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• 2023年, 39卷, 第6期
  刊出日期：2023-06-20

    

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  综述
  研究论文
  技术与方法
  特约教育与教学
  
  

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综述
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  群体感应QseB/QseC系统对外界环境变化的响应机制

  焦建璐, 莫日根

  中国生物化学与分子生物学报. 2023, 39(6): 759-768. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.09.1277

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  细菌群体感应(quorum sensing, QS)是一种细菌种群之间和与环境之间的相互作用机制,不仅可以评估其自身物种的种群密度,还可以评估给定环境中其他细菌物种的种群密度,是维持细菌感知并响应环境变化的重要协调途径。编码鞭毛表达和组装以及运动性的基因是潜在的毒力相关因子,受细菌种群密度调节,利用群体感应激活。QseB/QseC双组分系统是参与鞭毛和运动基因调节的群体感应调节级联反应的一个重要组成部分。本文综述了细菌群体感应系统的种类及其作用,将近年来有关QseB/QseC双组分系统介导的群体感应系统结构功能、QseB/QseC信号转导调控机制以及QseB/QseC双组分系统在调控细菌致病性、生物膜形成、鞭毛运动性等方面所发挥的作用进行整理、归纳和总结,并对目前研究不足的地方作出了展望,希望能找出下一个研究的方向。对QseB/QseC信号系统介导的群体感应机制的深入研究,不仅为解决细菌耐药及致病机制等问题提供新思路,还可能为开发疫苗和药物提供新靶点。
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  线粒体在铁死亡中的形态特征和作用

  刘磊, 贾少晗, 于鹏

  中国生物化学与分子生物学报. 2023, 39(6): 769-777. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.09.1282

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  铁死亡是铁依赖性的脂质过氧化作用驱动的一种独特的细胞死亡方式。与细胞凋亡、自噬性程序性细胞死亡和细胞焦亡等细胞死亡方式不同,铁死亡的主要特征是线粒体形态的改变,包括线粒体膜变得致密并伴随体积变小,以及外膜破裂和线粒体嵴的减少或消失。线粒体作为细胞代谢的核心,是铁代谢、脂质代谢和能量代谢中的重要细胞器。但是,线粒体如何参与铁死亡并在其进程中发挥怎样的作用仍存在争议。本文综述了现有对铁死亡发生和防御机制的认识,并且对线粒体在铁死亡进程中的促进和抑制作用进行了描述和分析,包括线粒体三羧酸循环和糖酵解、线粒体活性氧、线粒体脂质代谢对铁死亡的积极驱动过程,以及通过线粒体铁蛋白、线粒体二氢乳酸脱氢酶等分子对线粒体脂质过氧化物解毒并抑制铁死亡的作用机制。最后补充说明了其他涉及铁死亡的线粒体分子调控机制。本文通过综述线粒体在铁死亡进程中的最新研究进展,旨在对深入了解铁死亡中线粒体的功能及其对铁死亡发生发展的作用机制,为细胞生物学基础研究及临床相关疾病的研究提供理论依据和参考。
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  白细胞介素-6在骨骼肌质量调节中的作用

  李想, 崔迪, 邱守涛

  中国生物化学与分子生物学报. 2023, 39(6): 778-788. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.09.1245

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  白细胞介素-6 (interleukin-6,IL-6)是一种多效性细胞因子参与机体免疫应答,并在不同器官、组织及细胞中发挥生物调节作用。IL-6具有抗炎和促炎的双重效应,在受到病原体感染发病的初期,机体内IL-6发挥抗炎作用,其水平在机体内适度升高,抵御机体炎症、维持机体内部稳态;但IL-6大量释放可造成过度炎症,引发机体的其他病理变化。而IL-6在调控骨骼肌质量方面亦有刺激骨骼肌蛋白质合成与降解的双重效应。骨骼肌作为机体重要的运动及代谢器官,也是IL-6的关键靶向之一。一方面,IL-6在应激骨骼肌的诱导和瞬时表达通过自分泌或旁分泌作用下,参与调节肌卫星细胞增殖、分化,介导骨骼肌生成与生长;另一方面,在衰老及病理条件下,机体IL-6水平显著提高,促使肌肉萎缩,因此,骨骼肌萎缩机制亦与IL-6相关。此外,骨骼肌也可作为内分泌器官,在运动应激下分泌并释放IL-6,后者作为“运动因子”实现骨骼肌与其他器官或组织间的“crosstalk”。鉴于IL-6在机体发挥的“多面手”作用,本文综述IL-6与骨骼肌质量调控机制相关研究进展,为揭示骨骼肌应激与适应分子机制提供理论参考。
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  Erk/MAPK信号通路对基底神经节运动控制作用的差异调控

