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• 2022年, 38卷, 第8期
  刊出日期：2022-08-20

    

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  综述
  研究论文
  技术与方法
  教育与教学
  
  

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综述
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  抑癌蛋白p53乙酰化修饰的调控网络

  闫晓俊, 文佳, 王冬来

  中国生物化学与分子生物学报. 2022, 38(8): 971-980. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.01.1496

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  p53是细胞内最重要的抑癌蛋白质之一;细胞对p53分子功能的调控主要通过一系列翻译后修饰(PTMs)完成。其中,乙酰化修饰既可在总体水平调控p53的转录活性,又可位点特异性地调控p53依赖的转录选择性,进而精确控制p53在细胞周期阻滞、凋亡、衰老、自噬和代谢等关键生物学过程中的作用。本综述以p53乙酰化修饰研究的时间脉络为轴,首先总结了发生在p53各结构域内乙酰化修饰的建立机制,包括催化p53位点特异性乙酰化发生的乙酰基转移酶,以及各位点乙酰化修饰对p53分子功能调节的机制。其次,本综述总结了参与去除p53乙酰化修饰的关键去乙酰基酶家族,以及这些因子参与调控p53分子功能的生物学意义。同时,本文综述了能够特异性读取p53乙酰化修饰状态的识别蛋白质,以及这些识别蛋白质与p53互作,进而协同调控下游靶基因转录的分子调控网络。此外,本文概述了p53乙酰化修饰与其它类型翻译后修饰之间的“交谈”,以及这些修饰之间通过时空特异互作方式影响p53功能的分子机制。最后,本文基于p53乙酰化修饰,对肿瘤分子医学的研究前景进行讨论与展望。
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  骨骼肌中肌浆网/内质网钙ATP酶的功能及其作用机制

  李晨晨, 吴玲玲, 史新娥

  中国生物化学与分子生物学报. 2022, 38(8): 981-989. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.01.1455

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  骨骼肌是机体生命活动和能量代谢的重要场所,其代谢紊乱会诱发一系列肌肉疾病。Ca²⁺作为肌肉收缩过程的重要调节器,在骨骼肌的功能行使中发挥重要作用。骨骼肌细胞中Ca²⁺浓度主要受肌浆网/内质网钙ATP酶(sarcoplasmic/endoplasmic reticulum Ca²⁺ATPase,SERCA)的调节。SERCA利用ATP水解产生的能量介导胞质Ca²⁺进入肌浆网内腔,维持胞质Ca²⁺平衡。SERCA功能的失调会引发一系列骨骼肌疾病,而SERCA活性受部分肌浆网蛋白质的调控,跨膜蛋白质PLN、SLN、MRLN、DWORF和sAnk1以及胞质蛋白质THADA和SAR,其通过磷酸化,进而调控SERCA的功能。本文对骨骼肌中SERCA的功能、调控SERCA的相关功能蛋白质的结构及其作用机制进行了总结,以期为骨骼肌相关疾病的治疗提供最新的思路和方法。
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  O-GlcNAc糖基化修饰调控炎症信号通路

  黄意雯, 叶诚, 郑军平

  中国生物化学与分子生物学报. 2022, 38(8): 990-998. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.01.1458

