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• 2021年, 37卷, 第9期
  刊出日期：2021-09-20

    

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综述
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  竞争性内源RNA在骨骼肌细胞增殖分化中的作用

  杜天宁, 刘捷明, 史新娥

  中国生物化学与分子生物学报. 2021, 37(9): 1131-1137. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2020.12.1517

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  骨骼肌是动物体的重要组成部分,与机体运动、能量消耗和生产性能等息息相关,其发育过程受多种因子调控。研究骨骼肌生长发育的相关分子机制,不仅与畜牧业生产密切相关,还能为肌肉疾病(例如肌萎缩、肌营养不良等)的治疗提供理论依据。非编码RNA(non-coding RNA,ncRNA)是一类不具有编码能力的RNA。其中,环状RNA(circular RNA,circRNA)、长非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)以及微RNA(micro RNA,miRNA)均被证实在骨骼肌发育过程中发挥着重要作用。miRNA可通过其种子序列与靶基因的3′非翻译区(3′ untranslated regions,3′ UTR)特异性结合,从而抑制靶基因的翻译过程或直接降解靶基因,成为多种生物过程的突出参与者。研究表明,具有miRNA反应元件(microRNA response element,MRE)的circRNA、lncRNA、假基因以及mRNA等能够竞争性结合miRNA,从而达到调控基因的表达的作用,构成竞争性内源RNA(competing endogenous RNA,ceRNA)调控网络模式,这一假说的提出颠覆了以往miRNA单方向调控靶基因的观念,在转录组学上赋予了它们新的生物学功能,具有重大的生物学意义。近年来的研究发现,ceRNA在骨骼肌生长发育的过程中发挥着重要的调控作用。本文针对ceRNA机制中的重要成员miRNA及lncRNA和circRNA在动物骨骼肌细胞增殖分化中的作用进行综述,以期拓宽骨骼肌机制研究方向,为畜牧业发展及肌肉疾病治疗提供新的思路。
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  环境分子信号调控大脑皮层中间神经元切向迁移的机制

  莫非, 谭国鹤, 刘媛媛

  中国生物化学与分子生物学报. 2021, 37(9): 1138-1144. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2021.03.1520

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  正常大脑活动需要兴奋性神经元和抑制性神经元的共同作用,而中间神经元被认为是控制大脑过度兴奋性的主要细胞成分。已有研究表明,GABA能中间神经元的缺陷可导致病理性的高兴奋性。大脑皮层中间神经元大多起源于胚胎端脑腹侧,经远距离的切向迁移到达皮层,继而径向迁移到达发育中的皮质层。其中,切向迁移被认为是中间神经元迁移的主要方式。大脑皮层中间神经元的迁移是一个复杂而精确的过程。随着对皮层神经元切向迁移研究的深入,目前已有许多分子被证明在迁移过程中发挥关键的作用。本文主要描述了中间神经元的迁移路径和迁移方式,并从两个方面解析了调控中间神经元迁移的分子机制。一方面,神经营养因子以及神经递质等对中间神经元的运动有促进作用。另一方面,多个蛋白质或蛋白多糖家族能与中间神经元膜受体结合或与其分泌蛋白质相互作用,为神经元迁移提供方向线索。本文以小鼠为模型,就大脑皮层中间神经元切向迁移作一综述,以期增进对相关分子调控机制的深入理解,为寻找针对神经系统发育相关性疾病的治疗新靶点提供思路和线索。
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  外泌体在运动心血管保护中的作用及机制

  蒲锐, 陈子扬, 袁凌燕

  中国生物化学与分子生物学报. 2021, 37(9): 1145-1154. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2021.03.1457

