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  • 中国生物化学与分子生物学报. 2023, 39(11): 0-0.
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  • 综述
  • 卢甲林, 袁萍, 孙军
    中国生物化学与分子生物学报. 2023, 39(11): 1515-1523. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2023.08.1095
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    自2015年溶瘤疱疹病毒T-VEC在美获批治疗恶性黑色素瘤后,医学界对于溶瘤病毒疗法的关注与日俱增。在对于非小细胞肺癌的治疗研究过程中,溶瘤病毒疗法同样占有一定地位。某些溶瘤病毒对非小细胞肺癌具有特异性靶向作用,在基因工程和蛋白质工程飞速发展的基础上,研究者们又设计出许多针对各种特异性位点的重组溶瘤病毒,进一步提高了溶瘤病毒的靶向性与溶瘤作用,以期能够缓解症状甚至治愈非小细胞肺癌患者。本文简介了溶瘤病毒的野生型和基因编辑型两大分类,及其如何实现特异性靶向和杀伤肿瘤细胞的溶瘤机制,重点介绍了溶瘤病毒单独应用治疗非小细胞肺癌,或联合化学疗法、免疫疗法,例如CAR-T细胞疗法、免疫检查点抑制剂等当前热点研究治疗非小细胞肺癌的研究进展,在此基础上总结分析其潜在的发展方向;同时对溶瘤病毒疗法学界关注度较高的靶向运输问题进行了归纳与讨论,指出以细胞外囊泡作为药物载体具有良好的发展潜力;最后结合现有基础与临床研究分析指出其现存的问题与未来的应用前景,以期拓展非小细胞肺癌治疗的新方法,使其不再局限于传统疗法。
  • 黄钧柳, 张昀, 崔晓杰
    中国生物化学与分子生物学报. 2023, 39(11): 1524-1533. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2023.05.1606
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    人端粒i-motif是由人端粒末端富含胞嘧啶(cytosine,C)的核酸序列形成的特殊高级结构,在端粒重复序列RNA(telomeric repeat-containing RNA,TERRA)转录调控、端粒功能维持和端粒酶活性抑制等方面发挥重要作用。端粒i-motif与多种癌症的发生密切相关,是癌症治疗的一个新靶点。相对于核酸G-四链体等高级结构,端粒i-motif稳定性较差,且受溶液pH、离子状态和拥挤环境等的影响,其在近中性的生理环境下能否稳定形成,长久以来存在争议。采用体外筛选的小分子配体特异性识别并稳定端粒i-motif,为探究该结构的生物学功能以及以端粒为靶点的癌症治疗提供了新策略,是目前的研究热点。但相对于其他核酸高级结构,目前所报道的端粒i-motif特异性配体分子仍较为匮乏。因此,本文将简要介绍i-motif结构的发现历程及其结构特征,并着重对体外环境下人端粒i-motif稳定性的影响因素,以及目前已报道的端粒i-motif配体分子及其生物学功能和调控机制等进行综述。文章内容将为近生理条件下端粒i-motif的结构研究和以其为靶点的特异性配体筛选提供基础,同时也为人端粒相关的癌症机制探究和治疗策略开发等提供思路与方向。
  • 翟天宇, 张灿, 赵琳
    中国生物化学与分子生物学报. 2023, 39(11): 1534-1542. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2023.10.1249
