中国生物化学与分子生物学报

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华敏敏, 施惠娟, 茹彦飞

中国生物化学与分子生物学报. 2022, 38(2): 127-136. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2021.09.1139

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哺乳动物胚胎发育受遗传和表观遗传的共同调控。精子作为重要的雄性生殖细胞,通过受精过程,将这些信息传递给卵子,进而影响子代的发育。精子中携带有丰富的表观遗传信息,其中小非编码RNAs(small noncoding RNAs, sncRNAs)在精子发育不同阶段发挥重要的作用,包括调控基因表达、介导蛋白质翻译,以及参与精子的表观遗传信息传递等。环境暴露包括饮食变化、毒性物质暴露和心理压力等。现有的研究表明,环境因素不仅影响机体健康,还可能导致生殖系统配子(精子与/或卵子)表观遗传信息的改变。越来越多的证据表明,亲本在环境暴露后发生的获得性性状变化,可通过配子的表观遗传信息传递给后代,即产生跨代遗传。本综述主要讨论因环境因素引起的获得性性状,可通过精子sncRNAs变化,产生跨代遗传,并影响胚胎发育及子代健康。本综述的讨论主要集中在tRNA来源的小RNAs(transfer RNA-derived small RNAs,tsRNAs)、微RNA(microRNAs, miRNAs)和PIWI相互作用RNAs(PIWI-interacting RNAs,piRNAs),并涉及到最近在精子中发现有大量表达的rRNA来源的小RNAs(risbosome-RNA derived small RNAs,rsRNAs)。此外,本文还进一步探讨了环境因素影响精子sncRNAs表达变化的可能机制。通过对上述内容的综述,将更好地理解精子sncRNAs在跨代遗传中的作用,促进表观遗传学领域的新研究,加深对基本生命过程的理解。

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外泌体传递环状RNA介导肿瘤化疗耐药

耿秀超, 李强, 王洪

中国生物化学与分子生物学报. 2022, 38(2): 137-149. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2021.05.1096

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环状RNA(circular RNA, circRNA)作为非编码RNA家族的重要成员,是一类共价闭环结构的单链RNA,没有多聚腺苷酸尾和5′-与-3′末端,显示出高度稳定性、丰富性和物种保守性等特点。近年来研究发现,circRNA与肿瘤化疗耐药、恶性进展等在内的多种生物学进程密切相关,发挥着极其重要的作用。外泌体是由机体活细胞分泌的直径为30~150 nm的细胞外磷脂双层膜小囊泡,是肿瘤细胞间或肿瘤细胞与基质细胞间通信的重要介质,其可作为封装和转移circRNA等多种功能性分子的载体。当前在肿瘤临床治疗中,化疗耐药的存在成为病程转归的巨大障碍,外泌体可通过转移circRNA发挥化疗耐药性传递的作用。外泌体传递circRNA介导肿瘤化疗耐药的相关研究处于其研究的最前沿,是一片亟待开发的蓝海,具有重要的研究意义。故本文归纳整理外泌体传递circRNA、外泌体分选非编码RNA“货物”机制、circRNA介导肿瘤化疗耐药和外泌体传递circRNA介导肿瘤化疗耐药,及其潜在的临床应用等方面的最新研究进展,以期为肿瘤化疗耐药的研究提供参考。

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环状RNA的m6A修饰在肿瘤中的作用

林红, 龙方懿, 王婷

中国生物化学与分子生物学报. 2022, 38(2): 150-158. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2021.05.1033

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环状RNA(circular RNA,circRNA)是一种具有新型环状结构的RNA分子,广泛存在于多种生物体中,具有结构稳定、进化保守、高度丰富和组织特异性等特征。同时,它可通过充当微小RNA(microRNA,miRNA)分子海绵、调控基因转录、结合蛋白质和参与蛋白质翻译等方式发挥生物学功能。且随着高通量测序技术和生物信息学的迅速发展,越来越多的circRNA被发现与肿瘤的发生有关。N6-甲基腺嘌呤(N6-methyladenosine,m6A)修饰是真核生物最常见的一种RNA修饰,它是由m6A甲基转移酶、去甲基化酶和m6A识别蛋白质共同参与的动态可逆的调节过程,广泛参与RNA的核输出、剪接、稳定性、翻译和降解等过程的调控。m6A修饰在多种人类疾病中发挥关键作用,例如癌症和心血管疾病等。近年来,在一些circRNA中也发现了m6A修饰,并报道了其在宫颈癌、结直肠癌、肝细胞癌、非小细胞肺癌和胃低分化腺癌等多种恶性肿瘤发生发展中的作用。本文总结了RNA m6A修饰机制、m6A修饰对circRNA的调控作用,以及circRNA的m6A修饰在肿瘤中的作用,也讨论了m6A修饰的circRNA的潜在临床应用价值,以期为肿瘤的早期诊断、临床治疗和预后判断提供新的思路与途径。

