中国生物化学与分子生物学报

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中国生物化学与分子生物学报. 2024, 40(3): 0-0.

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假尿苷修饰体外转录mRNA在翻译过程中发生的+1核糖体框架移码

于永利

中国生物化学与分子生物学报. 2024, 40(3): 269-273. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2024.02.1039

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为应对世界范围内的COVID-19疫情,假尿苷(Ψ)修饰的体外转录mRNA(Ψ-IVT-mRNA)被授权应用于SARS-Cov-2 mRNA疫苗。最近,Ψ-IVT-mRNA被发现在翻译蛋白质时发生核糖体“滞顿”,导致+1核糖体移码,在体外和体内翻译出异常的蛋白质。在接种SARS-Cov-2 mRNA疫苗的人群, 这种异常蛋白可能激发脱靶T细胞反应或抗体反应或产生其它意想不到的副作用。这一发现对研制有效“安全”的mRNA疫苗/药物有“警示”和指导意义。

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国际病毒分类委员会及其在线报告现状及发展

熊芮, 高文轩, 彭宜红

中国生物化学与分子生物学报. 2024, 40(3): 274-280. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2024.03.1442

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面对日益增长的新病毒种类和数量,及其复杂的内在关系,现有的病毒分类方法已凸显出其局限性。2019年,病毒分类和命名的权威机构国际病毒分类委员会(the International Committee on Taxonomy of Viruses, ICTV),基于病毒的系统进化关系提出了一种全新的、包含15个分类等级或阶元的病毒分类系统,并已经在ICTV的官方网站https://ictv.global/上线发布,公众可以在线免费查找动态的病毒分类信息。新的病毒分类系统能更好地揭示病毒错综复杂的内在关系以及群体进化机制,使我们能以更客观及系统的方法对病毒进行分类和命名。本文就ICTV网站有关病毒分类的主要概况,特别是最新的病毒分类和ICTV报告进展作一综述。

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核酸条形码技术:扩展蛋白质-蛋白质相互作用检测通量的新方法

李林鑫, 秦晓红, 米立志

中国生物化学与分子生物学报. 2024, 40(3): 281-294. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2023.07.1085

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蛋白质-蛋白质相互作用 (protein-protein interaction, PPI)几乎参与了机体内所有重要的生物学过程,在细胞的基本生命过程中扮演了至关重要的角色,开发高通量的PPI检测新方法具有重要的生物学意义。目前,下一代测序技术(next-generation sequencing, NGS)发展快速,能在几天内测定超过10亿个模板的DNA序列。由于并行DNA测序技术所特有的敏感性、特异性、高通量和多路复用优势,其已被用作广谱分子计数器,应用于基因组测序和转录物组测序等领域。核酸条形码技术通过将寡核苷酸标签与目标蛋白质连接起来,从而标记编码蛋白质。之后,利用高通量的测序方法检测相互作用的蛋白质,实现了PPI的高通量检测。这一技术推动了PPI检测方法的飞速发展,提升了单次实验检测的通量,为构建PPI网络提供了强有力的技术支持。本文详细阐述了核酸条形码在PPI检测方法中的设计、生成和读取;通过分析核酸条形码技术在PPI研究中的应用范例,探讨了各自的优势和不足,并评估了数据的可靠性,讨论了基于核酸条形码技术的PPI检测方法未来的发展趋势。

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铁死亡相关的环状RNA在疾病中的作用及机制

王芹, 何梦婕, 龙方懿

中国生物化学与分子生物学报. 2024, 40(3): 295-311. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2024.01.1343