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  外泌体是一种能被大多数细胞分泌,并能通过特定信号分子的转移实现细胞间信息交流的囊泡类小体。越来越多的研究表明,外泌体广泛参与心血管疾病的发生发展,例如高血压、心力衰竭和心肌梗死等。近年的研究表明,运动对体液及血液循环中的外泌体的生物功能有较大的影响。不同运动方式均可促进外泌体的释放,并影响其miRNA和蛋白质的表达。现阶段研究发现,运动促进外泌体的释放可能与血流诱导的层流剪切力、Ca⁺水平上升、运动中各类细胞间的信号传递以及机体生理状态的激活有关,但运动促进外泌体释放的机制仍有待完善。此外,外泌体的释放及其内容物的改变也被认为是机体适应性变化的标志。最新的研究表明,运动促进外泌体释放并调节其miRNA和蛋白质的表达,从而发挥促进血管新生、抑制心肌细胞凋亡、抑制心肌纤维化和保护内皮细胞功能等关键作用,为运动防治心血管疾病提供了新方向。本文综述了不同细胞来源外泌体在心血管疾病中的作用;并围绕运动对外泌体的调控,以及运动调控外泌体在心血管保护中的分子机制进行深入分析,旨在为心血管疾病的预防和治疗提供新思路。
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  IRE1α-miRNA信号通路介导运动干预阿尔茨海默病

  邝程斌, 夏杰, 徐波

  中国生物化学与分子生物学报. 2021, 37(9): 1155-1166. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2021.03.1518

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  内质网应激(endoplasmic reticulum stress,ERS)下游肌醇必需酶1α(inositol-requiring enzyme-1α,IRE1α)的过度激活,以及具有多种细胞生理调控功能的微RNA(microRNA,miRNA)异常表达,是阿尔茨海默病(Alzheimer's disease, AD)的共性病理特征。研究发现,IRE1α和miRNA并非单独介入AD病理进程。IRE1α可通过调节miR-200、miR-7、miR-17和miR-34的表达,参与Aβ沉积、Tau蛋白过度磷酸化和神经细胞凋亡等多数AD脑内病变。提示IRE1α-miRNA信号失常是AD病理机制之一。运动能预防和延缓AD,但其具体机制尚不清晰。研究发现,运动能通过调节IRE1α-miRNA信号通路干预AD,其具体作用机制包括:(1)运动通过提高AD脑能量代谢适应,缓解脑IRE1α信号过度激活。(2)运动能调节脑内miRNA表达,发挥表观遗传学效应,延缓Aβ和Tau蛋白集聚等病理进程。(3)IRE1α-miRNA通路及其下游蛋白质变化介导运动抵抗AD发展。本文将对IRE1α-miRNA与AD病理关系及其运动反馈机制进行综述,旨在对AD诊断及治疗的策略提供依据和思路。
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  染色体外DNA的起源及其对肿瘤发展的影响

  陈宣亦, 徐萌

  中国生物化学与分子生物学报. 2021, 37(9): 1167-1173. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2021.01.1535

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  染色体外DNA(extrachromosomal DNA,ecDNA)是位于染色体外的环状DNA,存在于人类肿瘤细胞中,与人类肿瘤的发生发展相关。染色体外DNA 含有多个完整的基因和调节转录的调节区,包括启动子和增强子,可以独立完成复制,其形成机制仍不明确。大多学者认为,DNA损伤会导致染色体外DNA 的产生。由于DNA双链断裂(double-strand breaks,DSB)产生碎裂的染色体片段,通过非同源末端连接(non-homologous end joining,NHEJ)将这些片段重新排列,或环状连接而产生染色体外DNA。染色体外DNA的染色质具有高度可及性和活跃性;染色体外DNA 上的增强子与癌基因共扩增,并对癌基因的转录起促进作用;染色体外DNA上可发生超远距离的染色质接触,从而对远距离的基因进行调控。以上因素促使染色体外DNA上的癌基因大量表达,最终促进癌症的发生发展。染色体外DNA缺乏着丝粒,使其不均等分离至子细胞,不仅使子细胞获得不同拷贝数量的染色体外DNA ,还有利于获得更多染色体外DNA 的细胞更快获得高拷贝数量的癌基因,导致肿瘤细胞的基因组异质性。同时,肿瘤通过染色体外DNA 调节基因拷贝数,可使肿瘤逃避药物作用,从而使肿瘤产生耐药性,并能更好地适应环境的变化。本文主要综述染色体外DNA的分类、形成机制及其在肿瘤发生发展中的作用,讨论染色体外DNA促使肿瘤细胞高表达癌基因及其导致肿瘤细胞异质性和耐药性的机制,旨在为肿瘤的诊断、治疗及预后提供新思路。
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  线粒体核糖体翻译质量控制系统与疾病

  杨慧, 李毅夫, 刘佳

  中国生物化学与分子生物学报. 2021, 37(9): 1174-1179. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2021.01.1542

