进行比较、分析和讨论。

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冷诱导RNA结合蛋白的生物学功能与信号通路

刘和宇，夏伟

中国生物化学与分子生物学报. 2018, 34(7): 697-705. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2018.07.02

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冷诱导RNA结合蛋白（ cold-inducible RNA-binding protein, CIRBP）是哺乳动物体内发现的第一个冷诱导蛋白。这种蛋白质在机体内各个组织与器官中均广泛表达，并在正常生理状态或应激条件下，广泛参与多个生物学过程，例如细胞增殖、发展、凋亡、分化和生物节律调节等多个方面。随着研究的深入，发现CIRBP具有一些新的功能，例如在一些炎症的发生和肿瘤的发生过程中，起到促进作用与作为新一代的原癌基因等。CIRBP发挥作用的信号通路，主要有胞外信号调节激酶/丝裂原活化蛋白激酶(extracellular signal-regulated kinases/mitogen-activated protein kinases, ERK/MAPK)、磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B(phosphatidylinositol 3-kinase/protein kinase B, PI3K/PKB)、无翅和整合基因(wingless and integration 1，Wnt)、核因子κB(nuclear factor κB, NF-κB)等。本文针对CIRBP的生物学功能和相关信号通路的最新研究进展加以综述，希望能为细胞生物学基础研究与利用该蛋白质进行临床有关疾病的诊治提供新的思路。

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人巨细胞病毒编码miRNA功能及其作用机制

唐琦，吴鹏，李国辉

中国生物化学与分子生物学报. 2018, 34(7): 706-712. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2018.07.03

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人巨细胞病毒（human cytomegalovirus, HCMV）是疱疹病毒β亚科中的代表成员之一，是一种具有囊膜包裹的DNA双链病毒，对免疫耐受群体和先天性感染的婴幼儿具有很高的发病率。HCMV具有潜伏感染和裂解感染两种感染状态。这两种感染过程中均有不同的miRNA表达模式。这些miRNA不仅参与胞内宿主或病毒自身基因表达调控与病毒复制，也能调节胞内物质的转运和病毒感染状态的转变等过程。本文就HCMV编码的miRNA,其生物合成机制和生物学功能进行简要综述，为深入研究其生物功能和作用机制奠定基础。

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PPR蛋白调控植物细胞器RNA加工的分子功能

李秀兰，姜曰水

中国生物化学与分子生物学报. 2018, 34(7): 713-718. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2018.07.04

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35肽重复（pentatricopeptide repeat, PPR）蛋白是2000年发现的一类由多个重复单位串联而成的核编码蛋白质。PPR蛋白广泛存在于真核生物中，在陆生植物中尤为普遍。PPR蛋白大多定位于线粒体或叶绿体。多项研究表明，PPR蛋白为序列特异性RNA结合蛋白质，在细胞器RNA编辑、剪接、稳定、切割及翻译等转录后加工过程发挥重要作用。PPR蛋白功能缺陷导致植物生长发育异常，甚至胚胎致死。本文主要就PPR蛋白功能及作用机制进行综述，并对尚待解决的问题及研究前景加以探讨，以期为PPR蛋白的深入研究提供思路。

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Pierre-Robin综合征的遗传调控机制

阮宁生，黄晨苇，林陈胜

中国生物化学与分子生物学报. 2018, 34(7): 719-724. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2018.07.05

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Pierre-Robin综合征（Pierre-Robin syndrome，PRS）是一种能引起颅面器官异常的遗传性疾病，主要表现为下颌发育不全、舌后坠和腭裂等，进而导致新生儿喂食困难，甚至危及个体生命的阻塞性呼吸暂停，是先天性颅面畸形中较为常见的一种综合征。该综合征在全球的发病率为1/8 500~1/14 000，不仅影响个体的生长发育还影响其受教育程度，对患者造成巨大影响，受到社会的广泛关注。虽然Pierre-Robin综合征的临床特征明显，易于诊断，但不同患者间高相似性的表型很容易掩盖患病个体之间的病理学异质性，从而很难确定每例Pierre-Robin综合征的具体病因。因此，了解Pierre-Robin综合征的发病原理及其遗传机制，对于防治Pierre-Robin综合征尤为重要。由基于此，本文结合新近几年在Pierre-Robin综合征发病机制方面的相关研究，主要对引起该综合征的关键信号通路及其相关分子机制，特别是不同信号通路间的相互作用机制进行综述，从而进一步理解Pierre-Robin综合征发生的遗传调控机制。

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PHF1在肿瘤DNA损伤修复中的作用

徐胜亚,徐天瑞,杨洋

中国生物化学与分子生物学报. 2018, 34(7): 725-730. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2018.07.06