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  O-GlcNAc糖基化修饰指蛋白质的丝氨酸或苏氨酸羟基末端上发生的N-乙酰氨基葡萄糖修饰。O-GlcNAc糖基化修饰广泛影响激酶活性、转录翻译、蛋白质降解等重要生物学途径,但该修饰如何调控炎症信号通路鲜有系统总结。O-GlcNAc糖基化修饰在对应酶作用下数分钟内即可完成一次循环。该修饰与磷酸化、泛素化、甲基化等多种蛋白质翻译后修饰存在串音干扰,共同操控细胞信号通路。目前,O-GlcNAc糖基化修饰参与炎症过程研究大部分聚焦于TLR4/NF-κB信号通路,发现p65蛋白的T352及T305位点的O-GlcNAc糖基化修饰均可促进其核转位,而p65的S536位点发生O-GlcNAc糖基化修饰可抑制其磷酸化激活;亦揭示了O-GlcNAc糖基化修饰调控NF-κB多种上下游因子,改变巨噬细胞极化及炎症反应过程。此外,O-GlcNAc糖基化修饰可干预MAPKs上游激酶(例如MEK2和Ras蛋白等)间接调控MAPKs的激活。O-GlcNAc糖基化修饰不仅深度影响PI3K/AKT多个关键激酶,还可直接调节JAK/STAT信号通路相关的炎症转录因子。真实炎症反应涉及的信号通路远比细胞更复杂和更广泛。体内研究证实,O-GlcNAc糖基化修饰在胰腺、肝、脂肪、肺和肠道等部位的炎性病变中有重要作用。最新研究发现,具备类似O-GlcNAc糖基水解酶活性的肠道细菌,能有效预防宿主结肠炎的发生,证明O-GlcNAc糖基化修饰可介导肠道菌群与宿主炎症相互作用。现有研究结果提示了靶向O-GlcNAc糖基化修饰能为防治炎性疾病提供创新思路。
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  叉头框转录因子O1在肾纤维化中的作用及其调控

  徐仁凤, 王正朝, 张正红

  中国生物化学与分子生物学报. 2022, 38(8): 999-1005. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2021.11.1373

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  慢性肾病(chronic kidney disease, CKD)已成为全球不可忽视的一种慢性疾病,而肾的纤维化是CKD的最终结果和关键性病理特征。在CKD的整个过程中均伴随着肾损伤的修复与愈合,且长期慢性刺激会促使肾纤维化逐渐步向肾衰竭,其主要特征是肌成纤维细胞持续活化及细胞外基质过度产生和沉积。肾的纤维化是一个由多种信号分子介导的多种信号通路参与的协同过程,而TGF-β/Smad和Wnt/β-Catenin信号通路是其中最经典的2个。FoxO1是人体中一个重要的转录因子,在多种细胞类型中表达,参与细胞多种生命活动并发挥重要调节作用。目前的研究已经表明,叉头框转录因子O1(forkhead transcription factor O1, FoxO1)在肾纤维化病变中扮演着重要角色。FoxO1可通过STAT、SIRT1、Wnt/β-Catenin、 PI-3K/Akt等多种信号通路调控肾纤维化的发生和发展,例如FoxO1/STAT信号可调节TIF和肾小管凋亡;SIRT1/FoxO1信号可调控氧化应激反应和脂肪毒性;FoxO1/β-Catenin可抑制Wnt/β-Catenin信号通路;PI-3K/Akt/FoxO1通路调节炎症反应及糖脂代谢等。另外,一些相关研究表明,FoxO1/Smad很可能在肾的纤维化中发挥了作用。本文综述了FoxO1在肾纤维化中的作用及其分子调控机制,旨在进一步明确肾纤维化的发病机制,从而为CKD的治疗提供新的方向与前景。
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  血小板在肿瘤转移中的作用

  刘克颜, 宁召臣

  中国生物化学与分子生物学报. 2022, 38(8): 1006-1014. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.06.1056

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  血小板是巨核细胞产生的无核细胞碎片,其主要功能是参与凝血和止血。近年来,越来越多的研究和临床证据表明,血小板还参与并促进了肿瘤转移。当肿瘤细胞从原位肿瘤组织脱落进入血管后,血小板是其第一个接触到的宿主细胞。作为肿瘤转移微环境中的重要成员,血小板与肿瘤细胞之间相互作用和相互影响。一方面,肿瘤细胞能通过诱导血小板活化和聚集来调节血小板功能;另一方面,血小板能够通过直接接触和释放生物活性介质的方式,促进肿瘤转移。大量的研究结果表明,血小板主要通过以下几条途径促进肿瘤转移:1)降低血液流体剪切力对肿瘤细胞造成的机械损伤;2)帮助肿瘤细胞逃避免疫监视;3)促进肿瘤细胞在血管内的迁移和停滞;4)促进肿瘤细胞上皮间质转化;5)促进肿瘤细胞外渗;6)构建适合肿瘤细胞生存的转移生态位。因此,靶向血小板与肿瘤细胞相互作用成为潜在的肿瘤治疗策略。本文以国内外最新研究进展为基础,综述血小板在肿瘤转移不同阶段发挥的作用,以及抗血小板药物在肿瘤治疗中的应用。
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  运动调控昼夜节律在抗肌萎缩中的作用