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长非编码RNA NEAT1在糖尿病及其并发症中的分子调控机制

袁凤英, 孙少康, 金智生

中国生物化学与分子生物学报. 2022, 38(2): 159-164. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2021.11.1431

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糖尿病是由多种因素引起的代谢综合征,常造成多系统损害,导致眼、肾、血管、心、神经等组织器官慢性进行性病变。目前,其病因及发病机制未完全阐明,且缺乏有效治愈手段。进一步探索驱动糖尿病及其并发症的分子调控机制,鉴定出特异性的生物标志物和分子治疗靶标,无疑是阻止糖尿病发生发展,改善患者生存质量的有效策略。长非编码RNA (long non-coding RNA,lncRNA)是机体正常生命活动以及疾病发生发展中重要的调控因子,其异常表达和突变是引起糖尿病等许多疾病的主要原因之一。核旁丛组装转录本1(nuclear paraspeckle assembly transcript 1,NEAT1)是近年新发现的lncRNA分子,因其在糖尿病及其并发症中具有重要的调控作用,以及多样的生物学效应而倍受关注。本文对lncRNA NEAT1在糖尿病及其并发症中的分子调控机制及其相关生物学功能进行详细总结,以期为糖尿病早期预防、诊断以及分子靶向治疗提供新的科学参考。

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不同亚细胞结构中的长非编码RNA

潘剑锋, 张燕军, 李金泉

中国生物化学与分子生物学报. 2022, 38(2): 165-174. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2021.11.1358

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长非编码RNA(long non-coding RNA, lncRNA)是长度大于200 nt的非编码RNA,最初被认为是不具有生物学功能的转录“垃圾”。随着研究的深入,发现lncRNA参与了许多生物学调控过程,例如染色体沉默、染色质修饰、转录激活与干扰等。这些生物学调控过程与lncRNA的结构及时空特异性表达密切相关。此外,不同结构和位置的lncRNA其相应的调控机制也不尽相同。当lncRNA位于细胞核时,多在转录水平和表观遗传上调节基因的表达,包括组蛋白修饰、DNA甲基化和染色体重塑等过程。而细胞质中的lncRNA,多在转录后及翻译水平上起调控作用,并且不同细胞器间lncRNA的作用机制和功能也不尽相同,这说明lncRNA的位置分布对其功能发挥的重要性。此外,在外泌体中也含有丰富的lncRNA,而这些lncRNA能通过细胞间通信传递到相应的敏感细胞内,产生相应的调控机制。另外,lncRNA在不同结构中的异常表达,通常是引起相关疾病和癌症发生与发展的关键因素。研究lncRNA在不同亚细胞结构中的富集情况,有助于了解lncRNA在调节机体稳态、疾病和癌症的发生与发展、动植物的生长发育等过程发挥的具体作用,并为后续的靶向治疗及提高动物生产性能等方面的研究提供新的理论依据。本文概述了lncRNA在染色体、无膜亚结构、细胞质(内质网、核糖体、线粒体、溶酶体)、外泌体等位置的不同调控机制的最新研究进展,并描述了相应结构内由lncRNA异常所引起的相关疾病和癌症的发生与发展过程。最后,对lncRNA的研究进行展望,目的为日后研究提供相应的理论基础。

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microRNA参与植物次生代谢与非生物胁迫的调控

李可欣, 田同同, 周波

中国生物化学与分子生物学报. 2022, 38(2): 175-181. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2021.08.1174

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微RNA(microRNA,miRNA)为广泛存在于真核生物中的约16~29个核苷酸长度的内源非编码单链RNA分子,在植物中参与细胞增殖、分化、代谢、器官形成以及抵御盐、温度、干旱、重金属胁迫等方面的调节。植物miRNA主要通过对靶基因降解或抑制靶基因的表达,影响植物的生长发育。目前对miRNA的产生与调控方式的研究较为清晰,且miRNA在植物次生代谢和响应非生物胁迫方面的具体作用和调控网络也得到了鉴定,这为充分理解miRNA的分子调控作用奠定了基础。为了更好地理解miRNA的表达调控特性,解读miRNA在植物次生代谢与非生物胁迫反应中的调控网络,本文综述了植物miRNA参与的次生代谢产物生物合成(黄酮类、萜类、生物碱)和响应环境压力(盐、高温、低温、干旱、重金属胁迫)的分子调控机制,总结了miRNA在次生代谢与非生物胁迫中基因表达的调控作用,这为理解环境压力与植物机体代谢之间的联系,深入研究miRNA维持植物机体稳态的调控机制、培育优良作物品种提供了可借鉴的参考。