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轻微的DNA损伤可启动损伤修复途径，严重的DNA损伤则会启动细胞休眠或凋亡途径。PHF1是PcG蛋白家族中的重要组分，参与复杂的生物学过程，包括DNA损伤修复、细胞休眠或凋亡、组蛋白翻译后修饰和染色体重排。本文主要对PHF1的结构、参与的信号通路、翻译后修饰及生物学功能做小结和展望，为PHF1进一步研究提供理论基础。

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间充质干细胞来源的外泌体的特性及其在疾病治疗中的作用

李子建，冯娟

中国生物化学与分子生物学报. 2018, 34(7): 731-739. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2018.07.07

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外泌体(exosomes)是细胞主动向外环境中分泌的纳米囊泡结构，通常直径在100纳米以下。外泌体是来源细胞与靶细胞之间的物质交换和信息交流的新型载体，可以携带效应分子直接被周围细胞摄取或经血液循环至全身，在正常的生理过程或疾病的发生发展中发挥精细的调控作用。作为一种旁分泌介质，间充质干细胞(mesenchymal stem cell, MSC）来源的外泌体(MSC-exosomes)能够起到与干细胞相似的生理作用。MSC-exosomes所携带的生物活性蛋白质、脂质及DNA、mRNA和非编码RNA等生物活性物质，可能是MSC发挥治疗作用的重要机制之一。本文针对外泌体的生物学来源和近年来MSC-exosomes的标志物与特异性内容物在产生释放、提取鉴定和生物学功能等方面的研究，以及未来的应用前景进行综述，有利于研究者们在该领域开展更深入的研究。

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基于作用机制的氨基恶唑啉呫吨类BACE1抑制剂的分子设计

吴倩,高庆平,李丹，刘莉，李燕，杨凌

中国生物化学与分子生物学报. 2018, 34(7): 740-746. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2018.07.08

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天冬氨酰蛋白酶(β-site amyloid precursor protein cleaving enzyme 1, BACE1)作为治疗阿尔兹海默症的潜在靶点，其抑制剂的开发已成为医学领域的重要研究方向。本文以59个氨基恶唑啉呫吨类BACE1抑制剂为研究对象，运用比较分子相似性指数(comparative molecular similarity index, CoMSIA)和分子对接方法，深入挖掘影响抑制剂活性的特征结构，以及抑制剂与BACE1间的结合模式和作用力类型，并以此为基础设计新型抑制剂并预测其活性。CoMSIA模拟结果表明，由立体场、静电场、疏水场和氢键供体场4个场组合建立的构效关系模型具有较强的预测能力，交叉验证相关系数Q2=0.48, 非交叉验证相关系数Rncv2=0.94, 外部预测相关系数Rpre2=0.85；通过分子对接，发现抑制剂占据了靶标的S3、S1和S2'位点，与BACE1之间的结合主要是通过氢键作用力和π-π堆积作用实现的；占据S2'位点的R取代基是立体场、静电场和疏水场影响的敏感区域，氨基恶唑啉核心官能团是氢键供体场的敏感区域。基于以上分析获得的抑制剂特征结构信息及其与蛋白质受体的作用机制，成功设计出了新的分子并预测了抑制活性。实验所得模型和信息，为后续新型BACE1抑制剂的结构优化和改造提供了重要理论依据

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设计特定序列的引物提高依赖解旋酶恒温扩增效率

张培培,吴洋，王玲，齐浩

中国生物化学与分子生物学报. 2018, 34(7): 747-753. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2018.07.09

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依赖解旋酶恒温扩增（helicase-dependent amplification，HDA）是一种新型的恒温DNA体外扩增方法，具有反应原理简单，反应温度恒定等优点，被广泛地应用于核酸分子检测。但是依赖解旋酶恒温扩增仍面临着双链DNA解旋反应效率不高导致的扩增效率不够高、灵敏度低的问题。为了进一步提高依赖解旋酶恒温扩增技术中双链DNA模板的解旋效率，在本研究中，5?端带有不同长度不同序列的寡聚核苷酸引物，被用于依赖解旋酶恒温扩增反应，以研究DNA片段的末端序列对依赖解旋酶的双链DNA解旋反应，乃至整个扩增反应效率的影响。结果表明，只有5?端带有poly(A)序列的核酸引物明显促进了扩增反应效率，其中6个A的长度的5?端组成的引物对恒温扩增的促进作用最好，扩增产物比不带任何特定序列的原引物提高了约5.3倍。相比之下，带有poly(AC)或者poly(C)序列的引物，在一定程度上阻碍依赖解旋酶恒温扩增反应效率。因此，本研究证明了特定设计的末端序列，可以提高依赖解旋酶恒温扩增反应效率。