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    内质网是维持细胞稳态的重要细胞器之一,主要参与细胞内脂质合成、蛋白质折叠以及钙离子稳态等过程。创伤、缺血和缺氧等一系列病理变化会使内质网内蛋白质的折叠功能发生障碍,引发内质网应激(endoplasmic reticulum stress,ERS)。脊髓损伤(spinal cord injury,SCI)是一种常见的创伤性疾病,致残率极高,严重影响生活质量,临床上至今没有安全有效的方法。已有大量数据表明,ERS是导致SCI后细胞死亡和神经元功能障碍的重要病理变化之一,并与SCI后神经元的凋亡、自噬和炎症等信号通路存在密切联系,但ERS与SCI之间的分子机制尚未研究透彻,合理认识和探索ERS与SCI相关的潜在分子机制,可能是未来SCI治疗取得重大突破的前提。本文首先归纳了ERS相关基因的变化与SCI病理过程之间的关系,然后从未折叠蛋白反应(unfolded protein response,UPR)、内质网相关降解(ER-associated degradation,ERAD)和内质网自噬(endoplasmic reticulophagy,ER-phagy)等3种主要调节方式入手,分析了ERS与SCI后细胞凋亡、炎症、自噬信号通路之间的相互关系,最后总结了近几年研究中靶向ERS治疗SCI的相关药物及应用前景,这可能为靶向ERS途径治疗SCI提供理论依据,并对未来SCI后治疗策略的开发提供一些思路和启示。
  • 李祥亮, 王朝溪, 欧阳松应
    中国生物化学与分子生物学报. 2023, 39(11): 1543-1553. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2023.02.1596
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    布尼亚病毒分布广,传染性强,致死率高,是对全世界的公共卫生事业有重大影响的负链RNA病毒,开发疫苗和寻找药物是预防布尼亚病毒感染的关键。病毒的核蛋白(nucleoprotein,NP)是合成病毒RNA所必需的,其与病毒RNA结合形成核衣壳,参与病毒的组装与RNA转录,在病毒的增殖过程中发挥重要作用;此外,NP还具有B细胞和T细胞表位,能诱发细胞免疫和体液免疫,因此,NP是疫苗设计和药物开发的理想靶点。鉴于NP的丰度和特异性,NP也常用于病毒病的检测。目前,越来越多的布尼亚病毒NP结构及NP-RNA复合物的结构得以解析,研究者已经通过这些结构发现2个重要的抗病毒靶点,即NP的末端臂和RNA结合口袋。本文就布尼亚病毒NP的功能和三维结构以及NP作为抗病毒靶点的研究进展作一综述,以期为布尼亚病毒病的防治提供理论依据。
  • 白紫元, 张巧, 杨哲
    中国生物化学与分子生物学报. 2023, 39(11): 1554-1561. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2023.07.1613
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    近年来,随着对肿瘤生物学研究的不断深入,人们对复杂的肿瘤代谢重编程更新、更全面的认识。葡萄糖转运蛋白1(glucose transport protein-1,GLUT-1)在不同肿瘤细胞的质膜上有不同程度的过度表达,过表达的GLUT-1会使肿瘤细胞摄入更多的葡萄糖以重编程细胞的代谢模式,。同时,对肿瘤微环境的改变有着重要的影响。并且,在肿瘤中GLUT-1的调节是近年来关注的重点,目前,已报道的上游调控因子主要有PTEN基因编码的蛋白质(phosphatase and tension homolog deleted on chromosome ten, PTEN)、缺氧诱导因子(hypoxia inducible factor, HIF),GLUT-1还会通过影响p53和细胞致瘤基因(cellular-myelocytomatosis viral oncogene, c-Myc)通路等在肿瘤的发生与发展中发挥着重要的作用。本文主要综述GLUT-1的结构与功能、在肿瘤代谢重编程中通过转运不同底物对肿瘤的影响、GLUT-1的调节和目前针对GLUT-1的治疗等。同时,阐述了GLUT-1与肿瘤代谢重编程的研究现状,分析了当前存在的问题,旨在为抗肿瘤机制研究以及恶性肿瘤靶向治疗研究提供参考。
  • 刘雪莉, 胡雪峰
    中国生物化学与分子生物学报. 2023, 39(11): 1562-1568. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2023.05.1594