  王寅昊, 檀明利, 陈巍

  中国生物化学与分子生物学报. 2023, 39(6): 789-797. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.06.1243

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  细胞外信号调节激酶1和2(Erk1/2)是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,属于丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)家族的关键成员,通过磷酸化细胞质和细胞核内的多种底物参与正常及病理状态下的细胞活动。以纹状体为核心的基底神经节(basal ganglia, BG)被认为是运动控制相关的重要结构。Erk1/2通过对纹状体胞外多巴胺(DA)和谷氨酸(Glu)信号进行整合,协调了细胞增殖、分化及转录和翻译等重要细胞事件。研究显示,纹状体多巴胺受体1型中等多棘神经元(D1-MSNs)和多巴胺受体2型中等多棘神经元(D2-MSNs)上,Erk/MAPK信号通路具有差异性调控运动行为的作用。纹状体D1-MSNs的Erk1/2通过多巴胺D1样受体(D₁R)激活cAMP/PKA通路促进运动行为,D2-MSNs的Erk1/2通过多巴胺D2样受体(D₂R)和α-氨-3-羟基-5-甲基-4-异恶唑丙酸受体(AMPAR)抑制运动行为。此外,Erk/MAPK信号通路还能参与调节帕金森病(PD)、亨廷顿病及成瘾行为相关的病理生理学进程。Erk/MAPK信号通路干预能够有效缓解相关运动功能障碍。因此,本文围绕Erk/MAPK信号通路对基底神经节运动行为调控的影响,以及该信号通路在PD等神经系统相关运动功能障碍发生中的分子生物学机制进行总结,为相关疾病的治疗及预防提供新的视角。
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  基因编辑技术在β-地中海贫血治疗中的研究

  郑俊豪, 徐两蒲, 黄海龙

  中国生物化学与分子生物学报. 2023, 39(6): 798-804. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.09.1276

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  β-地中海贫血(β-地贫)是一种全球性的单基因遗传病,目前针对该病的治疗方法除造血干细胞移植外都是对症治疗,无法达到根治效果。基因治疗是指将外源正常基因导入靶细胞,以纠正或补偿缺陷和异常基因引起的疾病,达到根治疾病的目的。近年,随着基因编辑技术的发展,基因治疗越来越成熟完善,在β-地贫治疗中的应用也变得广泛。目前,基因编辑技术发展经历了4个阶段,分别为ZFN技术、TALEN技术、CRISPR/Cas9技术以及单碱基编辑技术。本综述将总结上述4种基因编辑技术在β-地贫治疗中的原理、研究、优缺点以及局限性,旨在优化β-地贫的治疗策略。
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  鱼类细胞自噬与炎症反应

  张云丽, 李趁, 孔祥会

  中国生物化学与分子生物学报. 2023, 39(6): 805-813. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.09.1229

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  细胞自噬和炎症反应是先天性免疫的重要组成部分。细胞自噬是通过溶酶体降解自身组分以维持细胞稳态的一种高度保守的代谢过程,在降解受损的细胞器、抵抗病原感染、调节炎症反应等方面具有举足轻重的地位。在过去的几十年里,对酵母和哺乳动物自噬的研究显著增加了人们对自噬及其与人类疾病关系的理解:调节自噬水平可用于预防或治疗神经退行性疾病、炎症性疾病、肿瘤以及各种病原微生物感染。炎症反应是一个高度复杂的生物过程,是机体在受到紫外线、病原体感染、氧化应激以及机械性损伤等刺激下的一种自然防御反应。鱼类作为低等的脊椎动物,其获得性免疫功能较为低下,先天性免疫是其抵御病原体感染的主要防线。相较于高等动物,鱼类细胞自噬研究虽起步较晚,但近些年围绕病原感染引起的自噬现象及机制、自噬相关基因的表达调控等方面已取得较多进展。作为先天免疫的重要组成部分,自噬参与多种鱼类病原感染,而鱼类疾病通常伴随炎症反应的发生。基于此,本文对于鱼类病原感染引起的细胞自噬、炎症反应以及二者之间相关性研究进行系统阐述,以期深入理解鱼类细胞自噬的发生机制及其与炎症反应的相关关系,为全面解析鱼类的免疫机制提供指导,为制定鱼类疾病防控策略提供依据。
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  miR-21在皮肤相关疾病及创伤愈合中的作用