  黄杰轮, 梁计陵, 陈宁

  中国生物化学与分子生物学报. 2022, 38(8): 1015-1022. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.07.1572

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  随着全球老龄化进程加剧,老年人口剧增,伴随着工作和生活方式的改变,导致体育锻炼减少与生活作息不规律等问题愈发严重。这样的结果显著增加了骨骼肌萎缩的发病率,降低了老年和慢性疾病人群机体健康,影响其生活质量。与此同时,饮食不均衡和运动量降低以及激素水平波动等进一步加剧骨骼肌萎缩的发生,其病理机制主要为慢性炎症加重、线粒体功能障碍、自噬功能状态低下、细胞凋亡增加、肌卫星细胞功能受损以及昼夜节律紊乱等。其中,随着昼夜节律相关研究的深入,骨骼肌作为机体最大的外周生物钟,可通过调控昼夜节律核心基因BMAL1以及CLOCK基因,对骨骼肌纤维结构、线粒体功能、肌肉质量等产生影响。运动锻炼作为改善骨骼肌质量的重要干预策略,还可激活昼夜节律信号通路,调控其相位,进而改善肌肉再生、提高肌肉力量,发挥延缓肌萎缩作用。为此,本文从昼夜节律的角度去阐述其与肌萎缩发生以及潜在运动干预的分子机制,以期为肌萎缩的预防、治疗及康复提供新的靶向思路。
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  赖氨酸乙酰转移酶5与肿瘤

  艾明发, 金燕, 张子波

  中国生物化学与分子生物学报. 2022, 38(8): 1023-1032. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.03.1470

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  赖氨酸乙酰转移酶5(KAT5)作为MYST家族中的一员,可通过乙酰化不同底物,参与转录、DNA修复、分化和信号转导等细胞过程。KAT5的作用不可被其他MYST家族成员替代,并且KAT5的敲除可直接导致细胞凋亡,说明KAT5可能位于细胞中生理信号通路的上游,发挥着极其重要且独一无二的作用。因此,KAT5表达量的变化极有可能导致肿瘤的发生发展。过去的研究发现,KAT5在乳腺癌、黑色素瘤、肺癌中表达降低,在这些肿瘤中被认为是抑癌因子。然而,近年来研究发现,KAT5在乳腺癌、肝癌、黑色素瘤、前列腺癌和肺癌等肿瘤中既可高表达又可低表达。在KAT5高表达前提下,KAT5可作为促癌因子发挥促癌作用,而在KAT5低表达的前提下,KAT5又可作为抑癌因子发挥抑癌作用,并随着KAT5进一步表达下降,抑癌作用减弱,从而导致肿瘤的发生发展。此外,KAT5还被发现在骨肉瘤、甲状腺癌、胶质母细胞瘤和结直肠癌等肿瘤中异常表达,且KAT5的异常表达与肿瘤细胞的增殖、转移、凋亡、药物和放疗抵抗性密切相关。因此,KAT5是具有潜力的肿瘤治疗靶点之一。本文根据近些年KAT5在肿瘤中的表达量和在相应表达量下参与的抑癌或促癌信号通路进行综述,希望为肿瘤的治疗与预后监测提供新的启示和参考。
研究论文
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  DeepCKI:一个基于变分图自编码器预测细胞-细胞因子相互作用的生物信息学模型

  朱渊, 何瑞瑞, 刘源, 朱华庆, 李栋

  中国生物化学与分子生物学报. 2022, 38(8): 1033-1042. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.06.1171