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    异种器官移植有望用于解决临床移植的器官供需失衡问题。猪具有的天然优势使其比非人灵长类动物更适合作为移植器官的供体。而猪器官移植后出现的一系列生物学障碍已被人们通过基因工程和药物抑制等手段克服。同时,基因工程技术的日渐成熟显著优化了异种移植适用猪的构建方案,推动了猪器官移植研究的发展。尽管猪器官异种移植真正进入临床实验阶段尚需时日,但近年来在少数脑死亡或重症患者身上进行的猪器官移植实验已展现出猪器官异种移植在解决临床移植器官供需失衡问题上的巨大应用前景。
  • 张改霞, 陈海震, 黄晶
    中国生物化学与分子生物学报. 2023, 39(11): 1569-1575. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2023.01.1493
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    β-Klotho(KLB)是Klotho蛋白家族中一员,主要分布在肝、脂肪、胰腺、大脑等器官和组织。KLB是一种单次跨膜蛋白质,也是成纤维细胞生长因子19/21(FGF19/21)靶向激活成纤维细胞生长因子受体(FGFRs)的关键的高亲和力共受体。KLB在FGF21/19-KLB-FGFRs通路中参与机体对血糖、脂质、体重、胆汁酸循环等物质能量的调节,参与多种组织器官中细胞增殖的调节。本文将对KLB的结构特征和分布,以及在FGF19/21-KLB-FGFRs通路中对物质能量的调节作用和肿瘤形成中的作用进行综述。
  • 研究论文
  • 吴苑, 黎祖鸣, 吴思仪, 陈剑坤, 李际强, 陈海, 蔡书宾
    中国生物化学与分子生物学报. 2023, 39(11): 1576-1587. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2023.09.1185
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    间歇性缺氧(intermittent hypoxia, IH)是阻塞性睡眠呼吸暂停综合征(obstructive sleep apnea, OSA)的重要病理生理特征,但其分子机制尚不明确。本研究旨在探讨内源性竞争RNA(competing endogenous RNA, ceRNA)调控网络在OSA 大鼠IH发生发展过程中的作用机制。通过缺氧和复氧循环构建OSA间歇性缺氧大鼠模型,对大鼠支气管组织进行circRNA和mRNA检测,分析筛选出230个上调和181个下调的circRNA,1 238个上调和608个下调的mRNA。对差异circRNA和mRNA进行基因本体论(Gene ontology, GO)和京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, KEGG)富集分析,结果提示其主要与代谢途径、PI3K-Akt信号途径相关。通过实时荧光定量法(quantitative real-time polymerase chain reaction, qRT-PCR)对关键circRNA(差异最大的前六个circRNA)进一步验证,chr9:52042693|52047844和chr4:64889575|64899587在支气管组织中的表达量与测序结果一致,用以进一步构建ceRNA调控网络。通过TargetScan和miRanda数据库,结合差异circRNA和mRNA的结果,鉴定4条潜在的ceRNA调控网络。通过qRT-PCR检测4条潜在ceRNA调控网络中的分子在支气管组织和肺组织中的表达,结果提示chr9:52042693|52047844-miR-351-5p-Pten这一调控网络表达与测序结果一致。上述结果表明,chr9:52042693|52047844-miR-351-5p-Pten可能通过ceRNA机制参与阻塞性睡眠呼吸暂停综合征的发生和发展。
  • 毕文旭, 张思钰, 李抒洋, 王薇, 陈学冉, 方志友
    中国生物化学与分子生物学报. 2023, 39(11): 1588-1597. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2023.10.1293
