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    综述
  • 赵亚楠, 陈成
    中国生物化学与分子生物学报. 2023, 39(2): 165-173. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.05.1121
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    鞘脂(sphingolipids)是生物细胞中最主要的膜脂之一,同时也作为信号分子介导细胞生长、增殖、迁移及死亡等重要的生理反应,异常鞘脂代谢经常与心血管疾病、糖尿病、癌症、神经变性病以及自身免疫性疾病等相关。丝氨酸棕榈酰转移酶(serine palmitoyltransferase,SPT)及其复合物是鞘脂从头合成途径的起始酶和关键酶,催化L-丝氨酸与棕榈酰辅酶A缩合形成3-酮二氢鞘氨醇,之后再经过一系列反应生成神经酰胺和其它重要的鞘脂,在鞘脂代谢和稳态调节方面发挥重要作用。本文基于国内外对SPT的研究,综述了SPT的构型、活性位点、底物结合位点等关键的结构信息,尤其近2年的研究发现,SPT是一种组成极其复杂的酶,各个亚基之间存在错综复杂的相互作用和高度调控。SPT具有重要的生物学功能,包括参与胚胎发育、调节内环境稳态、诱导细胞凋亡和参与机体免疫调节等。SPT还可以通过调节酶活性影响鞘脂代谢,进而影响血管疾病和肿瘤的发生发展,并有潜力成为肿瘤诊断和治疗的关键分子。此外,SPT突变体与神经变性病密切相关,本文着重介绍了遗传性感觉与自主神经病变1型(hereditary sensory and autonomic neuropathy type 1,HSAN1)和早发性肌萎缩侧索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis,ALS)的病变机制及最新的治疗手段,为深入了解该酶及其参与的鞘脂代谢提供理论参考,同时也为今后的功能研究和药物研发奠定基础。
  • 张仙宏, 张思雨, 李乐
    中国生物化学与分子生物学报. 2023, 39(2): 174-188. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.06.1105
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    肿瘤的发生发展不仅取决于基因的突变或缺失,还随着肿瘤细胞的代谢重塑或异常改变而发生改变。在营养缺乏的条件下,肿瘤细胞的代谢重编程赋予癌细胞快速增殖的能力。其中,氨基酸代谢重编程是肿瘤代谢异常改变的重要特征之一。研究发现,氨基酸不仅能够作为氮供体为肿瘤细胞的增殖、侵袭和免疫逃逸过程提供核苷酸等生物大分子的合成原料,而且还是肿瘤微环境中免疫细胞活化和发挥抗肿瘤作用的重要代谢物质。氨基酸代谢的异常改变与肿瘤的发生发展和肿瘤免疫密切相关,其代谢途径中的部分关键蛋白质或关键酶可作为肿瘤诊断和治疗的生物标志物。因此,本文围绕氨基酸转运体对癌细胞增殖的影响和肿瘤代谢循环过程中的谷氨酰胺、天冬酰胺、丝氨酸和甘氨酸等氨基酸代谢的异常改变进行总结,介绍了氨基酸代谢与肿瘤细胞mTOR信号通路、肿瘤微环境和免疫细胞功能的相关性,对靶向氨基酸代谢的肿瘤治疗药物进行了分析和展望。期望该工作为深入了解氨基酸代谢对肿瘤发生发展的调控及其可能存在的肿瘤治疗靶点提供有用的参考。
  • 王建辉, 吴东颖, 郭小刚
    中国生物化学与分子生物学报. 2023, 39(2): 189-195. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.06.1117
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    随着人口老龄化加剧,衰老及其衰老相关疾病已成为影响生活质量的关键问题。近年来,研究发现干细胞具有抑制炎症、调节免疫反应、预防细胞凋亡、替换和促进受损部位修复等功能。但证据表明,干细胞治疗的效果主要来自干细胞分泌的外泌体。外泌体是由内吞膜衍生而来的纳米级囊泡,包含脂质、蛋白质、核酸和代谢产物等活性物质,是细胞与细胞间通讯的主要参与者。外泌体可以将生物活性物质转移至靶细胞,从而引起靶细胞的表型改变,进而调节器官的修复和再生。表型改变包括防止受体细胞凋亡、诱导靶细胞增殖、刺激免疫调节反应、减小靶细胞氧化应激以及增强氧供应。本文简述了外泌体的生物发生、分泌以及信号传导过程,并重点讨论了在基础研究和临床应用中,不同干细胞来源的外泌体对皮肤衰老和衰老相关疾病(例如心血管疾病、骨关节炎、骨质疏松、阿尔兹海默症)的影响。尽管干细胞外泌体的临床应用仍然存在问题,但它从基础研究到临床应用的前景仍然值得探索,这对于延缓衰老和治疗衰老相关疾病具有重要意义。
  • 高琪, 王淑珍