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利用CRISPR-Cas9基因编辑技术敲除H9c2细胞Tudor-SN 基因对细胞周期的阻滞及增殖的抑制

甘世虎，崔晓腾，马锦征，房丽娇，刘明霞，任媛媛，曹晓娜，杨洁，苏超

中国生物化学与分子生物学报. 2018, 34(7): 747-753. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2018.07.10

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基因特异性敲除的细胞常用于生物学研究。近些年兴起的CRISPR-Cas9 （clustered regularly interspaced short palindromic repeats-Cas9 nuclease）基因编辑技术越来越广泛地用于基因特异性敲除的实验中。本实验通过利用CRISPR-Cas9基因编辑技术，实现对大鼠心肌H9c2细胞Tudor-SN（tudor staphylococcal nuclease）基因的敲除，并观察其对H9c2细胞周期及增殖的影响。选择PX462质粒为载体，利用软件设计能特异性识别H9c2细胞Tudor-SN 基因第2个外显子的上下游sgRNA（single-guided RNA），构建1对重组质粒。随后，将这对质粒共同转入H9c2 细胞中，再挑选阳性单克隆细胞进行培养。Western 印迹鉴定其敲除效果，并用敲除成功的细胞株通过流式细胞术及CCK-8（cell counting kit 8）实验进行细胞周期和增殖的检测。Western 印迹结果显示，在阳性细胞中，Tudor-SN 蛋白不表达，成功实现了对Tudor-SN基因的敲除。流式结果显示，Tudor-SN基因敲除（KO）细胞发生了G1期阻滞。G1期细胞占比由H9c2 野生型（WT）细胞的54.28%±0.21% 升高到KO细胞的61.96%±0.40%（*P< 0.05）。CCK-8实验结果显示，KO细胞的增殖速率减慢。生长第6 d的A值由WT细胞的2.82±0.03降低到KO细胞1.85±0.19（*P< 0.05）。本实验成功构建了H9c2 细胞Tudor-SN 基因敲除细胞株，并检测到Tudor-SN 基因敲除对细胞周期的阻滞及增殖的抑制，为研究Tudor-SN基因对心肌细胞功能的调控提供了便利的工具及研究的基础。

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基于残基相互作用网络比对的木聚糖酶热稳定性的研究

陶斯涵，丁彦蕊

中国生物化学与分子生物学报. 2018, 34(7): 760-768. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2018.07.11

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研究木聚糖酶的耐热机理能够提升工业生产效率和经济效益。本文使用提出的SI-MAGNA残基相互作用网络比对算法对来自嗜热子囊菌（Thermoascus aurantiacus）的耐热型木聚糖酶和来自变铅青链霉菌（Streptomyces lividans）的常温型木聚糖酶进行网络比对，以探究影响两者结构稳定性和热稳定性的因素。通过比对结果分析：证实了(βα)8-桶结构的低序列保守性及β折叠对结构稳定性的作用；发现了1E0W的loop1区域中独有一个310-螺旋结构影响了结构稳定性；1TUX中的α1’短螺旋结构和相对较短的β4α4-loop区域有助于提升其结构稳定性和酶的热稳定性；推测1TUX的β4α4-loop区域中独有的氢键转折结构和1E0W的loop6区域中独有的2个β桥结构可能引起空间结构的细微差异，从而影响酶的热稳定性。

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癌胚抗原单链抗体在细菌表面的展示及其应用

蒋依俐，罗砚曦，翟利娟，谢恬，阎辉

中国生物化学与分子生物学报. 2018, 34(7): 769-777. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2018.07.12

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癌胚抗原(carcinoembryonic antigen, CEA)作为肿瘤标志物，在临床肿瘤诊断及肿瘤靶向治疗等方面具有重要应用价值。癌胚抗原单链抗体（CEA-specific single chain antibody fragments , CEA-scFv）能够特异性结合癌胚抗原。本研究将癌胚抗原单链抗体展示于大肠杆菌细胞表面，分析其作为癌胚抗原检测平台和细菌靶向载体的可行性。首先将CEA-scFv基因克隆到表面展示载体pBAD-OmpA-mCherry 中，经酶切和测序证实，成功构建了重组质粒pBAD-OmpA-mCherry-CEA。重组菌经阿拉伯糖诱导后可检测到红色荧光，荧光强度在胰酶的作用下降低，全菌ELISA检测呈阳性反应，提示融合蛋白和目的蛋白质在重组菌表面展示成功。由Western印迹分析可知，融合蛋白的相对分子质量约为85 kD，符合预期设计。进一步的研究提示，重组菌在大肠杆菌表面展示的癌胚抗原单链抗体具有生物活性，能够有效结合A549细胞裂解液的癌胚抗原。在细菌侵染细胞实验中，与对照组相比，重组菌孵育A549细胞后细胞内可明显观察到点状红色荧光，证明重组菌能够靶向侵入癌胚抗原阳性肿瘤细胞。本研究为癌胚抗原相关的快速诊断和基于细菌载体的肿瘤靶向治疗奠定了实验基础。