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    有丝分裂是真核生物进行细胞增殖的主要方式,染色体复制与准确分离对于有丝分裂的顺利进行至关重要。Supervillin是一种细胞膜与微丝肌动蛋白结合蛋白质,前期研究发现,其通过调控F-肌动蛋白、肌球蛋白II在细胞分裂过程中的皮层分布动态变化,从而保证肌动蛋白-肌动蛋白环组成收缩环并正确分布以及参与胞质分裂的最终完成,但不清楚在分裂中期是否有功能。Supervillin蛋白有多个剪接异构体,supervillin isoform 4 (SV4)是其中分子量最大的一种剪接异构体。本研究利用RNA干扰方法敲低SV4在细胞中的表达,通过实时显微成像、免疫荧光染色等技术,对细胞有丝分裂的动态进程及星极纺锤体形态进行了检测和观察,初步解析SV4调控细胞有丝分裂的潜在分子机制。结果显示,敲低SV4后细胞分裂异常:细胞有丝分裂从中期到后期退出的时间出现延迟(P<0.001),由中心体介导的微管动态组装异常,以及出现多极纺锤体的细胞数量增多2倍,中心体内的γ-微管蛋白信号减少(P<0.001)等。通过GST pull down和质谱鉴定实验,发现SV4与Aurora A相互结合,SV4调节有丝分裂期间细胞中Aurora A在中心体的定位与活化。综上所述,supervillin蛋白在细胞有丝分裂进程中发挥着重要作用,异构体SV4在分裂中期,通过与Aurora A激酶的相互作用并募集其在中心体的正确定位与激活,从而调节纺锤体的完整性维持以及γ-微管蛋白的募集,促进双极纺锤体的微管正确组装,保证染色体的准确分离和有丝分裂的顺利进行。
  • 余越, 王思月, 郭文通, 姚改芳, 张华, 胡康棣
    中国生物化学与分子生物学报. 2023, 39(11): 1598-1605. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2023.10.1110
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    番茄(Solanum lycopersicum)是全球范围内广受欢迎的蔬菜之一,由于其生长周期短、遗传背景清晰且易于分子操作,是研究果实成熟的经典模式植物。本文利用病毒诱导基因沉默技术(VIGS)构建SlWRKY53b基因沉默番茄果实,分析SlWRKY53b基因沉默后对番茄果实成熟进程的影响。研究发现,瞬时沉默SlWRKY53b,番茄果实的破色期延后,番茄果实中的叶绿素含量较高(P<0.05),类胡萝卜素的含量减少(P<0.05),色差结果表明 L*,a*和 b*值的差异和果实色泽变化一致。进一步研究表明,SlWRKY53b基因沉默番茄果实中的叶绿素降解相关基因(NYC1、PAO、PPH、SGR1)、类胡萝卜素合成相关基因(PSY1、PDS、ZDS)、乙烯合成途径相关基因(ACO1、ACS2、NOR、ACO3、E4、RIN)以及细胞壁降解相关基因(PG、EXP、CEL2)的表达量均显著下调(P<0.01)。相关性分析表明,SlWRKY53b的表达与叶绿素含量呈负相关,与类胡萝卜素含量以及成熟相关基因的表达量呈正相关。这些结果说明,在转录水平上抑制SlWRKY53b的表达,可以达到延缓番茄果实成熟的效果,表明SlWRKY53b在番茄果实成熟进程中发挥促进因子的作用。
  • 余佳, 宋玉, 万小青, 程莎, 徐应江, 骆衡
    中国生物化学与分子生物学报. 2023, 39(11): 1606-1619. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2023.09.1078
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    靶向AKT1抗癌药物的研发在多种癌症中被报道,但中药复方靶向AKT1的相关研究较少。本研究探讨了一种治疗胃病中药配方——复方胃痛胶囊,通过靶向AKT1在体内外发挥抗前列腺癌生长的作用。通过质谱、靶点预测及生物信息学分析发现,复方胃痛胶囊主要成分中有37种化合物成分具有抗癌活性,木兰花碱[(+)-Magnoflorine]、7-羟基香豆素(7-hydroxycoumarin)等6种成分可能是其抗前列腺癌的主要活性成分。MTT、ROS、细胞凋亡及细胞周期结果显示,复方胃痛胶囊对前列腺癌细胞具有显著的体外抑制作用(P<0.01),80 μg/mL浓度下PC3细胞生长抑制率达35%左右,上调ROS产生,并显著促进细胞凋亡(P<0.01)及G2/M期阻滞(P<0.01)。体内研究结果证实,该药物对皮下前列腺癌肿瘤形成有显著抑制作用(P<0.01)。PPI网络互作、生物信息学分析显示,AKT1、CCND1、ERS1、EGFR等靶点可能发挥核心作用。分子对接及细胞热稳定性结果证实,磷酸化的AKT是复方胃痛胶囊的作用靶点之一(P<0.01),且复方胃痛胶囊显著抑制pAKT(Ser473)表达。本研究证实,复方胃痛胶囊能在体内外抗前列腺癌生长,且可能通过靶向抑制pAKT(Ser473)发挥作用,并探讨了中药复方靶向AKT1治疗前列腺癌的可能性。