  王泽洪, 李俊琴, 李新华

  中国生物化学与分子生物学报. 2023, 39(6): 814-820. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.08.1222

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  microRNA-21(miR-21)是一种内源性非编码RNA,在细胞增殖、分化过程中发挥了重要的调控作用。近年来,miR-21作为广泛研究的miRNA,其在皮肤相关疾病及创伤愈合中的作用备受关注。研究表明,miR-21作为一个“广泛因子”,通过抑制不同靶基因(PTEN、TIMP、PDCD4等)的转录翻译过程,影响不同细胞(角质形成细胞、T细胞、纤维细胞等)的增殖、凋亡、迁移和侵袭。同时,还能通过不同信号通路,促进炎症的发生,在皮肤肿瘤、皮肤免疫性疾病、皮肤炎症性疾病、皮肤创伤及瘢痕组织形成中发挥重要作用。本文回顾了miR-21在不同的皮肤疾病(黑色素瘤、皮肤鳞状细胞癌、T细胞淋巴瘤、银屑病、硬皮病等)和创伤愈合中的参与机制,旨在深化对miR-21分子在皮肤相关疾病和创伤愈合中的认识,表明miR-21除了有作为皮肤性疾病诊断的生物标志物潜力和评价药物疗效的能力外,更有望成为一种新型的治疗手段,为临床治疗难题提供新方向。
研究论文
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  MiR-525-5p通过靶向结合围脂滴蛋白3调控胶质瘤细胞的迁移、侵袭与增殖

  左伟, 贾丽艳, 罗栋梁, 李洪利, 尹崇高, 刘清华, 刘伟

  中国生物化学与分子生物学报. 2023, 39(6): 821-830. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2023.05.1058

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  颅内恶性肿瘤中最常见的是胶质瘤。虽然目前的治疗手段是手术、放疗和化疗,但胶质瘤患者的预后并不乐观。因此,找到有效的处理办法就变得十分关键。文献显示,在肿瘤发生和发展过程中,微RNA(microRNA,miRNA)发挥了重要作用。基于此,本研究旨在探究miR-525-5p在调控胶质瘤细胞的迁移、侵袭与增殖的分子机制。利用TCGA数据库识别出在正常组织与胶质瘤组织中差异表达的围脂滴蛋白3(PLIN3),并利用CGGA与GEPIA数据库查询到高表达的PLIN3与胶质瘤患者预后不良相关,且Western印迹结果揭示了PLIN3在胶质瘤细胞中高度表达(P<0.05)。细胞划痕(wound healing)实验和Transwell侵袭实验结果显示,敲除和过表达PLIN3分别抑制或者促进胶质瘤细胞的迁移和侵袭(P<0.05)。使用在线数据库反向选择能与PLIN3靶向相结合的miR-525-5p。双荧光素酶结果证实,PLIN3能与miR-525-5p靶向结合。实时荧光定量聚合酶链反应(real-time fluorescence quantitative polymerase chain reaction, qRT-PCR)显示,miR-525-5p在胶质瘤细胞LN229、U251中的表达要比人星形胶质细胞(Human astrocyte, HA)中低(P<0.05)。Transwell实验和5-乙炔基-2'脱氧尿嘧啶核苷(5-ethynyl-2-deoxyuridine, EdU)细胞增殖结果表明,下调和上调miR-525-5p可逆转过表达和敲除PLIN3对胶质瘤细胞LN229的抑制作用(P<0.05)。综上所述,通过靶向结合PLIN3,miR-525-5p能够调节胶质瘤细胞的迁移、侵袭和增殖。
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  敲低序列相似家族172成员A 抑制肝癌细胞增殖和糖酵解

  刘红, 黄亚彬, 刘连新

  中国生物化学与分子生物学报. 2023, 39(6): 831-839. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2023.04.1032

