中国生物化学与分子生物学报

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路浩，卢一鸣，张成岗

中国生物化学与分子生物学报. 2020, 36(6): 601-608. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2020.02.1379

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在全基因组关联研究（genome-wide association studies，GWAS）中已鉴定到大量与疾病和复杂性状相关的突变位点，其中绝大部分位于基因组上的非编码区，通过多种方式参与到基因表达调控与表型产生的过程中。近年来,如何对这些突变进行系统地注释和鉴定研究是疾病基因组学研究领域的一大挑战。机器学习算法的快速发展为相关研究工作提供了新的契机。结合多组学的数据特征，机器学习方法能够对基因组上的非编码区突变进行大规模与高准确性注释和预测，对于揭示突变的具体致病机制以及指导下游实验验证具有重要的参考价值。本文主要针对机器学习算法在非编码区突变注释研究中的应用进展进行综述，并对当前研究的不足之处和未来的研究方向进行讨论，以期为相关的研究工作提供参考。

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蛋白质O-GlcNAc糖基化的探针

施杰

中国生物化学与分子生物学报. 2020, 36(6): 609-616. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2020.02.1445

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生物大分子包括蛋白质、核酸、糖脂等的动态化学修饰与病理变化的关系，是当今生物医学研究最为重要的前沿领域之一。细胞内蛋白质丝氨酸和苏氨酸侧链羟基的O连N-乙酰葡糖胺（O-GlcNAc）糖基化修饰，参与了基因表达、信号转导、细胞周期等关键生物学过程的精密调控。异常的O-GlcNAc糖基化与肿瘤、糖尿病、神经退行性疾病等慢性疾病的发生发展密切相关。随着质谱检测技术和蛋白质组学的快速发展，目前已经有大量O-GlcNAc糖基化修饰靶蛋白质和位点得到鉴定。而其中多数蛋白质O-GlcNAc糖基化修饰的生理功能亟需通过探针进一步研究。本文对基于抗体、凝集素、代谢途径、化学酶法的O-GlcNAc糖基化探针研究进行归纳总结，发现未来对O-GlcNAc糖基化的研究急需开发针对特定位点的动态化研究探针，其对进一步揭示O-GlcNAc在疾病发生发展过程中的作用至关重要，也是实现临床分子诊断并进行靶向干预的关键。

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分泌型β-淀粉样蛋白前体蛋白的神经保护作用及其分子机制

王珉琦，李文惠，孙安阳

中国生物化学与分子生物学报. 2020, 36(6): 617-626. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2020.04.1493

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β-淀粉样蛋白前体蛋白（β-amyloid precursor protein,APP）是体内广泛表达的跨膜蛋白质，已知APP经β-分泌酶切割产生的β-淀粉样蛋白(Aβ）是阿尔茨海默病（AD）的标志性病理分子之一，但对APP生理功能的认识比较有限。近年的研究却发现，APP经分泌酶切割的可溶性胞外片段sAPP对于兴奋性神经毒性、脑缺血、脑创伤等病理状况具有与β淀粉样蛋白相反的神经保护作用。离体和在体研究证明，APP的α分泌酶切割片段sAPPα可促进神经元的增殖、分化以及促进突触的发育，并改善突触传递和突触可塑性，进而提升学习与认知功能；APP基因缺失则造成不良后果。已报道的sAPPα神经保护作用机制包括激活高电导钾通道，抑制电压依赖性钙通道和NMDA受体通道介导的钙内流，调节神经细胞的离子稳态，平衡神经元和突触的兴奋性。值得注意的是，最新的研究鉴定出sAPP在细胞表面的特异性受体GABABR1a，sAPP通过与该受体结合调节突触传递，协同降低神经元的异常兴奋性。可以预见，深入研究与发掘sAPP神经保护作用的机制与替代方法，恢复退行性病变脑组织已经降低的sAPPα水平与下游效应分子功能，将可能为相关脑疾病的发病机制与防治提供新思路或新策略。

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无机纳米材料在神经胶质瘤诊疗中的应用与特点

兰颖，邓桥妹，刘斯佳

中国生物化学与分子生物学报. 2020, 36(6): 627-633. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2020.04.1481