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Ikaros通过靶向调控 c-KIT抑制B-ALL白血病细胞的增殖

宋娜，贾慧婕，陈秋月，邹亚文，陈银泽，齐金博，杨俊，邱艳艳，胡庆，谷腾腾，马晓艳，王海军

中国生物化学与分子生物学报. 2018, 34(7): 778-784. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2018.07.13

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Ikaros是一种重要的造血细胞分化与发育调控因子，其基因结构、蛋白质活性的改变与淋巴细胞白血病的发生密切相关。致癌基因c-KIT与白血病的发生有直接联系，但Ikaros与c-KIT之间的调控关系尚未见报道。本研究报道，在人急性B淋巴细胞白血病（B-acute lymphoblastic leukemia, B-ALL）细胞中，Ikaros可靶向调控cKIT基因的转录与蛋白质表达。通过在人BALL细胞系Nalm6中分别高表达和shRNA干扰Ikaros后，qRT-PCR与 Western 印迹结果显示，Ikaros可直接抑制c-KIT基因的表达。双荧光素酶报告实验检测Ikaros及其突变体对c-KIT基因的直接靶向作用。结果显示，野生型Ikaros可明显抑制c-KIT的表达，而突变体则不能。进一步利用染色质免疫共沉淀技术（chromatinimmunoprecipitation，ChIP），检测Ikaros对c-KIT上游启动子序列的结合活力。结果显示，Ikaros蛋白在cKIT的上游调控区约-500 bp处有明显的结合。Ikaros通过靶向c-KIT上游启动子，抑制c-KIT表达，抑制B-ALL细胞的增殖，为临床治疗白血病提供了新思路。

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KELMPSP:基于核极限学习机的假尿苷修饰位点识别

李永贞，樊永显，杨辉华

中国生物化学与分子生物学报. 2018, 34(7): 785-793. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2018.07.14

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假尿苷(ψ)是RNA序列中的一种化学修饰，其在基因转录过程中，由酶的催化作用而形成。它是目前所发现为数最多的一种RNA修饰，并且在正常行使生物学功能方面扮演着重要角色。因此，假尿苷修饰位点的识别是一个非常重要的研究领域。随着RNA序列数据的急速增长，基于机器学习识别假尿苷位点的方法相继提出，但其识别精度有待提高。因此，本文提出了一个新的融合核苷酸化学性质、核苷酸浓度和位置特异性的单核苷酸、双核苷酸、三核苷酸偏好特征的序列编码方式，并基于此编码方式和核极限学习机（Kernel Extreme Learning Machine, KELM）算法，构建了一个新的假尿苷位点预测器，该预测器被称为“KELMPSP”。通过Jackknife测试和独立数据集测试表明，KELMPSP明显优于现有的假尿苷位点预测器。KELMPSP可以通过网站：http://39.10577.161:8890/KELMPSP进行使用。

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微藻高效基因枪转化方法的建立

陈禹先，毕丛斌，佟少明，侯和胜

中国生物化学与分子生物学报. 2018, 34(7): 794-800. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2018.07.15

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基因枪法是外源基因导入微藻细胞的重要手段。然而，发展至今，微藻细胞基因枪转化效率一直偏低（10~50个转化子/μg DNA），高价低效的转化方法阻碍了基于高通量转化子的基因功能分析。为了提高基因枪的转化效率，本研究以三角褐指藻为材料，从抗生素选择培养基的改良，微载体的选择、制备、包埋、点膜和轰击参数的优化，以及受体细胞的处理等方面进行了系统研究。结果显示，采用50%海水盐度f/2培养基可以提高博来霉素的效价，f/2固体培养基中2216E营养物质的加入能缩短1/3的平板筛选时间。微载体制备应选择对金（钨）粉没有吸附作用的离心管，制备量/管应少于3.5 mg。微载体轰击量每次大约为0.75 mg，过量将会造成一个轰击死亡圈，过少将导致轰击成本上升。当轰击间距A为6.35 mm，间距B为11 mm，间距C为6 cm时，可以获得最多的转化细胞。109个受体细胞铺成较厚的多细胞层能显著提高转化效率。经过上述优化与改进，本研究将现有文献报道的转化效率提高了4.7~30倍，达到295 ± 60个转化子/μg DNA。该方法除适用于三角褐指藻外，也可广泛应用于其他微藻（杜氏盐藻、小球藻）的基因枪转化研究，可以为微藻基因工程研究提供快速,高效和可靠的操作技术。

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