    中国生物化学与分子生物学报. 2023, 39(2): 196-203. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.06.1086
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    细胞正常生理或病理过程中均伴随着活性氧(ROS)和活性氮(RNS)的产生,引起蛋白质半胱氨酸发生氧化翻译后修饰。亚磺酰化是氧化翻译后修饰中的一种,指ROS将蛋白质的巯基氧化成亚磺酰基(R-SOH)的过程,广泛存在于多种物种中。亚磺酰化修饰蛋白质的捕获、富集和修饰位点的确定目前仍极具挑战性。半胱氨酸亚磺酰化的检测方法主要包括基于转录因子Yap1和基于小分子化合物dimedone或bicyclo[6.1.0]nonyne的分子探针。在此基础上,研究人员通过偶联生物素等标签分子又设计出了更多便于富集亚磺酰化蛋白质的衍生物探针。将亚磺酰化蛋白质捕获和富集后,与LC-MS/MS等质谱分析技术联用,则可确定发生亚磺酰化修饰的半胱氨酸位点。近几年的研究表明,细胞信号通路中的许多蛋白质或酶都会发生亚磺酰化修饰,调控蛋白质功能、稳定性或催化活性,从而引起下游信号通路或代谢过程的变化,进而影响机体生理或病理状态。随着对蛋白质亚磺酰化修饰的深入研究,越来越多疾病的发生发展新机制被发现,靶向该修饰有望为疾病治疗提供新的策略。本文从蛋白质氧化修饰的过程和亚磺酰化修饰检测的方法入手进行阐述,总结了近几年亚磺酰化修饰在生理与病理过程中的研究进展和在癌症治疗中的应用。
  • 廖粤生, 白莉莉, 刘洪武
    中国生物化学与分子生物学报. 2023, 39(2): 204-211. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.06.1087
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    慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease, COPD)是一种以持续存在的呼吸道症状和气流受限为主要特征的、常见的、可预防和治疗的慢性气道疾病。目前,我国COPD的患病率仍呈不断增长的趋势,已成为仅次于高血压、糖尿病的中国第三大常见慢性病,给患者家庭和国家卫生系统带来巨大的负担。研究证实,肺部炎症、肺细胞衰老、肺线粒体功能障碍和肺代谢失调是COPD发生与发展的主要病理原因,腺苷酸活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase, AMPK)可以改善肺部炎症反应、延缓肺细胞衰老、纠正肺线粒体功能障碍及调节肺细胞代谢紊乱。但就目前而言,通过运动手段上调AMPK的表达防治COPD的潜在机制仍不清楚。因此,通过中国知网(CNKI)、PubMed、Web of Science、WHO等官网与数据库,检索并梳理相关文献资料,综述COPD的发病机制、运动对AMPK表达的影响及运动介导AMPK防治COPD的可能机制,以期为COPD提供新的治疗靶点。
  • 刘迪, 冯连杰, 梁卫红
    中国生物化学与分子生物学报. 2023, 39(2): 212-221. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.07.1088
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    水稻是最重要的粮食作物之一,其产量对世界粮食安全影响巨大。提高水稻的产量是育种的永恒主题,也是解决全球人口迅速增长和耕地面积持续下降矛盾的迫切需求。水稻粒型是决定其单株产量的主要因素之一,是受多基因控制的能够稳定遗传的数量性状,由籽粒的粒长、粒宽和粒厚共同决定。籽粒大小由调控母体组织和合子的信号协同控制,与颖壳细胞的增殖和扩张、胚乳的生长发育密切相关。近年来,基于图位克隆和全基因组关联分析技术的发展,对粒型调控机制的的遗传研究逐步深入。大量粒型相关数量性状位点(quantitative trait locus, QTL)被确定,许多粒型相关基因被克隆并进行了功能解析,这些基因大多表现为一因多效,与其他粒型基因共同协调表达,进而构成调控网络。鉴定和解析水稻粒型调控的遗传和分子机制,能为水稻分子设计育种提供新的思路。本文从胚乳发育和颖壳发育视角,概述了水稻籽粒发育的基本过程,以及粒型相关QTL的研究现状,聚焦于近来取得较大进展的G蛋白信号通路、促分裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK)级联、泛素-蛋白酶体途径以及miRNA相关通路在水稻粒型调控中的功能,梳理了水稻粒型调控分子网络,并就水稻粒型遗传研究中的前景和存在的主要问题进行了展望和分析,旨在为水稻的定向遗传改良和分子设计育种研究提供参考。
  • 王振, 张乐, 张钰哲