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微RNA介导巨噬细胞极化的转录后调控

贾瑞, 闫曙光, 惠毅

中国生物化学与分子生物学报. 2022, 38(2): 182-190. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2021.04.1674

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巨噬细胞极化是根据周围刺激环境做出表型调节的一个过程。一般极化为2个表型,分别为经典激活的M1巨噬细胞和替代激活的M2巨噬细胞。简而言之,M1巨噬细胞的特征是促炎和抗肿瘤;M2巨噬细胞是抗炎和促肿瘤。巨噬细胞极化被认为是人体生理和病理的关键调节器,其发挥作用的有效性依赖于关键因子的协调表达,而这些关键因子的表达在转录后水平受到微RNA (microRNA, miRNA)的精细调控。微RNA是一种小的非编码RNA,具有调节基因表达和细胞网络过程的能力。越来越多的证据表明,miRNAs在调节巨噬细胞极化方面发挥重要作用。在这篇综述中,列举了调控巨噬细胞分别向M1/M2型极化以及具有双向调节功能的miRNAs,并讨论它们是如何通过转录因子调控巨噬细胞极化,及其在治疗炎症和肿瘤方面的潜力。

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微RNAs与内质网应激信号通路的相互调控作用

罗琦琦, 曲光瑾, 罗善顺

中国生物化学与分子生物学报. 2022, 38(2): 191-196. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2021.05.1044

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内质网应激(endoplasmic reticulum stress,ERS)是为恢复稳态和减轻蛋白质负荷的一种细胞防御性反应。过度激活的ERS可诱导细胞分化、增殖、凋亡和自噬等。微RNAs(microRNAs, miRNAs)作为一种内源性的非编码RNA(non-coding RNA, ncRNA),可通过转录后作用调控内质网应激信号通路中的关键蛋白质和基因表达。反之,激活的内质网应激信号通路可通过降低miRNAs稳定性间接调节靶基因的表达及功能。本文在简要介绍了ERS经典信号通路基础上,进一步阐述了微RNAs在促细胞凋亡、增殖等方面如何调控ERS信号通路,以及基于此种关联其在疾病的表达谱中会产生怎样的影响。同时,概括了ERS对 miRNAs表达的调节,并提出该过程目前的研究现况。二者的这种相互调控作用,可为后续研究疾病的治疗靶点提供新思路。

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基于CiteSpace生物化学实验教学动态与热点可视化分析

王航, 王利凤, 乔玉欢, 李董, 杨爽

中国生物化学与分子生物学报. 2022, 38(2): 197-203. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2021.10.1396

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生物化学是生物学和医学学科非常重要的基础课程,是进入21世纪以来发展最为迅速和最具活力的学科之一。生物化学理论教学极具抽象性,所以其实验教学是理解相关理论与掌握实际技能的重要环节。在生物化学实验教学过程中,及时掌握新的教学理念,新的教学方法,新的教学热点,紧跟教学发展趋势一直是教师们关注的重点问题。本文以中国学术期刊网络出版总库(CNKI)作为数据来源,利用CiteSpace对2011.1.1~2020.12.31期间我国生物化学实验教学研究的年发文量、期刊分布、研究现状,研究热点及发展趋势等进行了可视化分析。结果发现,各年的发文量基本保持稳定。其中,高频词为“生物化学”,“实验教学”,“教学改革”,“生物化学实验”,“改革”,“教学方法”,“创新能力”和“教学模式”等。突变词强度较高的有“翻转课堂”和“微课”。通过Timeline分析,本文发现,“教”与“学”身份正在发生互换,提高学生们的自主学习能力成为主流,“网络教学”和“虚拟仿真”等与先进技术相结合的教学模式,已成为生物化学实验教学的发展趋势与前沿内容。本文旨在通过以上分析为我国生物化学实验教学的可持续发展提供参考。

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基于云班课的研究生医学分子生物学文献阅读与讨论教学模式的整合与评价

高芙蓉, 史秀娟, 姜文霞, 李姣, 许洁, 贾松, 徐磊, 李思光, 徐国彤, 吕立夏

中国生物化学与分子生物学报. 2022, 38(2): 204-210. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.01.1383