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神经胶质瘤是中枢神经系统中恶性程度与侵袭性最高的肿瘤之一，其难治性和高致死性亟需尽快开发新的诊疗方法。近年来，各种无机纳米材料独特的内在物化特性的探索应用，为神经胶质瘤的早期诊断和靶向治疗带来了新希望。该文系统地介绍了当前已应用于神经胶质瘤诊疗研究的一些重要无机纳米材料，包括纳米金、纳米银、超顺磁性氧化铁、石墨烯、碳纳米管、介孔硅、半导体量子点、上转换纳米材料、层状双氢氧化物以及二硫化钼。在神经胶质瘤诊断方面，超顺磁性氧化铁、量子点和上转换纳米材料等无机纳米材料，具有优异的肿瘤组织成像性能，能提高诊断的灵敏性，可实现对神经胶质瘤的早期诊断和实时监测；在治疗方面，大多数无机纳米材料进行功能性修饰后用作靶向药物载体，可加载多种抗癌的药物、基因和抗体等，提高靶向输送能力，以实现对胶质瘤的靶向治疗，延长药物在体内的半衰期，同时减少全身副作用；其中，纳米金和纳米银还可用于神经胶质瘤放射增敏治疗，碳纳米管和超顺磁性氧化铁可分别用于神经胶质瘤光热治疗和磁热治疗，达到安全特异的治疗效果。这些无机纳米材料尽管在体内降解、靶向可控性、个体化等技术性问题上还需要进一步解决，但其探索应用已为神经胶质瘤治疗研究提供了新的方向。

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miRNA调控辐射损伤相关信号通路研究

于海月，葛常辉，冯宝民

中国生物化学与分子生物学报. 2020, 36(6): 634-639. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2020.02.1395

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micro RNA（miRNA）是内源基因编码的长度约为19～25个核苷酸的非编码单链RNA 分子。miRNA不仅广泛参与肿瘤的发生、发展和转移，与病人预后显著相关，同时还与肿瘤放射治疗有关。研究发现，电离辐射可以影响miRNA的表达水平，并具有辐射剂量和时间依赖性。此外，miRNA在组织中的表达差异也影响个体的辐射敏感性。本文从DNA损伤响应、磷脂酰肌醇3激酶/蛋白质激酶B、核转录因子kappa B、丝裂原活化蛋白激酶等重要信号通路出发，总结了近年来miRNA通过调控这些信号通路对机体组织器官和细胞辐射敏感性的影响，以及miRNA调控信号通路的主要方式，对miRNA介导的辐射损伤相关的重要分子机制作一总结。研究发现，miRNA对信号通路的调节作用交错复杂，单一miRNA可同时参与调节多条信号通路，不同信号通路分子的变化也可能同时影响多个miRNA的表达，形成了复杂的miRNA调控网络，导致细胞周期改变并影响辐射敏感性，最终引起细胞死亡率的变化。这为提高放射对肿瘤的治疗效果，降低副作用以及对病人预后的判断提供了新的理论依据。

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组蛋白乙酰转移酶GCN5参与调控代谢性疾病的分子机制

陈慧，张又枝，欧阳昌汉

中国生物化学与分子生物学报. 2020, 36(6): 640-645. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2020.01.1397

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GCN5是首个在酵母中被克隆和鉴定的组蛋白乙酰转移酶，属于GCN5相关N-乙酰基转移酶超家族成员，具有赖氨酸乙酰转移酶的活性。GCN5主要分布在细胞核内，由可识别组蛋白乙酰基团的溴结构域和具有催化活性的组蛋白乙酰转移酶结构域及N末端结构域组成，其引起的赖氨酸残基的乙酰化修饰能增强组蛋白与DNA的结合力，进而影响基因的转录，参与调控细胞增殖、分化、细胞周期以及DNA损伤/修复等诸多生物进程。近年的研究发现，GCN5可通过对组蛋白及非组蛋白的乙酰化修饰，参与调控肝糖原合成、脂肪生成和成骨细胞分化等。本文重点就GCN5的分子结构、酶活性及其在糖尿病、肥胖、骨质疏松等不同代谢相关疾病中的作用及其分子机制进行综述，对GCN5调控细胞代谢及活性氧生成的机制进行总结，对靶向GCN5的代谢性疾病的治疗前景进行展望。