    中国生物化学与分子生物学报. 2023, 39(2): 222-233. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.06.1082
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    环状RNA(circular RNA,circRNA)是一类由反向剪切形成的单链共价闭合RNA分子,可通过吸附微RNA(microRNA,miRNA),结合RNA结合蛋白(RNA-binding protein,RBP),以及调控基因表达调控多种生命活动。此外,circRNA还能进行翻译活动,并被认为是一种有前景的生物标志物。N6-甲基腺嘌呤(N6-methyladenosine,m6A)为真核生物中广泛存在且最为常见的RNA修饰方式,通过m6A甲基转移酶(writers)、m6A去甲基化酶(erasers)和m6A识别蛋白(readers)3类调控因子发挥功能。近期的研究发现,m6A除了能在mRNA中发挥的作用外,对circRNA也具有调控作用。m6A修饰可调控circRNA的表达、稳定性、胞质转移、翻译及逃避非特异性免疫,已经被报道可以在直结肠癌、肝癌、非小细胞肺癌、宫颈癌、乳腺癌、骨肉瘤、下咽鳞状细胞癌、胰腺导管腺癌、胃癌等肿瘤中发挥作用。此外,m6A修饰还可以调控免疫反应。本文梳理了基于circRNA的m6A修饰的调控机制,阐述了m6A修饰circRNA在多种肿瘤及免疫反应中的调控作用,讨论了m6A修饰circRNA对免疫反应的影响,以及m6A修饰可能通过多种方式增强circRNA作为生物标志物的潜力,并且为将来临床基于circRNA的m6A修饰对疾病的诊断、治疗及预后提出了新视角。
  • 研究论文
  • 王筝, 沈晓华, 朱佳
    中国生物化学与分子生物学报. 2023, 39(2): 234-243. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.12.1467
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    铅 (Pb) 毒性是影响全球数百万人的公共卫生问题,临床研究发现脑膜瘤的重要危险因素是铅暴露。同时在脑膜瘤患者体内常能发现由NF2基因编码的Merlin蛋白缺失。但是铅暴露如何调节脑膜瘤细胞的发生发展目前研究仍无定论。本研究旨在分析铅暴露对脑膜瘤细胞的增殖、细胞体积、迁移侵袭能力的影响以及其潜在分子机制。结果显示,醋酸铅可抑制脑膜瘤细胞IOMM-Lee的Merlin蛋白表达、促进细胞的增殖和迁移侵袭能力、mTOR分子磷酸化增加,而Merlin蛋白外源过表达则可逆转醋酸铅介导的细胞增殖迁移侵袭能力增加、 mTOR磷酸化分子增加。该结果提示, 铅暴露可通过Merlin-mTOR信号通路促进脑膜瘤细胞IOMM-Lee的增殖和迁移侵袭。
  • 许冬梅, 郭晶晶, 任慧敏, 赵雪滢, 刘玉芬, 刘鹏, 赵文阁
    中国生物化学与分子生物学报. 2023, 39(2): 244-258. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.12.1452
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    黑龙江林蛙(Rana amurensis)在东北地区森林生态系统保护中发挥重要作用,同时又具有很高经济价值。瘦素受体(leptin receptor,LEPR)属于I类细胞因子受体超家族成员,是调节能量代谢、调控免疫应答的关键因子。为研究LEPR基因在嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila,Ah)感染中的作用,利用RT-PCR方法克隆黑龙江林蛙LEPR完整编码区,并对序列进行生物信息学分析;构建Ah感染的黑龙江林蛙炎症模型,通过qRT-PCR、免疫组织化学染色和Western印迹等方法,对LEPR在生理状态下及感染状态下不同组织的表达进行动态检测。结果显示,LEPR基因读码框含3 408bp,共编码1 135个氨基酸,其在黑龙江林蛙多个组织中均有表达,心血管表达量最低。在Ah感染下心、肝、脾、肾、皮肤、肌肉和胃LEPR mRNA均在72 h达到表达量峰值(P<0.05),肺组织在8 h达到峰值(P<0.05)。免疫组织化学和Western 印迹显示,肝、脾、皮肤和胃之间LEPR表达量差异不显著(P>0.05);脾和皮肤在不同感染时间表达量从高到低为:72 h>对照>36 h,胃在36 h表达量最低(P<0.05)。综上所述,本研究成功克隆了LEPR基因,推断该基因参与了机体的感染过程,为进一步探究LEPR在两栖类的生物学功能奠定基础。
  • 方倩倩, 陈浩, 廖馨源, 林忠辉
    中国生物化学与分子生物学报. 2023, 39(2): 259-268. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.12.1482