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  蛋白质合成是一个复杂的过程。在特定情况下,翻译过程中会发生异常核糖体停滞导致无法有效回收核糖体及翻译的元件,从而影响细胞内正常的转录效率。同时,异常翻译的新生多肽通过积累聚集而扰乱蛋白质稳态环境,进而导致疾病的发生。核糖体翻译质量控制(ribosome associated protein quality control pathway, RQC)为真核细胞核糖体回收、降解错误的新生多肽提供一条拯救途径。最新研究表明,线粒体表面也存在RQC调控,称为线粒体RQC(mitochondrial ribosome associated protein quality control,mitoRQC)。线粒体是真核细胞内参与能量生成和物质代谢的重要细胞器。线粒体中超过98%蛋白质是由核基因编码的,在细胞质中合成后运输到线粒体内,这些蛋白质可能会受到mitoRQC的调控。mitoRQC与线粒体内部调控机制共同维持线粒体的稳定性。阐明线粒体蛋白质翻译的调控机制对研究人类线粒体疾病等方面具有重要意义。本文将重点讨论RQC系统和mitoRQC系统的功能及与疾病的相关性。
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  tRNA及其衍生物对骨骼肌发育的作用

  伊旭东, 赵甜甜, 庞卫军

  中国生物化学与分子生物学报. 2021, 37(9): 1180-1187. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2021.02.0543

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  骨骼肌是人和家畜重要的组织,骨骼肌发育调控机制的研究对于肌肉疾病的诊断治疗和家畜肉质改善具有重要意义。骨骼肌发育受MyoD、Myf5、Mrf4和Mef2等因子以及AKT/mTOR、p38/MAPK和Wnt/β-catenin等信号通路的调节,此外,lncRNA、miRNA和circRNA等非编码RNA也被陆续证明可以调控骨骼肌发育。但骨骼肌发育调控的详细机制仍存在许多未知。tRNA由76~90个核苷酸组成,主要功能是通过转运氨基酸参与蛋白质的合成,并涉及应激信号转导。此外,在压力应激条件下,tRNA会被多种RNA水解酶切割成各种小分子非编码RNA即tRF(tRNA-derived RNA fragments,tRFs)。不同于lncRNA和miRNA等对肌肉发育的转录后调控,tRNA对肌肉发育的影响主要限于线粒体,线粒体对于肌肉的能量代谢与氧化还原尤为重要,由于人的线粒体仅携带22个tRNA基因,缺乏替代和补偿机制,所以线粒体tRNA基因突变会导致多种肌病,此外,tRNA还可以通过调节蛋白质合成影响肌肉发育。tRF的长度和功能类似miRNA,但比miRNA更保守,普遍认为tRF具有极强的组织特异性、疾病特异性和时序特异性,骨骼肌中某些tRFs可能进入RNA干涉途径(RNA interference,RNAi)靶向某些基因,但总体来看,骨骼肌tRF的测序分析及其功能机制研究极少。线粒体tRNA基因突变种类尤为复杂,相关肌肉疾病诊断和治疗难度较大,是医学领域棘手的难题,较于其他小分子RNA,tRF研究起步晚,其种类的复杂性也给数据挖掘分析带来了极大挑战。本文深入探讨了tRNA与tRF的形成与调节功能,并从调控肌肉发育切入,针对二者在骨骼肌领域的研究进行综述,将加深对相关肌肉疾病的理解与认识,同时为研究骨骼肌的发育提供新思路。
研究论文
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  敲降同源异形框D12抑制7因子介导的体细胞重编程

  方仕才, 黄依, 王波, 赵国庆, 李陈, 明金, 董春阳, 李闯, 裴端卿

  中国生物化学与分子生物学报. 2021, 37(9): 1188-1196. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2021.06.1176