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  序列相似家族172成员A(family with sequence similarity 172 member A, FAM172A)已被证实与多种肿瘤的发生和恶性转化有关,但是FAM172A在肝细胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)中的作用尚不完全清楚。本研究分析了肿瘤与癌症基因组图谱数据库中50例正常肝组织和50例肝癌组织信息,结合实时荧光定量PCR和蛋白质免疫印迹结果,发现肝癌组织中FAM172A的表达高于正常肝组织。利用短发夹RNA(short hairpin RNA,shRNA)将肝癌细胞系中FAM172A进行敲低,细胞活力检测和细胞克隆形成实验结果表明,FAM172A的敲低显著抑制了细胞的增殖(P<0.01)。此外糖酵解压力测试和Western 印迹结果显示,敲低FAM172A可以有效抑制肝癌细胞的糖酵解能力,糖酵解酶己糖激酶2(hexokinase 2, HK2)、肝内磷酸果糖激酶(phosphofructokinase-liver, PFKL)、乳酸脱氢酶A(lactate dehydrogenase A, LDHA)及其转录因子c-Myc的表达也明显下调(P<0.001)。过表达c-Myc能够解除敲低FAM172A导致的细胞增殖抑制。综上所述,本文揭示了敲低FAM172A抑制肝癌细胞增殖以及发现FAM172A在肝癌中调控有氧糖酵解的新功能。
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  白桦脂酸改善脓毒症大鼠心血管功能与AKT/mTOR及AKT/AMPK通路调控自噬有关

  孟祥飞, 周心如, 黄婧, 陈梦园, 柳丽娟, 施璐佳, 陈慈爱, 钱令波

  中国生物化学与分子生物学报. 2023, 39(6): 840-847. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2023.03.1549

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  白桦脂酸(betulinic acid,BA)对脓毒症动物的诸多器官发挥保护作用。然而,白桦脂酸是否能改善脓毒症大鼠的心血管功能,其机制如何,尚不清楚。本研究给予雄性SD大鼠灌胃白桦脂酸(25 mg/kg/d,5 d)预处理后,腹腔注射脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)(10 mg/kg)诱导脓毒症。腹腔注射LPS 6 h,对大鼠进行心功能超声检测,HE染色检测心肌组织形态,酶联免疫吸附法测定血清心肌损伤标志物(cTnI、CK-MB)和炎症因子(TNF-α、IL-1β和IL-6),Western 印迹测定心肌组织自噬相关蛋白质p62与LC3 Ⅱ、AKT自噬通路相关蛋白质表达。结果发现,白桦脂酸预处理显著提高了脓毒症大鼠左心室射血分数和左室短轴缩短率(P<0.05),改善了心肌组织结构,也明显降低了血清cTnI、CK-MB、TNF-α、IL-1β和IL6水平(P<0.05);白桦脂酸明显减少了脓毒症大鼠心肌p62表达(P<0.01)并增加了LC3 Ⅱ表达(P<0.001),显著下调了p-AKT (Thr308)、p-AMPKα (Ser485/491)、p-mTOR (Ser2448)和p-S6K (Thr389)表达(P<0.05),明显上调了p-AMPKα (Thr172)和p-ULK1 (Ser317)表达(P<0.01)。上述结果表明,白桦脂酸抑制脓毒症大鼠心功能障碍可能与下调AKT/mTOR及AKT/AMPK调控的自噬抑制通路有关。
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  预防性使用维生素C可通过调节巨噬细胞极化和肺泡上皮细胞凋亡缓解放射性肺损伤

  莫慧敏, 常晶, 周海, 张敬剑, 郑洪珍, 缪翔, 孙洁, 郏琴

  中国生物化学与分子生物学报. 2023, 39(6): 848-856. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2023.03.1642