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八肋游仆虫中无义介导的mRNA降解途径因子的细胞共定位研究

周宝春，王软林，柴宝峰

中国生物化学与分子生物学报. 2020, 36(6): 646-655. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2020.03.1505

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无义介导的mRNA降解途径（nonsense-mediated mRNA decay, NMD）是一种mRNA质量监控机制，识别和降解含有提前终止密码子（premature termination codons, PTCs）的异常转录本，以保障基因的准确表达。到目前为止，有报道的从高等哺乳动物到果蝇、线虫、酵母和原生动物中，均有NMD调控途径，但其机制模型存在一定的差异。由于原生动物在生物的起源与进化上的特殊地位，以及所含的调控因子相对简单，在各种分子机制的研究领域成为热点材料。本文以八肋游仆虫（Euplotes octocarinatus）作为研究对象，从八肋游仆虫大核基因组数据库中，经过同源序列比对，分析鉴定到参与NMD途径的相关因子，包括无义mRNA识别因子poly(A) 结合蛋白（poly(A) binding protein, PABP）；启动NMD途径的核心因子上游移码蛋白1（up-frameshift 1, UPF1）和上游移码蛋白2（up-frameshift 2, UPF2）；外显子连接复合体（exon junction complex, EJC）组分因子MAGO（Mago nashi）、Y14（Tsunagi或RMB8）、eIF4AIII（eukaryotic initiation factor 4A3）和UAP56（U2AF56 associated protein 56）；降解无义mRNA的相关因子外切体（exosome）、脱帽酶（decapping mRNA 2, DCP2）、外切酶（5′-3′ exoribonuclease 1, XRN1）和去腺苷酸化酶（PGK promoter directed over production, POP2）。其中，后3种蛋白质是mRNA加工小体（processing body, P-Body）的组分。通过荧光共定位分析，分别依次证实UPF1与UPF2之间、EJC组分因子之间和P-body组分因子之间的相互作用关系。随后，通过UPF2分别与MAGO和Y14的荧光共定位结果，推测八肋游仆虫依赖于EJC的NMD途径模型。通过UPF1分别与DCP2和外切体(exosome)的荧光共定位结果，推测了八肋游仆虫无义mRNA的两种降解方式：一种是无义mRNA被介导到P-body中分别被DCP2和POP2脱去5′端帽和3′端Poly(A)尾，随后在XRN1的作用下，沿着5′→3′的方向降解；另一种是在胞质中，无义mRNA直接通过招募POP2去腺苷酸化，随后又在招募来的外切体作用下，沿着3′→5′的方向降解。

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姜黄素调控Nrf2信号通路相关蛋白质缓解6周大强度运动致大鼠运动性肝损伤

胡戈，曹建民，周绮云，周海涛，牛衍龙，郭娴，魏江山，曾伟鹏，付添聪，王璐

中国生物化学与分子生物学报. 2020, 36(6): 656-664. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2020.03.1411

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姜黄素(curcumin)作为核因子E2相关因子2（Nrf2）激动剂，对肝损伤的保护作用已在多种疾病模型中得到验证，但姜黄素能否通过调控Nrf2信号通路相关蛋白质缓解大强度运动(high-intensity exercise)所致大鼠肝氧化应激损伤尚不清楚。本研究证明，大鼠训练期间以200 mg/kg/d的5 mL/kg姜黄素灌胃，可缓解6周大强度运动所致大鼠运动性肝损伤。肝组织形态观察及损伤指标检测发现，姜黄素可显著升高鼠肝指数（P<0.05）及肝胆碱酯酶活性（P<0.05），降低血清谷丙转氨酶和谷草转氨酶活性（P<0.01），并改善肝组织形态病理性变化。Nrf2信号通路相关蛋白质的免疫组化检测发现，姜黄素显著上调肝内Nrf2和血红素氧合酶1蛋白质表达水平（P<0.05）。氧化应激指标检测发现，姜黄素显著升高肝超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和谷胱甘肽过氧化物酶活性（P<0.05或P<0.01），降低肝内丙二醛浓度（P<0.05）。细胞凋亡水平检测及相关蛋白质的免疫组化检测发现，姜黄素显著降低肝细胞凋亡水平（P<0.05），增强抗凋亡蛋白质B淋巴细胞瘤因子-2表达（P<0.05），减弱促凋亡蛋白质Bcl-2相关X蛋白表达（P<0.05），并提高后两者比值（P<0.05）。以上结果表明，6周大强度运动期间进行姜黄素补充，能通过上调Nrf2信号通路相关蛋白质表达，改善相关抗氧化酶活性，进而有效缓解大鼠肝氧化应激状态，抑制肝细胞凋亡，保护肝组织结构和功能正常。