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  细胞因子(cytokine)是一类由免疫细胞和某些非免疫细胞合成和分泌的信号分子,在免疫系统中通过结合相应受体调节细胞生长、分化和调控免疫应答。目前研究多侧重于通过实验方法检测细胞因子和受体的相互作用来研究细胞间的通讯网络,但存在实验周期长、设备要求高和成本高等不足。因此,有必要通过计算方法来加快对细胞-细胞因子相互作用(cell-cytokine interactions, CKI)的系统研究。本文提出一种基于变分图自编码器(variational graph auto-encoder, VGAE)预测细胞-细胞因子相互作用的深度学习模型——DeepCKI。该模型可有效融合蛋白质相互作用网络和不同类型的蛋白质特征,充分挖掘网络拓扑结构和节点属性中的有效信息,实现对细胞-细胞因子相互作用的高效预测。与变分自编码和深度神经网络方法相比,采用图结构设计的DeepCKI表现出了最优的预测性能。DeepCKI模型对4种不同类型细胞-细胞因子相互作用的ROC曲线下面积均高于0.8,模型具有一定的鲁棒性和有效性。预测打分排名前100的细胞-细胞因子相互作用中,有36对已被最新发表文献验证,表明该模型具有发现新的细胞-细胞因子相互作用的能力。
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  盐酸坦索罗辛与宁米泰胶囊联合用药调控β-内酰胺酶相关基因及溶血和毒力基因表达

  程莎, 孙宝飞, 余佳, 黄丽荣, 骆衡

  中国生物化学与分子生物学报. 2022, 38(8): 1043-1052. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.07.1623

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  盐酸坦索罗辛(TSH)是一种选择性α₁肾上腺素受体阻滞剂,主要用于治疗良性前列腺增生症。宁泌泰胶囊(NMT)是根据中医理论建立的配方制剂,具有清热解毒、利尿排尿等功效,主要用于湿热蕴结淋淋、淋湿酸痛、尿血、下尿路感染与慢性前列腺炎。研究显示,TSH可与多种药物联合用于治疗微生物感染和抗生素耐药,显示出较好的治疗效果和应用前景;NMT对大肠杆菌、变形杆菌、淋病奈瑟菌、粪链球菌、金黄色葡萄球菌等多种致病菌也具有明显的抑菌和杀菌作用。提示这2种药物联合应用可能对临床细菌具有显著的抗菌活性。本研究采用比浊法,在肺炎克雷伯菌(K. pneumonia)、金黄色葡萄球菌(S. aureus)和枯草芽孢杆菌(B. subtilis)中,体外检测TSH与NMT联合应用的抗菌活性。研究发现,TSH与NMT联合应用表现出显著的抗菌活性,对3种菌株的体外抑制活性均强于单一治疗。建立感染动物模型,在体内检测TSH与NMT联合应用的抗菌活性。结果表明,2种药物联合使用对肺炎克雷伯菌肺部感染小鼠模型的治疗效果显著(P < 0.01),对枯草芽孢杆菌感染小鼠具有显著的治疗效果(P < 0.05),而对感染金黄色葡萄球菌的小鼠无明显影响。运用RT-PCR,研究β-内酰胺酶、溶血及毒力相关基因的表达,评价其抗菌机制。结果提示,2种药物联用于肺炎克雷伯菌的抗菌机制可能涉及上调或下调β-内酰胺酶相关基因(包括GES、VEB、PER-2和IMP),在枯草芽孢杆菌中抗菌机制可能涉及上调或下调溶血相关基因(yhdP、yhdT、yqhB和yugS);在金黄色葡萄球菌中,抗菌机制可能涉及上调或下调关键毒力基因(saeR、hla、sbi和mecA)。这些数据表明,TSH与NMT联合使用,通过调节β-内酰胺酶、溶血和毒力相关基因的转录水平表达,对3株菌株表现出显著的体外杀菌作用;并且该组合对体内感染肺炎克雷伯菌和枯草芽孢杆菌的小鼠模型具有更好的治疗作用。因此,TSH和NMT的联合治疗可能对细菌感染具有潜在的预防或治疗作用。
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  两种表达系统来源新冠病毒RBD蛋白免疫小鼠后的IgG抗体水平对比研究