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  分化的体细胞可通过体外过表达多能性相关的转录因子重编程为诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSCs)。体细胞重编程的过程需要细胞内各个转录因子相互作用,协同调控细胞命运的转变。同源异形框D12(homeobox D12,Hoxd12)是调控脊椎动物胚胎发育的关键转录因子之一,对足趾发育、体轴形成和细胞内信号转导具有重要作用。但Hoxd12关于体细胞重编程和胚胎干细胞(embryonic stem cells,ESCs)方面的研究未见报道。本研究首先以7因子(Sall4-Esrrb-Jdp2-Glis1-Mkk6-Nanog-Kdm2b,7 factors)和Yamanka因子(Oct4-Klf4-Sox2,Yamanaka factors)诱导的重编程体系为模型,并结合RNA敲降(shRNA)和基因过表达技术,研究Hoxd12在体细胞重编程中的功能;其次利用CRISPR/Cas9基因编辑技术构建Hoxd12基因敲除的胚胎干细胞系,同时结合体外拟胚体形成(EB)和转录物组测序技术(RNA-seq),探索Hoxd12在ESCs多能性维持和退出中的功能。本研究得出以下结论:(1)敲降Hoxd12的表达抑制7因子诱导的重编程(^**P<0.01),但对Yamanaka因子诱导的重编程无显著作用。(2)在7因子和Yamanaka因子诱导多能性的不同时期过表达Hoxd12对重编程无显著作用,且Hoxd12无法替代7因子当中的任何1个因子。(3)Hoxd12基因的敲除对ESCs多能性的维持无显著影响。(4)Hoxd12基因的敲除对ESCs在EB球形成中的谱系决定无显著影响。(5)Hoxd12基因的敲除抑制ESCs的增殖(Day_3^*t = 12.91, Day_4^*t = 4.87, Day_5^*t = 5.98)。本研究初步揭示了Hoxd12在体细胞重编程和ESCs增殖中具有重要作用,为进一步深入理解Hoxd12调控细胞命运转变提供新的参考。
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  增殖细胞核抗原通过其DNA结合结构域促进乙肝病毒rcDNA向cccDNA的转化

  袁颖, 冯巾晏, 赵丽娜, 杨光, 赵曼, 袁红凤, 贠昊林, 刘姿娴, 李悦国, 张晓东

  中国生物化学与分子生物学报. 2021, 37(9): 1197-1204. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2021.05.1122

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  慢性乙型肝炎病毒(HBV)感染是造成肝癌的主要原因,消除病毒基因组中稳定的共价闭合环状DNA (cccDNA) 是乙肝治疗的主要难点。HBV cccDNA的形成需要填充单链区域和闭合松弛环状DNA (rcDNA)。我们之前已报道,增殖细胞核抗原(PCNA)参与了HBV cccDNA的形成。然而,HBV rcDNA向cccDNA转化的分子机制尚不清楚。本研究旨在探讨PCNA参与从HBV rcDNA到HBV cccDNA的转化过程的分子机制。结果显示,CRISPR/Cas9系统敲除PCNA能显著阻止HBV rcDNA向cccDNA的转化,而过表达PCNA能够有效地拯救这一现象 (P<0.001)。敲除PCNA可显著减缓HBV rcDNA向cccDNA转化的动力学(P<0.01)。在HBV rcDNA向cccDNA转化的过程中,PCNA的DNA结合域是必需的(P<0.01)。由此获得结论,PCNA 通过其DNA结合结构域促进乙肝病毒从rcDNA向cccDNA的转化。在临床上,PCNA可能成为抗病毒治疗的新靶点。
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  药效活性BVOCs物质组与β-牛乳球蛋白选择性结合的分子机制

  周清滕, 郭明, 胡智燕, 朱杰丽

  中国生物化学与分子生物学报. 2021, 37(9): 1205-1219. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2021.06.1177