  • 王佳微, 曹利利, 丁雪婷, 田峰, 王春芳
    中国生物化学与分子生物学报. 2023, 39(11): 1620-1629. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2023.09.1203
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    牙髓炎和根尖周炎是口腔科目前较为常见的2种疾病,现有的治疗方案主要包括根管治疗和牙髓血运重建,能有效控制住炎症进而保存患牙,然而同时也会导致牙髓组织的永久失活,发生结构故障和继发感染。近年来,结合干细胞和生物材料等的组织工程技术使牙髓再生的研究逐渐进入人们的视野,其中从恒牙或乳牙中分离的牙髓间充质干细胞(dental pulp stem cells, DPSCs),因其多向分化和高增殖等特性已成为牙本质或者髓样组织再生的重要的干细胞来源。但是由于干细胞不能高效募集到损伤区域,影响受损区的活细胞数量和存活时间,显著降低了其应用疗效,因此,需要提高牙髓干细胞的迁移和增殖能力,本研究旨在探讨微核糖核酸31(microRNA-31, miR-31)能否有效提高DPSCs的增殖迁移能力。通过组织块酶消化法从牙髓组织中成功分离培养了DPSCs,比较了分别取自健康牙与炎症牙的牙髓组织和DPSCs中 miR-31水平的差异,利用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)技术检测的结果显示,与健康牙比较,炎症牙来源的牙髓组织和DPSCs中 miR-31 表达水平明显降低(P<0.05)。干扰和过表达DPSCs中的miR-31表达,具体分为NC组、miR-31 agomir(过表达)组和miR-31 antagomir(抑制剂)3个组,RTq-PCR 结果显示,其转染成功(P<0.001)。CCK-8、细胞划痕以及Transwell迁移结果表明,与对照组相比,过表达miR-31成功提高了牙髓干细胞的增殖和迁移能力(P<0.05),且进一步通过 Western印迹结果发现,过表达miR-31后增殖关键蛋白质增殖抗原(Ki67)、增殖细胞核抗原(proliferating cell nuclear antigen, PCNA)以及迁移关键蛋白质CXC趋化因子受体4型(CXC chemokine receptor type 4, CXCR4)、基质金属蛋白酶2(matrix metalloproteinase2, MMP2)的蛋白质水平均显著升高(P<0.05)。本研究表明,miR-31能有效提高DPSCs的增殖迁移能力,以期为DPSCs更好应用于再生医学提供了有力的理论支持。
  • 周文淼, 王红霞, 刘昆梅, 刘菁, 屈昱良, 郭乐
    中国生物化学与分子生物学报. 2023, 39(11): 1630-1637. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2023.09.1219
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    既往研究发现,SMAD 特异性 E3 泛素蛋白连接酶 1(SMAD specific E3 ubiquitin protein ligase 1,SMURF1)通过其E3泛素连接酶活性介导自噬进程,然而SMURF1的泛素化底物蛋白质仍有待进一步挖掘。本文利用免疫共沉淀(Co-IP)联合蛋白质谱分析捕获并鉴定THP-1细胞中SMURF1的相互作用蛋白质集合物,发现在THP-1细胞中SMURF1可与222种蛋白质物理性结合,RNA腺苷脱氨酶 1(adenosine deaminase acting on RNA 1,ADAR1)具有较高的肽段结合分数。构建SMURF1过表达载体并转染到HEK-293T细胞中,Co-IP和Western印迹检测验证外源性SMURF1与内源性ADAR1存在相互作用。