  胡立强, 苏涛, 张勇, 杨浩, 陶怡然, 陶泽

  中国生物化学与分子生物学报. 2022, 38(8): 1053-1061. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.07.1138

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  当前新冠肺炎疫情仍在全球蔓延,给中国及世界的公共卫生安全和经济发展带来了严峻挑战。SARS-CoV-2病毒入侵机体的关键过程是刺突蛋白受体结合域RBD通过结合宿主细胞ACE2受体实现感染,而此过程与病原快速检测、疫苗以及药物干预等主要抗病毒策略的研究与开发密切相关。因此,本研究旨在比较哺乳细胞和昆虫细胞重组表达来源的新冠病毒刺突蛋白受体结合结构域RBD免疫小鼠后产生IgG抗体水平的变化,评估不同来源和不同剂量抗原的抗体滴度水平和持续时间,希望将有助于疫苗、药物以及病原检测等相关研究。通过SDS-PAGE和质谱技术鉴定出昆虫和哺乳动物细胞表达系统制备的bRBD和hRBD蛋白质的分子量略有差异,主要为糖基化修饰不同所致;流式细胞术检测发现,bRBD和hRBD与ACE2受体过表达细胞结合率分别为88.5%和92.7%,表明二者均具有较好的活性;利用Quick Antibody免疫佐剂通过肌肉注射对Balb/c小鼠进行免疫接种,设置10 μg、20 μg 2个免疫抗原的剂量,共接种2次,并在初次免疫后第2、4、6、8、12、24周从尾部取血,分离获得血清;酶联免疫吸附结果显示,10 μg和20 μg 的bRBD和hRBD蛋白质免疫均能够快速引起小鼠的免疫反应产生IgG抗体,4～ 6周抗体滴度达到峰值;2种抗原均具有良好的免疫持久性。2种抗原及2个免疫剂量诱导小鼠产生的抗体滴度无明显差异;血清抗体中和试验发现,bRBD和hRBD蛋白质免疫小鼠后产生的特异性抗体,均能够抑制SARS-COV-2 Spike假病毒对ACE2阳性细胞的感染。这些结果表明,昆虫细胞和哺乳动物细胞表达系统生产的RBD蛋白,通过良好的佐剂接种均能快速引起机体有效的体液免疫应答,产生特异性中和抗体,有望用于各种RBD突变体抗体的制备。
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  利拉鲁肽抑制高糖诱导的小鼠胰岛细胞损伤

  朱谋, 白明健, 王琪琦, 程昊, 李林, 徐晶, 张春晶

  中国生物化学与分子生物学报. 2022, 38(8): 1062-1069. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.06.1049

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  利拉鲁肽(liraglutide,Lira)是胰高血糖素样肽-1的类似物,在糖尿病治疗中发挥重要作用,但利拉鲁肽通过改善胰岛β细胞的功能实现治疗糖尿病的具体机制尚未完全阐明。本研究采用高糖(33 mmol/L)诱导胰岛MIN6细胞48 h建立高糖损伤模型,CCK-8检测发现,与对照组相比,高糖组MIN6细胞活力下降(P <0.05),利拉鲁肽作用高糖组细胞活力升高(P <0.05);小鼠胰岛素和ATP含量检测发现,与对照组相比,高糖组胰岛素分泌降低(P <0.01),ATP含量减少(P <0.001),利拉鲁肽作用高糖组胰岛素释放量增加(P <0.05)和细胞内ATP含量增加(P <0.001);采用活体细胞线粒体膜通道孔(MPTP)荧光检测发现,与对照组相比,高糖组绿色荧光强度降低(P <0.001),利拉鲁肽作用高糖组绿色荧光强度增加(P <0.001);DCFH-DA探针联合流式细胞仪检测细胞活性氧簇(ROS)含量发现,与对照组相比,高糖组ROS水平升高(P <0.001),利拉鲁肽作用高糖组ROS水平降低(P <0.01);细胞内丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)以及细胞上清中乳酸脱氢酶(LDH)活性测定发现,与对照组相比,高糖组MDA和LDH水平升高(P <0.05),SOD和CAT水平降低(P ＜0.01),利拉鲁肽作用高糖组细胞内MDA含量和LDH活性降低(P <0.05),SOD和CAT活性增加(P <0.05);Western印迹检测解偶联蛋白2(uncoupling protein 2,UCP2)的表达发现,与对照组相比,高糖组UCP2表达上调(P <0.01),利拉鲁肽作用高糖组UCP2表达降低(P <0.05)。结果表明,利拉鲁肽对高糖诱导MIN6细胞的线粒体损伤、氧化应激以及胰岛素分泌具有重要作用,其作用机制可能与下调UCP2的表达相关,为利拉鲁肽更好地应用于临床提供了理论依据。
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  前列腺癌细胞系中结肠癌相关转录因子2与雄激素受体基因的转录调控关系