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  随着新冠肺炎在我国的持续流行和放射疗法普遍开展,放射性肺损伤(RILI)也逐渐成为了一个备受关注的临床问题。放射性肺损伤的发病机制十分复杂,该过程涉及到肺泡巨噬细胞极化状态的失衡以及肺泡上皮细胞凋亡水平的上调。既往的研究表明,维生素C是重要的抗氧化物质,预防性使用维生素C可有效治疗急性肺损伤。然而,预防性使用维生素C是否可有效预防或治疗放射性物质导致的肺损伤,以及其具体分子机制尚待研究。该研究旨在探讨预防性使用维生素C处理肺泡巨噬细胞系RAW 264.7,以及人肺上皮细胞BEAS-2B是否能有效控制巨噬细胞的异常极化及其肺上皮细胞的异常凋亡,并研究该过程中的分子机制。本研究发现,放射性X线照射4周、8周后,巨噬细胞M1极化状态标志物例如iNOS会发生显著的表达上调(P<0.05),预防性使用维生素C处理巨噬细胞以及肺上皮细胞,能缓解放射性外照射导致的巨噬细胞极化状态紊乱以及肺泡上皮细胞凋亡,具体表现为切割胱天蛋白酶(cleaved caspase3)水平的表达下调。此外,预防性应用维生素C处理能抑制放射性外照射激活的MAPK信号通路。进一步的研究结果表明,对MAPK通路的抑制作用是抑制巨噬细胞M1极化以及肺上皮细胞凋亡的关键。总之,我们的研究结果提示,维生素C能通过抑制巨噬细胞M1极化/促进巨噬细胞M2极化以及缓解肺泡上皮细胞凋亡而发挥急性放射性肺损伤的保护作用。该研究将更深入地认识维生素C对放射性肺损伤预防作用的过程与机制。
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  六周有氧运动改善动脉粥样硬化小鼠骨骼肌氧化损伤和促进肌肉因子生成

  王杨文洁, LAVIER Jessica, 花卫成, 王瑞琪, MILLET Grégoire P, 张缨

  中国生物化学与分子生物学报. 2023, 39(6): 857-869. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2023.03.1639

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  动脉粥样硬化累及外周动脉能引起骨骼肌病变,其中氧化损伤是骨骼肌病变的重要表现,并且动脉粥样硬化也会减少有益肌肉因子的生成分泌。肌肉因子鸢尾素(irisin)、肌肉素(musclin)和BAIBA被认为参与改善动脉粥样硬化。然而,目前尚不明确动脉粥样硬化诱导骨骼肌病变的分子机制,以及有氧运动训练对其骨骼肌氧化损伤和肌肉因子生成的影响。本研究采用高脂饮食(HFD)喂食载脂蛋白E基因敲除(ApoE^-/-)小鼠12周,以建立动脉粥样硬化模型,然后观察动脉粥样硬化小鼠骨骼肌中的氧化损伤、Nrf2抗氧化信号通路以及肌肉因子鸢尾素、musclin和BAIBA生成的变化,并通过6周有氧运动观察对动脉粥样硬化小鼠骨骼肌氧化损伤的改善作用,以及鸢尾素、肌肉素和BAIBA生成的影响。ApoE^-/-小鼠在HFD喂养12周时,采用多普勒超声评估动脉粥样硬化病变,与标准饮食喂养的野生型(WT)小鼠相比,ApoE^-/-小鼠主动脉内-中膜厚度(P<0.01)、峰值血流速度(P<0.05)和阻力指数(P<0.05)显著增加,血浆甘油三酯(TG)、总胆固醇(TC)和低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)水平明显增加,高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)水平明显降低(P<0.01),小鼠发生动脉粥样硬化和高脂血症。动脉粥样硬化鼠继续HFD喂养6周,与WT小鼠相比,骨骼肌肌纤维MyHC-IIb(P<0.01)、MyHC-IIx(P<0.01)和MyHC-IIa(P<0.05) mRNA表达量均显著降低,骨骼肌4-HNE修饰蛋白质表达、蛋白质羰基含量和ROS水平显著增加(P<0.05),Nrf2(P<0.05)和p-Nrf2(P<0.01)及其下游抗氧化蛋白质CAT(P<0.01)、GPX1(P<0.05)和SOD1(P<0.01)表达显著降低,Gss mRNA表达量(P<0.05)、GSH含量(P<0.01)以及GSH/GSSG(P<0.05)均显著减少,GSSG含量(P<0.05)显著增加,血浆鸢尾素和肌肉素水平明显降低(P<0.05)。经6周有氧运动,动脉粥样硬化鼠血浆TG(P<0.05)、TC(P<0.01)和LDL-C(P<0.05)显著降低,骨骼肌中4-HNE修饰蛋白质表达和蛋白质羰基含量显著减少(P<0.05),p-Nrf2(P<0.01)、CAT(P<0.05)、GPX1(P<0.05)和NQO1(P<0.05)蛋白质表达明显增加,Gss(P<0.05)、Gsr(P<0.05)、Gclc(P<0.05)、Gclm(P<0.01)mRNA表达量以及GSH含量和GSH/GSSG(P<0.05)均明显增加,骨骼肌中鸢尾素前体Fndc5 mRNA表达量(P<0.05)、血浆鸢尾素(P<0.01)和肌肉素(P<0.05)水平、骨骼肌肌肉素含量(P<0.01),以及骨骼肌中BAIBA生成相关基因Acads(P<0.01)、Hadha(P<0.01)和Hadh(P<0.05)mRNA表达均显著增加。上述研究结果表明,动脉粥样硬化降低了小鼠骨骼肌的抗氧化水平,增加了其氧化应激,而经6周有氧运动激活了动脉粥样硬化鼠骨骼肌Nrf2信号通路,明显改善和减缓了骨骼肌的氧化损伤。此外,6周有氧运动也有效促进了动脉粥样硬化鼠骨骼肌中肌肉因子鸢尾素、BAIBA和肌肉素的生成。
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  三角褐指藻八氢番茄红素脱氢酶1-2基因启动子克隆和表达分析