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    限制-修饰系统(RMS)是细菌为了防御外来DNA入侵而进化产生的一种保护机制。RMS系统可分为I型、II型、III型和IV型。Asc I是一种II型限制性核酸内切酶,能识别8-bp DNA基序。尽管Asc I已经被广泛应用于分子克隆研究中,然而目前尚无关于Asc I蛋白质的表达、纯化以及结构机制等方面的研究报道。本研究基于大肠杆菌重组表达体系建立了Asc I重组蛋白质的高效表达和纯化方法,从每升细菌培养物中可获得约2.5 mg纯度大于95%的Asc I蛋白质。进一步的酶学性质研究表明,Asc I酶切反应的最适温度是37℃,最适pH为7.5~8.5,反应依赖于Mg2+和Mn2+等二价金属离子。基于小角X射线散射(SAXS)分析技术,我们还建立了Asc I蛋白质及其与底物DNA复合物在溶液状态下的三维空间模型,并结合点突变对该模型进行了验证。总之,本研究对Asc I蛋白质的重组表达、纯化、酶活性质以及结构机制进行了比较系统地研究,为了解RMS系统的工作机制提供了结构基础,同时也为Asc I作为分子克隆工具酶的进一步开发和改造提供了理论依据。
  • 朱睿安, 李朝英, 姜颖
    中国生物化学与分子生物学报. 2023, 39(2): 269-276. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.12.1453
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    肝细胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)严重危害着人类健康。尽管大量研究表明,在HCC早期进行手术切除可提高患者的生存率,但其高复发率仍然阻碍着治疗进程。本研究分析蛋白质组学数据发现。脯氨酰-4-羟化酶亚基α-2(prolyl 4-hydroxylase subunit α-2, P4HA2)在早期HCC组织中高表达,Kaplan-Meier曲线、Cox比例风险回归模型(cox regression model)证明,P4HA2高表达的早期肝癌患者预后较差,且P4HA2可作为患者预后的独立预测因子。通过敲低或过表达实验发现,P4HA2明显促进肿瘤细胞的增殖、迁移等恶性生物学行为。敲低P4HA2激活了由肌醇需要酶1α(inositol-requiring enzyme 1α, IRE1α)介导的促凋亡非折叠蛋白反应(unfolded protein response, UPR)。以上结果表明,P4HA2可能通过调节内质网稳态来调控肝癌细胞凋亡,P4HA2有望成为HCC潜在的治疗靶点。
  • 程小容, 史圣锐, 朱米, 何金鑫, 古少鹏
    中国生物化学与分子生物学报. 2023, 39(2): 277-284. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.12.1418
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    基于纳米抗体(nanobody,Nb)的免疫磁珠,因其独特的性能在免疫检测、细胞分离、生物大分子纯化等领域受到广泛关注。但目前国内外缺乏对基于Nb与生物源性磁颗粒(bacterial magnetic particles,BMPs)和化学合成的磁颗粒(magnetic particles,MPs)构建的免疫磁珠性能差异的研究。本研究以3-苯氧基苯甲酸(3-phenoxybenzoic acid,3-PBA)Nb作为研究对象,通过基因工程技术在其C-端引入半胱氨酸(cysteine,Cys),获得Nb-6His-Cys重组蛋白质。利用双功能交联试剂3-(2-吡啶二巯基)丙酸N-羟基琥珀酰亚胺酯(N-succinimidyl-3-(2-pyridyldithiol)propionate,SPDP)将Nb-6His-Cys分别与BMPs和MPs进行偶联获得免疫磁珠,评价2种免疫磁珠的性能差异。结果表明,SPDP能够分别将Nb-6His-Cys定向固定在BMPs和MPs表面上;磁珠表征发现,BMP-Nb的水合粒径、电位和分散性均优于MP-Nb(BMP-Nb的水合粒径为68.43±24.54,电位-27.89 mV,分散性0.57;MP-Nb的水合粒径为27.31±5.28,电位- 26.12 mV,分散性0.44);通过差值法计算发现,BMPs可展示更多的Nb-Cys(1 mg的BMPs上能够展示697±16 μg 3-PBA Nb-Cys,1 mg的MPs上能够展示569±18 μg 3-PBA Nb-Cys)。综上研究表明,Nb和BMPs构建的免疫磁珠性能优于Nb和MPs构建的免疫磁珠,本实验为合理选择免疫磁珠检测方法提供了理论依据,为实现3-PBA的环境快速检测提供物质支撑。