  张品正, 梁娜, 常铭杰, 王旭莹, 李金泽, 王亚宁, 孙凡丽, 陈紫芸, 尚璇, 郭志义

  中国生物化学与分子生物学报. 2022, 38(8): 1070-1077. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.01.1008

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  雄激素受体(androgen receptor,AR)是经典的前列腺癌主效基因。结肠癌相关转录因子2(colon cancer associated transcript 2 ,CCAT2)是基于GWAS大数据结果发现的前列腺癌相关长链非编码基因,二者关系尚未见报道。依据AR表达模式的不同,前列腺癌(prostate cancer, PCa)可以划分为普通前列腺癌以及恶性程度更高的去势抵抗性前列腺癌(castration-resistance prostate cancer, CRPC)两种截然不同的发展阶段,其机制尚不明确。AR与CCAT2是否存在调控关系以及是否在其中发挥作用是本研究的切入点。本文采用雄激素依赖型与非依赖型的前列腺癌细胞研究模型LNCaP与DU145细胞系,研究发现了CCAT2与AR存在转录调控关系。首先,采用过表达与敲低的分子生物学研究策略,发现二者的RNA水平存在相互调控。在DU145细胞中,G型CCAT2激活AR mRNA水平到2.6倍,T型CCAT2抑制AR mRNA水平至0.2(P<0.05);在LNCap细胞中,G型CCAT2激活AR mRNA水平1.5倍,T型CCAT2对AR mRNA水平变化无显著意义(P<0.05)。在DU145细胞中过表达AR,CCAT2的表达量上升2.9倍(P<0.05);在LNCaP细胞中沉默AR的表达,CCAT2的表达水平下降至0.48(P<0.05)。报告基因分析结果显示,CCAT2对AR启动子相对活性影响与RNA水平改变相一致。由于CCAT2研究的缺乏,本文进一步研究了其与细胞活性以及对AR蛋白质水平的影响,数据显示与转录水平的结果基本一致。最后,本文初步分析了AR与CCAT2可能相关的靶基因,包括CTNNB1,MYC和TCF7L2,初步探讨可能的机制并验证了转录水平的发现。结果表明,在LNCaP细胞中G型CCAT2分子激活AR的转录,U型CCAT2无作用。在DU145细胞中,G型CCAT2激活 AR转录,U型CCAT2抑制AR的转录。在2个细胞系中,AR都激活CCAT2整体的转录活性,提示二者存在反馈调节机制。研究发现,CCAT2与AR的转录调控关系,为真核基因表达与调控的机制研究以及前列腺癌的发病机制与治疗提供了理论与实验数据。
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  泛素样蛋白UBQLN2通过抑制结肠癌Wnt信号通路发挥抑癌作用

  孙光源, 王晓元, 任艳丽, 尹洁, 胡智洁, 武雪亮, 薛军

  中国生物化学与分子生物学报. 2022, 38(8): 1078-1086. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.06.1656