  吕娇, 龚一富, 章丽, 吴欣, 王何瑜

  中国生物化学与分子生物学报. 2023, 39(6): 870-879. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2023.04.1560

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  八氢番茄红素脱氢酶(phytoene desaturase,PDS)是类胡萝卜素合成的关键酶,在光合生物的类胡萝卜素代谢调控中发挥了重要的作用。本研究根据三角褐指藻基因组数据库,克隆三角褐指藻PDS1和PDS2基因启动子序列,采用启动子缺失技术研究启动子活性,利用Plant CARE预测三角褐指藻PDS1和PDS2启动子顺式作用元件,采用qRT-PCR技术检测三角褐指藻PDS1和PDS2基因在不同胁迫下的相对表达量。结果表明,三角褐指藻PDS1和PDS2基因启动子全长分别为2 000 bp和920 bp,不同长度的5'端缺失后启动子均能驱动绿色荧光蛋白表达,具有较强启动子活性。Plant CARE分析结果表明,三角褐指藻PDS1和PDS2基因启动子中均含有与光照和植物激素响应有关的顺式作用元件。光照和植物激素胁迫处理结果表明,三角褐指藻PDS1基因受光合诱导因子(photosynthetic induction factor, PIF)的诱导表达,但在其他因子处理下表达均显著下降(P < 0.05)或无显著性差异。三角褐指藻PDS2基因在PIF、红光、茉莉酸甲酯、乙酰水杨酸和脱落酸胁迫下均表达上调(P < 0.05),在光合作用抑制剂二氯苯基二甲脲(dichlorophenyl dimethylurea, DCMU)、黄光和蓝光胁迫下显著下调(P < 0.05)。三角褐指藻PDS2基因在不同处理下的基因表达和岩藻黄素含量呈显著的正相关关系(r = 0.8551,P < 0.01),说明PDS2基因可能是三角褐指藻岩藻黄素合成的关键基因。本研究揭示了三角褐指藻的PDS基因参与光系统和植物激素胁迫应答的新功能,为进一步研究岩藻黄素调控机制提供了一定的理论基础。
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  重组人过氧化物还原酶-5通过诱导巨噬细胞极化提高抗肿瘤免疫

  陈浩东, 王文榜, 杨琳, 张志斐, 金媛媛, 杨兆勇

  中国生物化学与分子生物学报. 2023, 39(6): 880-888. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2023.04.1619