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  顶空固相微萃取气相色谱-质谱联用技术(headspace-solid phase microextraction/gas chromatography-mass spectrometry, HS-SPME/GC-MS)用于分析植物柚皮活性挥发物(botany volatile organic compounds,BVOCs)物质组与β-牛乳球蛋白(bovine β-lactoglobulin, β-LG)相互作用,筛选出药效活性BVOCs物质组。通过定量回收BVOCs的方法,分析β-LG与药效活性BVOCs物质组的选择结合作用,计算结合参数。进而结合分子对接及光谱法建立BVOCs与β-LG结合的分子模型,探讨组学角度下药效活性BVOCs物质组与β-LG的分子作用机制。结果表明,HS-SPME/GC-MS技术能够通过β-LG与BVOCs物质组的结合作用,筛选出药效活性BVOCs物质组D-柠檬烯(dipentene,Dt)、乙酸芳樟酯(linalylacetate,La)及圆柚酮(nootkatone,Nt)。参数计算表明,β-LG与Nt的亲和力最强,但结合力不强,对La的亲和力最弱。β-LG对Dt的亲和力较弱,但结合力最强,结合率达54.66%,说明β-LG与药效活性BVOCs物质组的选择结合强度取决于BVOCs分子的化学结构特性,β-LG更倾向结合含有羰基氧结构的醛酮类BVOCs分子。本文还建立了药效活性BVOCs物质组与β-LG的分子模型,评估了BVOCs物质组(Dt,La,Nt)在β-LG分子上的结合位置。并阐明了药效活性BVOCs物质组导入后引起的β-LG二级结构的松动、伸展及构象改变是范德华力、疏水作用和氢键共同作用的结果。本研究为从BVOCs物质组角度筛选药效活性BVOCs物质组提供新方法,并为从组学角度考察药效活性BVOCs物质组与功能蛋白质分子的结合机制提供有益参考。
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  嗜热菌PIF1解旋酶的生化活性研究

  李丹, 李海红, 戴阳雪, 刘娜女, 侯锡苗, 奚绪光

  中国生物化学与分子生物学报. 2021, 37(9): 1220-1232. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2021.06.1093

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  小整合频率1(petite integration frequency 1,PIF1)解旋酶广泛存在于生物体内,在核酸的代谢过程中发挥着重要作用。近年来,人们已经报道了多种PIF1解旋酶的生化活性及三维结构,但对极端环境下细菌的PIF1解旋酶的报道仍较少。本文利用多种生物化学与生物物理学技术,对黄石热脱硫弧菌PIF1(Ty.PIF1)解旋酶进行了多方面研究。通过原核表达纯化系统,获得了纯度90%以上,均一性好的Ty.PIF1蛋白。Ty.PIF1在溶液中为单体,分子量约为60 kD。Ty.PIF1具有很高的热稳定性,在65 ℃以下时,二级结构保持稳定,大于70 ℃时,二级结构才会发生改变。Ty.PIF1在体外最适解旋温度为45 ℃,并非黄石热脱硫弧菌生存的最适温度,预示着Ty.PIF1在体内发挥活性时,可能需要其他辅助因子的参与。Ty.PIF1的酶活力温度范围较宽,在20~55 ℃均具有解旋活性,在55 ℃能解旋预示了Ty.PIF1具有耐热特性。Ty.PIF1偏向于同含有单链的底物结合,但对单链长度有一定要求,其长度至少大于4 nt;Ty.PIF1也会较好地结合无单链尾链的G₄结构,说明Ty.PIF1可能有专门结合G₄结构的区域。Ty.PIF1能解开一系列带有5′-单链尾链的类似于复制中间体的底物,且对底物结构有一定的偏好性;Ty.PIF1也可以解开含有G₄结构的底物,DNA-RNA杂交链、RNA-loop结构,预示着Ty.PIF1在生物体内有着多种生物学功能。Ty.PIF1解旋带有不同长度5′-单链尾链的双链底物时,尾链长度越长,解旋速率越快,预示着Ty.PIF1可能与Sc.PIF1一样有着较低的解旋持续性。本文将Ty.PIF1的生化活性与其它物种的PIF1解旋酶进行了比较,找出了其中的共性与差异,加深了人们对嗜热菌PIF1解旋酶的认识,为今后研究其它极端环境微生物的PIF1解旋酶提供了一些思路。
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  日本三角涡虫细胞自噬基因Atg5的克隆和功能研究

  马克学, 郭芳莹, 李睿, 宋鸽鸽, 吴萌, 陈广文, 刘德增

  中国生物化学与分子生物学报. 2021, 37(9): 1233-1240. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2021.05.1138