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  结肠癌是一种危害人类健康的消化道肿瘤,结肠癌复杂的发病机制导致患者治疗效果不佳。泛素样蛋白质2(ubiquilin,UBQLN2)是泛素样蛋白质家族成员之一,参与调控细胞内蛋白质泛素化降解、内质网应激和溶酶体稳态,但是,其在结肠癌中的作用和机制目前尚不清楚。本研究旨在分析UBQLN2在结肠癌中的作用及其与经典促癌Wnt信号通路之间的关系。免疫组化和Western 印迹分析结果显示,UBQLN2在结肠癌组织和细胞中表达下调(P<0.05),UBQLN2与结肠癌转移以及临床分期呈显著负相关关系(P<0.05)。CCK-8和流式细胞术检测结果显示,抑制UBQLN2可促进结肠癌细胞增殖,抑制细胞凋亡(P<0.05)。免疫荧光和Western印迹结果显示,抑制UBQLN2可促进Bcl-2,抑制Bax表达,激活Wnt信号通路(P<0.05)。综上所述,泛素样蛋白UBQLN2通过抑制结肠癌细胞Wnt信号通路发挥抑癌作用。
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  异氟醚通过Nrf2/HO-1/ROS途径抑制缺氧引起肺动脉平滑肌细胞焦亡

  刘文志, 郭立平, 张倩璐

  中国生物化学与分子生物学报. 2022, 38(8): 1087-1097. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.07.1083

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  研究发现,异氟醚吸入麻醉可明显减轻由缺血-再灌注引起的肺动脉高压(PAH),提示其对肺循环功能有一定保护效应。肺动脉平滑肌细胞(PASMC)是肺动脉血管重塑和PAH发生的主要参与者,其结构改变和功能异常均可显著影响肺动脉高压病情进展。本研究探讨异氟醚对缺氧诱导的PASMC焦亡的影响及其调控机制,旨在为肺动脉高压治疗提供潜在分子靶点。PASMC于37 ℃、5％CO₂、3％O₂条件下静置培养24 h建立缺氧模型。RT-PCR和Western印迹等结果显示,缺氧致使PASMC内紅系衍生的核转录因子2(Nrf2)核转位减少,血红素加氧酶-1(HO-1)表达水平下调,而焦亡相关蛋白质,包括NOD样受体蛋白 3(NLRP3)、胱天蛋白酶 1(caspase-1)、凋亡相关斑点样蛋白(ASC)及消皮素D(GSDMD)等表达上调,活性氧(ROS)生成、胱天蛋白酶1活性和乳酸脱氢酶(LDH)释放水平升高,Hoechst/PI染色显示,焦亡孔洞增加。ELISA结果表明,IL-1β、IL-6、IL-18和TNF-α分泌增加(P＜0.05)。异氟醚处理可显著激活Nrf2/HO-1通路,缓解缺氧诱导的PASMC焦亡,并且ROS阻断剂NAC预处理肺动脉平滑肌细胞,可使异氟醚的抗焦亡效应更为明显。另外,Nrf2特异性siRNA(Nrf2 siRNA)、或HO-1抑制剂锌原卟啉(Znpp)处理肺动脉平滑肌细胞,异氟醚引起的ROS生成显著升高(P＜0. 05),且Nrf2 siRNA转染显著抵消了异氟醚的抗焦亡效应。综上,异氟醚可通过Nrf2/HO-1/ROS途径抑制缺氧引起的肺动脉平滑肌细胞焦亡。
技术与方法
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  人多能干细胞来源的肾定向分化平台的构建

  周冰蕊, 魏云亮, 梁婷, 何生, 冯志伟, 靳宁, 刘志贞, 赵虹, 侯淑琳, 于保锋, 解军

  中国生物化学与分子生物学报. 2022, 38(8): 1098-1105. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.07.1166