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利用RNA转录组数据库挖掘肿瘤细胞EZH2基因候选转录因子

刘文苏，田巍，周静，谷连坤，邓大君

中国生物化学与分子生物学报. 2020, 36(6): 665-673. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2020.03.1517

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转录因子的筛选是基因转录调控研究的重要环节。通常人们通过候选转录因子基序(motif)结构域的DNA结合序列是否存在于靶基因启动子而进行筛选。基因表达相关性是发现基因间相互作用的一种有效手段。利用已有的多种人类基因组转录组公共数据库，通过对已知转录因子与靶基因共转录关系分析，本研究发现，肿瘤细胞系大百科全书(CCLE)基因共转录相关系数可作为筛选候选转录（抑制和激活）因子的新方法。对所挖掘出的7个与EZH2基因转录高度相关的候选转录因子(TCF7L2、PML、TBP、PHF8、RBBP5、MYBL2、NRF1)进行实验验证，发现PHF8和NRF1过表达（或敲降）确实促进（或抑制）EZH2基因转录；染色质免疫共沉淀实验和荧光素酶报告基因结果亦证实，PHF8和NRF1能够结合EZH2基因启动子DNA，提示PHF8和NRF1可能是EZH2基因的转录因子。

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非诺贝特通过激活Hippo信号通路抑制肿瘤细胞的增殖

孟辉1），郭正阳2），张腾瑞1），尹忠楠2），龚月卿2），李琛1），薛丽香1),2）*

中国生物化学与分子生物学报. 2020, 36(6): 674-679. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2020.04.1111

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非诺贝特是PPARα的常见激动剂，临床上广泛用于高血脂患者的治疗，其安全性得到大量数据支持，近年来其抗肿瘤的作用被关注。本实验旨在研究降脂药非诺贝特对小鼠黑色素瘤B16F10、乳腺癌4T1细胞增殖及迁移能力的影响及其作用机制。通过设置不同浓度的非诺贝特处理组（25 μmol/L、50 μmol/L、75 μmol/L、100 μmol/L），并采用IncuCyte S3- Live-Cell Analysis System实时监测两类细胞的增殖情况以及迁移能力；与对照组相比，非诺贝特处理组细胞增殖及迁移速率均明显降低（P＜0.01），且增殖速率随非诺贝特干预时间及浓度逐渐下降，非诺贝特对B16F10细胞的抑制作用更强。通过转录物组测序（RNA-Seq）检测药物干预后的基因表达谱变化，以及Western 印迹验证RNA-Seq结果。通过KEGG分析RNA-Seq结果发现，Hippo信号通路基因表达发生改变（P<0.05），Western印迹验证发现，药物处理组细胞中Hippo信号通路被激活，表现为YAP、LATS、MST的磷酸化水平升高。非诺贝特可以抑制B16F10、4T1细胞增殖及迁移，其机制与Hippo信号通路激活相关。本研究为非诺贝特的老药新用提供新的证据。

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LncRNA SPRY4-AS1通过糖酵解调控肝癌细胞的增殖与凋亡

吕聪，方小娟，林翰超，潘邦伦，刘林，李伟

中国生物化学与分子生物学报. 2020, 36(6): 680-688. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2020.04.1024