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研究生教育注重培养学生的科学研究和创新能力。文献阅读与讨论(literature reading and discussion, LRD)对研究生创新思维和批判性思维的培养发挥积极的作用。然而,在传统的分子生物学课堂上,如何有效地实施大规模的集体LRD是一个巨大的挑战。云班课是一款专门针对教学而设计的免费移动教学APP,具有强大的人机交互功能。在本研究中,基于云班课app的LRD被引入到研究生医学分子生物学课程中,并在云班课建立仅限于上课学生的私人在线讨论板(private online discussion board,PODB)。PODB建立了一种学生社区意识,是组织和促进大课堂讨论的有效方法。LRD中的小组学习有助于学生理解文献,并促进学生间的合作和讨论。总之,本研究表明,基于云班课的LRD有助于提高学生的学习效果。云班课中学生的学习风格与参与度、满意度和学习成绩之间的关系值仍需要进一步研究。

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中国生物化学课程教学改革的历程(1985~2021)与成绩——基于NVivo 11 Plus软件的系统分析

陈云, 华夏

中国生物化学与分子生物学报. 2022, 38(2): 211-220. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2021.09.1340

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课程是人才培养的核心要素,是学生从大学里受益最直接、最核心和最显效的途径。生物化学是生命科学中重要的核心课程。梳理我国生物化学课程教学改革的变迁对促进全国生物化学教育事业的发展具有实践意义。本文收集了自1985年以来,生物化学教学改革研究的文献5 871篇。按照国家主要教育方针政策和策略转变文件,将文献按其年份划分为1985~2006,2007~2012,2013~2016和2017~2021四个阶段。运用软件NVivo 11 Plus对文献题录文本和关键词进行相似性分析表明,生物化学课程教学研究与国家教育发展策略相适应,具有鲜明的时代特征。依据扎根理论,通过编码处理和客观分析,将生物化学教学研究划分为“教学策略”、“教学方向”、“教学对象”和“教学评价”四个范畴。详细阐述了“以学生为中心”的生物化学教学改革研究取得的成效:整合包括结构性思维、问题导向、团队合作、翻转课堂和线上线下混合的多种教学方法;结合包括多媒体、虚拟仿真和互联网的先进教学技术;发掘思政元素并将思政教育贯穿到生物化学教学全过程。从强化学生学习能力,关注学习效果和促进学生发展的多元角度促进我国生物化学教学事业的全面发展。

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从新冠病毒起源到BLAST工具的正确实践

任建英, 郭睿, 焦向英

中国生物化学与分子生物学报. 2022, 38(2): 221-227. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.02.0544

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基本局部比对搜索工具(basic local alignment search tool, BLAST)是核酸或蛋白质序列相似性分析最常用的工具之一。因为程序涉及参数较多,一些学生和研究者有时不根据实际情况也不阅读说明书就直接选择默认参数,可能会得出错误结论。BLAST可以进行核酸、蛋白质序列及其相互间的比对,一些低年级学生会有困惑,不知如何进行程序的选择等问题。鉴于这些情况,笔者尝试用2020年初网络的热议话题“新冠病毒极有可能源于实验室”作为引子吸引学生注意力,通过复现并从理论上初步分析其错误,以及产生错误的原因来达到让本科生快速熟悉BLAST的使用及易错点,达到BLAST理论教学的目的。在实验课中,虚构恐龙基因,即一个小组在基因中插入“密码”,由另一小组解开“密码”,通过小组间利用BLAST工具进行加密与解密的趣味活动,从而加深对程序正确选择的理解,同时巩固了理论教学内容。此教学设计利用当下新冠病毒起源的热点话题不仅提高了学生的学习兴趣,同时也帮助他们利用该工具解决实际问题,培养了学生利用专业知识进行言论分辨的能力。希望此文能对BLAST工具的正确使用和新医科背景下生物医学教学有所启发和帮助。

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大学化学知识融入本科核心课程生物化学的教学刍议

赵东旭, 张金凤, 冯永君, 李晖

中国生物化学与分子生物学报. 2022, 38(2): 228-236. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.01.1430

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本科的化学基础知识是生命科学专业的核心课程“生物化学”的重要基础。本文在对生物化学与大学化学知识的密切关系进行学理分析的基础上,对无机化学、有机化学、分析化学和物理化学四门课中与生物化学内容密切相关的知识点进行梳理和总结。以肽键、酶作用机制、蛋白质纯化为例,给出化学基础知识对生物化学知识点的关联性。借助第二课堂启迪学生对化学基础知识重要性的认识,同时提出三种将化学知识有机融入生物化学的教学方式,即教师直接叙述型、融于章节内容型、研讨型以促进对生物化学内涵的理解,最后对高校教师如何培养学生的跨越性学习思维和意识等进行了讨论。本文所给出的关于生物化学教学思考和探索将有助于学生对生物化学本质的理解,而且对生命科学相关课程的教研教改也会提供一种新的思路。

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2019年度《中国生物化学与分子生物学报》高被引频次论文

中国生物化学与分子生物学报. 2022, 38(2): 236-158.

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