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  细胞自噬相关基因Atg5在细胞自噬过程中发挥重要作用,其功能丧失损坏神经发生和轴突再生。涡虫是研究脑再生的良好模型,其头部切除后1周就能再生出1个新的脑结构。因此,研究Atg5基因在涡虫脑再生中的作用对探究自噬调控神经再生具有重要意义。本研究克隆了日本三角涡虫Atg5基因(DjAtg5)的全长cDNA序列,并利用RNAi技术研究了其在涡虫再生中作用。结果显示,DjAtg5 cDNA全长1 014 bp,编码284个氨基酸。DjATG5含有ATG5蛋白质家族的Pfam结构域和高度保守的ATG5-ATG12相互结合位点。切割虫体后,DjAtg5表达显著增加。再生3~5 天,其转录本主要在新再生的脑结构表达。但是,敲降DjAtg5并未引起涡虫脑再生异常,且对涡虫干细胞的增殖也未见明显影响。研究结果表明,DjAtg5参与涡虫脑结构的重新形成,但不是涡虫再生的重要调控因子。然而,自噬抑制剂3-MA能够阻止涡虫再生,说明细胞自噬机制对涡虫再生非常重要。
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  环状RNA PVT1促进结直肠癌细胞的增殖并抑制凋亡

  李韵, 金子慧, 张瑞瑞, 楼哲丰, 金红蕾

  中国生物化学与分子生物学报. 2021, 37(9): 1241-1249. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2021.06.1124

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  环状RNA(circular RNAs, circRNAs)是一类新型的长非编码RNA,已有研究表明circRNAs可调控肿瘤的发生发展。本研究首先通过高通量测序技术检测5对结直肠癌组织及其配对的癌旁正常组织中的circRNAs差异表达谱,鉴定出477种差异表达的circRNAs,其中252种表达上调,225种表达下调,选取表达上调最为显著的circRNA——circPVT1(circRNA plasmacytoma variant translocation 1, circPVT1),利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测150对结直肠癌组织及癌旁正常组织样本中circPVT1的表达水平,获得与高通量测序一致性结果,进一步证实circPVT1在结直肠癌中高表达。同时,在多种结直肠癌细胞系中证实circPVT1的表达较正常结直肠黏膜细胞高,差异均具有统计学意义(P<0.05)。在功能上,通过在结直肠癌细胞中沉默或过表达circPVT1,分析其对细胞增殖、凋亡及细胞周期的影响,借以阐明circPVT1在结直肠癌中的生物学功能。结果表明,circPVT1在体外可显著抑制结直肠癌细胞的凋亡、加快细胞周期进程以促进结直肠癌细胞增殖。综上所述,circPVT1在结直肠癌的生长过程中发挥促癌作用,有望作为治疗结直肠癌的潜在靶点。
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  Apelin-17通过激活β_1/2-arrestin-ERK1/2信号通路降低MPP⁺诱导内质网应激引起SH-SY5Y细胞的凋亡

  姜云璐, 王丹, 王春梅, 刘苏莹, 陈京, 程葆华, 黄根泉

  中国生物化学与分子生物学报. 2021, 37(9): 1250-1265. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2021.06.1020

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  内质网应激(endoplasmic reticulum stress, ERS)与帕金森病(Parkinson's disease,PD)发展进程密切相关。Apelin是已被证实具有明显神经保护作用的内源性多肽,但其保护机制尚不清楚。该研究探讨Apelin-17降低1-甲基-4-苯基吡啶(MPP⁺)对SH-SY5Y细胞凋亡的分子机制。实时无标记动态细胞分析(real time cell analysis, RTCA)实验数据表明,0.1 μmol/L Apelin-17预处理2 h,MPP⁺诱导的SH-SY5Y细胞(Apelin-17预处理组)指数明显高于MPP⁺处理组(P<0.05),PD98059与β_1/2-arrestin siRNA实验组的细胞指数显著低于Apelin-17预处理组(P<0.05)。流式细胞仪结果显示,Apelin-17预处理组细胞凋亡率低于MPP⁺处理组(P<0.05),而PD98059与β_1/2-arrestin siRNA实验组的细胞凋亡率高于Apelin-17预处理组(P<0.05)。CCK-8试剂盒检测结果显示,Apelin-17预处理组的细胞活力相对于MPP⁺处理组明显升高(P<0.05),与Apelin-17预处理组比较,PD98059与β_1/2-arrestin siRNA实验组的细胞活力显著降低(P<0.05)。LDH检测数据表明,与MPP⁺处理组比较,Apelin-17预处理组的乳酸脱氢酶释放量显著降低(P<0.05),而PD98059与β_1/2-arrestin siRNA实验组乳酸脱氢酶释放量显著高于Apelin-17预处理组(P<0.05)。Western印迹结果证明,与MPP⁺处理比较,Apelin-17预处理组显著降低了内质网应激反应中PERK独立介导的信号通路中p-eIF2α、ATF4、CHOP的表达水平(P<0.05),与凋亡密切相关的切割胱天蛋白酶12(cleaved-caspase-12)蛋白表达也显著下调,而抑制细胞凋亡相关的Bcl-2蛋白表达水平显著升高(P<0.05)。同时,与促进细胞增殖密切相关蛋白Phospho-pERK1/2的表达水平显著升高(P<0.05)。ERK1/2信号通路抑制剂PD98059加入Apelin-17预处理后会反转上述实验现象,同时加入β_1/2-arrestin siRNA后,Phospho-pERK1/2与Bcl-2蛋白表达水平相较于Apelin-17预处理组显著降低(P<0.05),而CHOP的表达水平升高(P<0.05)。综上所述,本文的研究结果表明,Apelin-17通过β_1/2-arrestin信号通路上调Phospho-pERK1/2与Bcl-2蛋白质表达水平,同时抑制内质网应激中p-eIF2α、ATF4和CHOP蛋白质表达,进而降低MPP⁺对SH-SY5Y细胞的毒性。
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  TAT介导的金属硫蛋白的穿膜效应及对细胞氧化损伤的修复作用