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  肾是一种重要的人体器官,具有多种生理功能。然而,全球范围内约有10%的人口患有肾疾病。因此,建立一种接近人体肾的结构与功能的模型进行肾疾病的研究是十分必要的。多能干细胞体外定向诱导分化技术的兴起,为再生医学和精准医学领域注入了新的动力。本研究通过在体外条件下模拟体内肾发育的过程,将人多能干细胞包括胚胎干细胞和诱导多能干细胞,通过体外定向诱导分化形成肾的祖细胞,进而建立肾的结构与功能单位:肾元。该研究通过激活WNT信号通路,同时抑制TGF-β信号通路,将人多能干细胞从多能态定向诱导至原条阶段。之后通过细胞自分化的能力使其发育至中间中胚层,再通过激活FGF信号通路,将其分化至肾祖细胞阶段。流式细胞检测结果显示,肾祖细胞占总细胞数的51.5%~61.9%。通过免疫荧光检测发现:分化得到的结构中包含肾小球足细胞、近端小管、远端小管等肾组织结构。该研究建立的肾体外分化方法,具有稳定性好、分化效率高、重复性好的特点。为研究人类肾的早期发育机制,肾疾病模型构建,以及药物筛选提供了一种新的方法。
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  SC-BPSO:肝癌分类中一种融合过滤器的二进制粒子群算法特征的选择方法

  周楠, 郑云

  中国生物化学与分子生物学报. 2022, 38(8): 1106-1116. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.05.1072

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  癌症的早期诊断能够显著提高癌症患者的存活率,在肝细胞癌患者中这种情况更加明显。机器学习是癌症分类中的有效工具。如何在复杂和高维的癌症数据集中,选择出低维度、高分类精度的特征子集是癌症分类的难题。本文提出了一种二阶段的特征选择方法SC-BPSO:通过组合Spearman相关系数和卡方独立检验作为过滤器的评价函数,设计了一种新型的过滤器方法——SC过滤器,再组合SC过滤器方法和基于二进制粒子群算法(BPSO)的包裹器方法,从而实现两阶段的特征选择。并应用在高维数据的癌症分类问题中,区分正常样本和肝细胞癌样本。首先,对来自美国国家生物信息中心(NCBI)和欧洲生物信息研究所(EBI)的130个肝组织microRNA序列数据(64肝细胞癌,66正常肝组织)进行预处理,使用MiRME算法从原始序列文件中提取microRNA的表达量、编辑水平和编辑后表达量3类特征。然后,调整SC-BPSO算法在肝细胞癌分类场景中的参数,选择出关键特征子集。最后,建立分类模型,预测结果,并与信息增益过滤器、信息增益率过滤器、BPSO包裹器特征选择算法选出的特征子集,使用相同参数的随机森林、支持向量机、决策树、KNN四种分类器分类,对比分类结果。使用SC-BPSO算法选择出的特征子集,分类准确率高达98.4%。研究结果表明,与另外3个特征选择算法相比,SC-BPSO算法能有效地找到尺寸较小和精度更高的特征子集。这对于少量样本高维数据的癌症分类问题可能具有重要意义。
教育与教学
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  半翻转生物化学教学模式对学生学业成绩和自我认知的影响

  任桂杰, 田克立, 曾季平, 张鹏举, 刘志方, 毕文祥, 田媛媛

  中国生物化学与分子生物学报. 2022, 38(8): 1117-1124. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.06.1041

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  “以学生为中心”的翻转课堂教学模式可以提高学生的学业成绩、改善认知和培养创新能力等,但对知识掌握的整体性、系统化和育人方面存在明显的不足;传统教学“以教师为中心”的教学理念却有着知识学习的系统化和育人方面的独特优势。我们结合了翻转课堂和传统教学各自的优点,在山东大学齐鲁医学院2020级口腔医学、药学和预防医学专业的生物化学教学中,引入了翻转课堂与传统教学相结合的半翻转课堂的教学模式,并以2019级的传统教学模式作为对照,对学生的学业成绩和自我认知情况的改善进行统计学分析。结果表明,采用半翻转课堂教学的学生成绩优于传统式教学(P<0.01);学生的自我认知能力在半翻转课堂教学实施前后有显著改善(P<0.01或P<0.05);该研究为医学院校的相关教学和研究工作提供参考。