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长非编码RNAs (lncRNAs)在转录水平和转录后水平均对细胞的多种功能发挥重要的调节作用。大量研究已经表明，lncRNAs在肿瘤细胞的糖代谢过程中发挥了不可忽视的作用。然而，其具体的机制仍需进一步探究。该文研究了lncRNA SPRY4-AS1通过糖代谢调控人肝癌细胞 (HepG2细胞和Huh7细胞)体外增殖与凋亡的影响及其相关机制。首先，利用TCGA数据库预测了SPRY4-AS1的表达对肝癌患者生存率的影响。进而通过siRNA或慢病毒载体构建SPRY4-AS1的HepG2细胞或Huh7细胞的低表达株和高表达株探究其机制。并通过CCK-8、流式细胞仪(FCM)、细胞耗氧率(OCR)、Western印迹和荧光定量PCR等方法，分别检测细胞的体外增殖能力、细胞周期变化及凋亡相关蛋白质水平的变化与糖酵解能力的变化，同时也检测了IRS-1、AKT和PI3K磷酸化基因在蛋白质水平的表达量。结果表明，促进lncRNA SPRY4-AS1的表达可以提高肝癌患者的生存能力，并对其机制进一步探究发现：与对照组(si-NC) 相比，实验组 (si-lncRNA SPRY4-AS1)细胞增殖能力明显增强(P<0.05)，而在过表达细胞中，细胞增殖能力明显下降(P<0.05)。此外，在过表达lncRNA SPRY4-AS1的细胞中，S期细胞所占比例显著减少(P<0.05)，G2/M期细胞比例增加(P<0.05)，Bcl-2基因在蛋白质水平的表达量降低，Cyt c基因在蛋白质水平的表达上升。在低表达lncRNA SPRY4-AS1细胞中，PI3K/AKT信号通路被激活；而过表达细胞中，PI3K/AKT信号通路被抑制。然而，细胞胞外产酸能量增强，HK与PFK的mRNA表达量上升(P<0.05)，并且酶活显著增强(P<0.05)。综上所述，lncRNA SPRY4-AS1可以通过抑制PI3K/AKT信号通路，降低糖酵解水平，导致其凋亡，从而抑制细胞的增殖，延缓肝癌患者的寿命。

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基于量化计算和分子动力学模拟深入探究细胞色素酶P4504Z1催化月桂酸的区域选择性

张超，吕旭东，马宇飞，颜菲,王翠红，张美玲

中国生物化学与分子生物学报. 2020, 36(6): 689-698. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2020.04.1515

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细胞色素酶P4504（CYP4）家族是人类第二大CYP家族，除CYP4F8、CYP4F12、CYP4X1和CYP4Z1外，大多数CYP4酶都是ω-羟化酶。CYP4Z1是CYP4家族的一个新成员，是目前研究甚少的“孤儿”酶之一，它的过表达会促进乳腺癌中的肿瘤血管生成和生长，并与某些高恶性肿瘤及愈后不良相关，是癌症治疗的潜在药物靶标。月桂酸在各种癌症的治疗和术后康复的调节中发挥重要作用。据报道，月桂酸的链内羟基化由细胞色素CYP4Z1催化，但其催化机制尚不清楚。在这项研究中，使用了量化计算、同源建模、分子对接、分子动力学模拟、自由能分析和主成分分析等方法，深入研究月桂酸羟基化的代谢特征。基于血红素和月桂酸模型的量化计算表明，潜在的羟基化位点的夺氢能垒范围为56.2至85.1 kJ / mol，其中ω-4位点的能垒最低。分子对接的结果表明，活性位点附近的Ser383、Ser113在稳定月桂酸的过程中发挥重要作用。分子动力学模拟结果表明，血红素平面与π-π相互作用形成的共同相互作用，促使ω-4位点更靠近活性氧，这与研究观察结果是一致的。当参与形成π-π相互作用的Phe313突变为Ala313时，对催化选择性的影响消失。自由能分析表明，CYP4Z1活性位点周围的芳香族氨基酸对催化选择性发挥决定性作用。本文探究细胞色素酶P4504Z1主要催化月桂酸的ω-4位点，决定该区域选择性的因素是芳香族氨基酸的π-π相互作用。