  马文丽, 和柳芝, 杨月, 李玉英, 王兰

  中国生物化学与分子生物学报. 2021, 37(9): 1266-1272. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2021.06.1158

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  人类免疫缺陷病毒反式激活因子(human immunodeficiency virus transactivator, TAT)蛋白质转导肽是HIV-1编码的反式转录激活因子,富含碱性氨基酸序列,能够高效介导多种外源生物大分子通过多种膜性结构,例如细胞质膜和血脑屏障等。金属硫蛋白(metallothionein, MT)是一类低分子量、富含半胱氨酸的蛋白质,在维持生物体内金属含量动态平衡、重金属解毒以及防御氧化应激中均发挥重要作用。本研究通过基因重组技术制备由TAT介导的能跨膜进入细胞的重组融合蛋白质TAT-MT,使其进入细胞,高效发挥抗氧化损伤效应。通过体外抗氧化实验测定TAT-MT的体外羟自由基清除率及总抗氧化能力;免疫荧光技术检测其穿膜活性;MTT法研究其对H₂O₂诱导的293T细胞氧化损伤的修复作用。结果显示,通过长引物PCR技术在目的基因5′-端加入TAT序列,成功构建原核表达载体pET28a-TAT-MT;通过TAT标签的引入显著增加了MT的可溶性表达;进一步通过表达条件的优化成功获得了TAT-MT的高效可溶性表达;采用亲和层析方法对重组蛋白质进行了分离纯化;免疫荧光检测显示,重组蛋白质可以高效进入细胞;体外抗氧化结果显示,当TAT-MT浓度为100 μmol/L时,羟自由基清除率达到94.87%±5.18%,说明TAT-MT具有较强的清除羟自由基的能力;MTT结果表明,重组蛋白质对H₂O₂诱导的293T细胞氧化损伤具有显著的(P<0.05)修复作用。本研究为MT的规模化制备及进一步开发其在生物医药、食品保健及化妆品领域的应用奠定了基础。
教育与教学
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  “大思政”格局下生物化学“课程思政”建设的探索与实践

  于晗, 于敬波, 张雨佳, 李林林, 宋凯, 倪秀珍

  中国生物化学与分子生物学报. 2021, 37(9): 1273-1280. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2021.06.1119

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  专业课程教学融合思想政治教育是当前教学改革的新理念。在生物学类专业的核心课程“生物化学”中如何巧妙地融合思政是教学研究的重点。教材是保证教学质量的重要因素和课程改革成果的体现。本文以生物化学经典教材为载体,归纳出“辩证思维和辩证唯物主义”、“科学发展观和社会主义核心价值观”、“探索精神、求真务实的科学精神、民族自豪感”、“集体主义精神和爱岗敬业精神”等维度的丰富的思政教学元素,通过“课前、课中、课后”三位一体的培养模式,结合教学实践和教学效果,探索了该课程在思政改革背景下的教学方法与教学策略,旨在实现“教学”与“育人”的双目标,为相关生物类专业课程的思政教学提供参考。