qRT-PCR 和Western印迹检测结果显示,在HEK-293T细胞中过表达SMURF1后ADAR1 mRNA水平差异无统计学意义、蛋白质水平明显降低(P<0.05)。用放线菌酮(CHX)分别处理正常和过表达SMURF1的HEK-293T细胞,Western印迹检测显示,过表达SMURF1后ADAR1的半衰期缩短(P<0.05)。进一步在HEK-293T细胞中共转染泛素(Ub)过表达载体和SMURF1过表达载体,通过Co-IP和Western印迹检测结果证实,过表达SMURF1后ADAR1的多聚泛素化水平显著增加(P<0.05)。在蛋白酶体抑制剂(MG132)作用后,Western印迹检测结果表明,蛋白酶体降解途径受抑制后SMURF1对ADAR1的负调控作用减弱(P<0.05)。本研究表明,SMURF1可以与ADAR1相互作用,催化ADAR1的多聚泛素化修饰并介导其蛋白酶体途径降解,为探索SMURF1通过影响ADAR1蛋白质稳定性而具备的多种生物学功能提供理论基础。
  • 夏侯志楷, 韩君
    中国生物化学与分子生物学报. 2023, 39(11): 1638-1649. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2023.09.1237
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    溃疡性结肠炎(ulcerative colitis, UC)是一种以肠道黏膜慢性炎症为特征的疾病,其具体发病机制尚未完全明确。制刺猬皮作为中药,在治疗便血和痔疮方面已展现出良好的抗炎效果。然而,其对溃疡性结肠炎的治疗作用尚待深入研究。本研究旨在探索制刺猬皮水提取物对葡聚糖硫酸钠盐(dextran sulfate sodium salt, DSS)诱导的小鼠溃疡性结肠炎的保护效果及其可能的作用机制。通过给小鼠提供含3% DSS的饮用水,成功模拟出溃疡性结肠炎的病理变化。HE染色结果揭示,制刺猬皮水提取物可以显著减轻DSS引起的结肠损伤。转录物组测序结果鉴别出10个关键的炎症相关基因(IL-6、CSF2、TNF、IL10、IFN-γ、CXCL1、CXCL2、CXCL5、CXCL9、CXCL10),通过qRT-PCR和Western印迹检测验证,这些基因在制刺猬皮水提取物作用下均显著下调(P<0.05)。IF结果进一步表明,制刺猬皮水提取物能够降低DSS诱导的结肠中M1型巨噬细胞比例的增加。利用单细胞测序,深入挖掘了不同细胞类型之间的通讯关系,尤其揭示了M1型巨噬细胞和成纤维细胞间的交流特别强烈。随后的qRT-PCR和Western印迹检测结果显示,制刺猬皮水提取物能够显著降低DSS引发的结肠组织纤维化相关基因的表达(P<0.05)。本研究结果表明,制刺猬皮水提取物通过抑制M1型巨噬细胞极化,降低炎性因子的表达,以及阻止M1型巨噬细胞与成纤维细胞的强烈交流,从而对DSS诱导的溃疡性结肠炎产生保护效果。这些发现不仅揭示了制刺猬皮水提取物对结肠炎的治疗机制,也为其在临床中的应用提供了新的理论基础。
  • 教育与教学
  • 赖德华, 李莲, 时光, 刘峰
    中国生物化学与分子生物学报. 2023, 39(11): 1650-1658. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2023.08.1142
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    生物化学是生命科学的基础学科之一,在生物学本科教学中占据重要地位。但生物化学课程体系庞大、内容知识点众多;如何提高学生的学习兴趣、有效提升教学效果、积极推进课程建设是众多生物化学教师面临的重要难题。这里笔者提出了“实事求是的立体化教学理念(FACT)”,以本院生物化学课程建设为例,分析该教学理念的内涵和实践。“立体化”来源于生物手性分子“看似相同、实则各异”的灵感,不仅体现了各个高校需要根据自身实际情况、实事求是地进行课程建设,形成鲜明的特色;同时也强调从多维度构建课程建设体系。笔者将该理念中蕴含的形式(form)、角度(angle)、内容(content)和团队(team)的“立体化”概念全方位地进行介绍,从授课方式、第二课堂、知识点逻辑、课程思政和团队建设等方面进行深入分析,希望对同行教师进行生物化学的课程建设具有一定的借鉴意义。