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PBX3高表达促进食管鳞状细胞癌的侵袭和迁移

林小龙，温东辉，张梅燕，潘勇权，胡惠军

中国生物化学与分子生物学报. 2020, 36(6): 699-707. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2020.03.1471

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PBX3是PBX家族成员之一，它是机体生长发育所必需的蛋白质因子。当PBX3基因表达异常时，它可导致肿瘤的发生，促进其侵袭转移。PBX3的作用在其他肿瘤研究中已有了解，但其在食管癌中的作用尚不清楚。本研究旨在通过了解PBX3在食管癌细胞中的表达及其与临床病理参数和患者愈后的关系，以及对食管癌侵袭及转移的影响。对食管癌进行PBX3的临床与细胞学研究结果显示，PBX3表达与食管癌患者浸润深度和淋巴转移有关，与患者的年龄、性别、肿瘤分期无关。PBX3表达水平越高，食管癌的恶性程度越高。进一步通过PBX3基因转染食管癌细胞株证明，该基因可促进上皮间质转化，并增强转移侵袭特性。我们的研究结果提示，PBX3与食管鳞状细胞癌的侵袭、转移及愈后有关，其可能是通过影响食管鳞状细胞癌的上皮间质转化，促进癌细胞的侵袭及迁移。所以，PBX3有可能作为评估食管鳞状细胞癌恶性程度的指标。

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一种分泌和活性改善的新型人凝血因子VIII变构体

缪静，刘泽隆，屈慧鸽，迟晓艳，朱甫祥

中国生物化学与分子生物学报. 2020, 36(6): 708-714. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2020.04.1489

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甲型血友病基因治疗疗效受凝血因子VIII(FVIII)表达水平低下的制约。FVIII分泌低效，且活化产物的A2区易于自发脱落使其容易失活。犬属FVIII（cFVIII）的胞内Furin水解酶裂解位点变异，使其主要以单链多肽形式分泌，而人源FVIII（hFVIII）受Furin水解，主要以重链（HC）和轻链（LC）非共价二聚体形式分泌，这种差异使cFVIII分泌性和比活性均高于hFVIII。我们前期的工作在人源B结构域缺失型FVIII(hBDD-FVIII)HC的A2与轻链LC的A3区引入链间二硫键表明，HC和LC二聚体的分泌性得到改善，活化产物稳定性和血浆凝血活性提高。本文构建一种新型hBDDFVIII变构体F8C-RH，包含链间二硫键突变M226C/D1828C和Furin水解位点突变R1645H。培养的CHO和BHK细胞转基因表明，F8C-RH的分泌性和活性有明显改善。小鼠门静脉注射肝靶向转基因,血浆F8C-RH浓度和凝血活性均明显升高。为进一步腺相关病毒(AAV)载体转F8C-RH的甲型血友病基因治疗研究提供了依据。

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基于高通量测序鉴定细菌RNA加工位点方法的开发

王娜，尤梦成，任振兴，许成钢

中国生物化学与分子生物学报. 2020, 36(6): 715-723. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2020.03.1482

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简便的RNA剪切加工位点鉴定方法对于细菌核糖核酸内切酶功能和转录后水平调控机制的研究至关重要。本研究基于第二代测序技术，开发了一种能够精确鉴定RNA剪切加工位点及其剪切效率的高通量测序方法。在该方法中，首先将各种潜在RNA剪切加工的DNA片段分别克隆至报告系统进行转录，然后利用其下游特异引物进行反转录，直接构建约500 bp的双端测序cDNA文库，并在Illumina MiSeq平台对该文库进行测序。最后通过对reads 5′末端的比对定位，精确测定发生RNA剪切的位点。利用该方法，成功鉴定了来自Ruminiclostridium Cellulolyticum的cip-cel mRNA中的3个RNA剪切加工位点。与传统引物延伸和5′RACE等方法相比，该方法不仅具有更高的安全性和通量，同时还可像Northern印迹鉴定RNA的剪切效率。

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超高深度巴豆酰化修饰组学分析揭示其在DNA同源重组修复中的重要作用

梁静

中国生物化学与分子生物学报. 2020, 36(6): 724-724.

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