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  肿瘤细胞能够采用不同的策略抑制人体免疫系统,使其不能正常杀伤肿瘤细胞。前期研究表明,重组人过氧化物还原酶-5 (human peroxiredoxin-5, hPRDX5) 能够激活机体正常的抗肿瘤免疫反应,从而控制与清除肿瘤,然而,其确切的作用机制仍有待深入研究。本研究旨在探讨hPRDX5是否通过激活或者逆转小鼠巨噬细胞RAW264.7的极化状态,从而发挥其抗肿瘤活性。CCK8法检测结果显示,与对照组相比, 不同剂量hPRDX5均能显著增强巨噬细胞活力(P<0.001);一氧化氮 (nitric oxide, NO) 检测试剂盒检测结果显示,hPRDX5显著增强RAW264.7细胞NO分泌水平 (P<0.001);ELISA检测结果揭示,hPRDX5促进RAW264.7细胞TNF-α (P<0.01) 和IL-6 (P<0.001) 的分泌;流式细胞术结果揭示,hPRDX5能够升高RAW264.7细胞抗原分化簇 (cluster of differentiation, CD) 80 (P < 0.01) 和诱导型一氧化氮合酶 (inducible nitric oxide synthase, iNOS) (P<0.001) 的表达, 降低肿瘤条件培养基 (tumor conditional culture solution, TCS) 诱导的巨噬细胞CD206 (P<0.001) 的表达;乳酸脱氢酶 (lactate dehydrogenase, LDH) 检测揭示,hPRDX5可以提高巨噬细胞对小鼠胰腺癌Panc02细胞的杀伤活性。hPRDX5能够激活小鼠巨噬细胞RAW264.7, 促进其M1型极化, 并且逆转M2型极化, 通过免疫增强作用发挥抗肿瘤活性。
技术与方法
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  m⁶A_mTwins:基于深度学习和Twins网络的m⁶A_m位点预测

  贾建华, 陈天, 吴跟强, 孙明炜

  中国生物化学与分子生物学报. 2023, 39(6): 889-895. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2023.03.1500

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  N6,2'-O-二甲基腺苷(m⁶A_m)是一种常见的RNA分子的可逆修饰。部分研究已经说明m⁶A_m对mRNA的影响,但现阶段对m⁶A_m的生物学功能探索仍不够。所以我们提出了m⁶A_mTwins,一种新的端到端双胞胎网络,将Transformer(自动编码器)和双向门控循环单元(Bi-GRU)有机结合,简单利用RNA序列得到RNA的检测性。相比于现有的算法,本文亮点在于利用对比学习,构建新的损失函数来训练m⁶A_mTwins模型,提高了模型的泛化能力。基于Twins网络和简单编码方案,在两组正负比为1∶10的非平衡数据集下,其独立测试集上均取得了较好的结果,马修斯相关系数(MCC)分别得到0.53和0.545。同时,为增强m⁶A_mTwins模型的鲁棒性(robustness),本文在训练集上还进行了10折交叉验证,其MCC结果分别为0.562和0.567,说明该模型具有良好的泛化能力,可为生物医学在m⁶A_m上的研究提供一定的价值。
特约教育与教学
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  生物化学“TCA”特色课程思政模式的构建与应用

  赵晶, 梁亮, 魏仁吉, 王秦豪, 张翔, 贾林涛, 阴继凯, 高彬, 林燕

  中国生物化学与分子生物学报. 2023, 39(6): 896-902. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2023.03.1655

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  高等教育“四新”建设(新工科、新医科、新农科、新文科)背景下,生物化学课程思政建设质量直接关乎育人成效。本校经过6年生物化学课程思政教学实践,以学科重要名词三羧酸循环中的“TCA”(三羧酸)类比育人的“一心三力”(T-思考力与合作力、C-鉴别力、A-敬畏心),由此提出生物化学大学科通用的“TCA”特色思政理念,分别引导学生建立正确的认知观、科学观和生命观。同时构建了实现该理念、具有可操作性的实践创新体系,包括“一课三融”教的理念、“成长三思”学的理念、“创学三境”深度学习环境序贯创设,能够满足不同学校学情进而灵活设计高阶教学活动的基本需求。本校应用该模式,构建了突显军医大学特色的“TCA白兰鸽”生物化学思政体系,“白”代表医学,“兰”代表空军,“鸽”代表和平和谐。运用上述教与学的理念、学习环境序贯创设方法,个性化设计瞄准高阶育人目标的三大教学活动,包括“魔力生化圈”共学平台,注重主动建构与个性输出的思维训练;“基础-临床双师大班互动”启学课堂,侧重深度思考与讨论迭代的思辨表达;“虚拟仿真(VR)沉浸式任务”乐学应用,关注应对复杂与纠错担当的思感升华。上述“TCA白兰鸽”育人效果较满意,学生的整合思维、深度学习、反思迭代等高阶能力得到切实锻炼,但同时在实施过程中也遇到一些问题,尚待提出有效的解决思路。