  • 徐华, 买尔哈巴·阿不力孜, 赵婉竹, 何丽娟
    中国生物化学与分子生物学报. 2023, 39(2): 285-294. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.12.1652
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    近年来研究表明,长期大量吸烟可致睾丸出现不可逆性损伤进而出现精子发生受阻,凋亡信号通路在其中发挥着关键作用,其分子调控机制仍有待深入研究。本研究旨在探讨miRNA-138-5p在香烟烟雾所致小鼠睾丸支持细胞TM4细胞(正常小鼠睾丸Sertoli细胞)损伤中的靶向调控机制。MTT法、乳酸脱氢酶法和TUNEL法结果显示,CSE干预后的TM4细胞存活率显著降低(P<0.05),细胞毒性显著增加(P<0.05),细胞凋亡率显著增加(P<0.05);RT-PCR和Western印迹结果证明,10% CSE干预TM4细胞后,凋亡前体基因p53、促凋亡基因Bak和胱天蛋白酶3(caspase-3)的mRNA和蛋白质表达水平显著上调(P<0.05);在TM4细胞中转染 miRNA-138-5p 过表达质粒后同样进行CSE干预,结果显示,支持细胞存活率较转染前显著升高(P<0.05),凋亡阳性细胞数较转染前显著降低(P<0.05),凋亡前体p53基因、促凋亡基因Bak和Caspase-3的mRNA和蛋白质表达较转染前显著下调(P<0.05);沉默miRNA-138-5p后,Bak、胱天蛋白酶3的mRNA和蛋白质表达水平显著增加(P<0.05);在线数据库分析显示,miRNA-138-5p 与胱天蛋白酶3具有较高的匹配预测值,双荧光素酶报告基因结果显示,Bak未结合至miRNA-138-5p,而胱天蛋白酶3可以靶向结合至miRNA-138-5p。以上结果提示,miRNA-138-5p可靶向调控胱天蛋白酶3,减缓吸烟所致睾丸支持细胞凋亡,具有支持细胞的保护作用。
  • 李洁, 刘诺亚, 宋玉竹, 张金阳, 韩芹芹
    中国生物化学与分子生物学报. 2023, 39(2): 295-302. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.12.1382
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    赭曲霉毒素A (Ochratoxin A, OTA)是食品中常见致癌性生物毒素,对人类和动物的健康造成威胁。基于新型的荧光硫和氮掺杂的碳点(S-N-CDs),并用特异性识别OTA的适配体修饰,建立了一种用于检测赭曲霉毒素的无淬灭剂的适配体传感器。S-N-CDs通过L-半胱氨酸的水热处理合成。当OTA存在于传感系统中时,CDs对OTA有敏化作用,并形成一个更大的共轭系统,导致荧光增强。通过计算传感器的荧光值变化,可得到传感系统中OTA的浓度。这种高灵敏度的基于荧光的检测方法的检测限为4 ng/mL,线性反应范围为4~1 000 ng/mL,在特异性分析中P<0.01,具有良好的特异性,可用于红酒样品的检测,回收率在80%~96%之间。这项研究成功地开发了一种新型适配体传感器,为快速检测OTA提供了一种有效的方法,也为检测各种生物分析物提供了一种可靠的基于适配体的技术。
  • 技术与方法
  • 胡梦, 李慧敏, 唐轶, 王煜, 陈鹏辉
    中国生物化学与分子生物学报. 2023, 39(2): 303-310. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.12.1389
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    RNA 5-甲基胞嘧啶(m5C) 修饰在许多生物过程中发挥重要的作用,对m5C位点的准确识别有助于更好地理解其生物学功能,所以识别m5C甲基化位点十分必要。尽管已发展了多种识别m5C甲基化位点的机器学习方法,但预测能力仍有待提高。本文基于双向长短时记忆网络和注意力机制,提出了一种预测RNA m5C甲基化位点的深度学习算法。用该方法在人、小鼠、酿酒酵母和拟南芥共4种生物的RNA m5C数据集上进行实验,m5C位点预测AUC值分别达到92.5%、99.7%、93.6%和86.5%。与现有预测方法相比,该方法具有较好的预测性能,并且具有更优的泛化能力,为RNA m5C甲基化位点预测提供了一种新方法。
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  • 朱佳
    中国生物化学与分子生物学报. 2023, 39(2): 311-311.
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