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环状RNA(circular RNA, circRNA)是真核生物细胞中一类特殊的非编码RNA(non-coding RNA,ncRNA),具有高度稳定性。目前已广泛发现circRNA可作为微RNA(microRNA, miRNA)海绵参与各种疾病发生发展过程。作为近年来研究的热点,circRNA的功能和作用不断被发现和利用,其既可作为蛋白质支架使靶点结合更紧密,也可以调节疾病信号分子的转录表达,还能作为翻译模板,参与蛋白质的表达。此外,研究证实了铁死亡在疾病发展中具有重要作用,而铁死亡相关circRNA的分子机制研究也是医学研究领域的新前沿。最近研究发现,circRNA不仅能作为miRNA和蛋白质支架参与调控铁死亡,还能从转录水平调节铁死亡相关信号分子。目前,人工合成的环状RNA已被设计用于RNA疫苗,各种基因治疗技术、药物递送载体也为靶向circRNA的药物开发提供重要依据。本文阐述了circRNA的功能和作用、铁死亡调控的关键靶点及其在疾病中的作用,并且着重阐释了铁死亡相关circRNA在肿瘤、神经系统疾病及糖尿病并发症等多系统疾病中的作用机制,概述了circRNA相关的药物开发策略,为基于铁死亡相关circRNA的药物开发提供新的思路。

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乳腺癌中长非编码RNA及LncRNA编码多肽的功能

郭艾敏, 朱爽, 张军

中国生物化学与分子生物学报. 2024, 40(3): 312-321. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2024.01.1273

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长非编码RNA(long non-coding RNA, lncRNA)的序列长度超过200核苷酸(nucleotide, nt),部分可编码多肽。生物信息分析和多组学技术已被用于在乳腺癌中批量鉴定lncRNA与lncRNA编码肽。本文通过在线软件分析了Spencer数据库中收录的919个lncRNA编码的乳腺癌肿瘤特异性多肽,结果显示,这些多肽涉及抗癌、抗炎和细胞穿透等活性。乳腺癌的发生发展与lncRNAs的异常表达密切相关,lncRNAs通过编码多肽、调控表观遗传、调节免疫等多种途径影响乳腺癌发展。部分lncRNA编码肽独立于lncRNA,通过表观遗传调控、抑制血管生成等途径调控乳腺癌的发展。lncRNA与lncRNA编码肽在乳腺癌的诊断与治疗中也有较大的应用潜力。因此,本文系统综述了lncRNA与lncRNA编码肽在乳腺癌发生发展与诊断治疗中的作用,对该研究领域目前存在的问题和挑战进行了分析。

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谷胱甘肽过氧化酶4在胃肠道肿瘤中的作用与治疗

陈雅茹, 高芳, 贾彦彬

中国生物化学与分子生物学报. 2024, 40(3): 322-332. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2024.01.1290

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胃肠道肿瘤发病率逐年上升,其病死率在我国癌症中位居前列,严重危害国民健康。只有提前预防加有效治疗双管齐下,才能更好地降低癌症负担。铁死亡是一种铁依赖的,区别于细胞凋亡、坏死、自噬的细胞程序性死亡方式。近几年,肿瘤耐药性的增加引起了学者对诱导癌细胞铁死亡的兴趣,因为铁死亡固有的生理功能之一就是肿瘤抑制。铁死亡受到氧化系统和抗氧化系统的平衡调节,谷胱甘肽过氧化酶4(glutathione peroxidase 4,GPX4)是抗氧化系统的核心因子之一,在多种恶性肿瘤中异常表达,与肿瘤的不良生物学行为相关。在胃肠道肿瘤中,GPX4表达异常,并参与肿瘤的发生发展、治疗和耐药。作为胃肠道肿瘤中许多分子的作用靶点(例如小分子化合物、miRNA和纳米反应器等),GPX4在多个水平上受到调节,并参与调控多种复杂的信号通路。以GPX4为靶点的策略有望成为治疗胃肠道肿瘤的新途径。本文就GPX4在胃肠道肿瘤中的国内外研究进展进行综述,阐明其分子调控机制和目前的药物研究进展,为胃肠道肿瘤的研究及防治提供新的思路。

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运动:一种双向调控疾病中自噬异常的手段

甄志平, 薛亚奇, 刘纽

中国生物化学与分子生物学报. 2024, 40(3): 333-340. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2024.01.1350

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自噬(autophagy)是一种进化上高度保守的细胞降解过程,它可以完成细胞成分的基本周转,并提供能量和大分子前体以维持生物体的代谢与平衡。近年研究发现,细胞自噬水平的失调与多种疾病的发生和发展密切相关,这一点已在多种疾病动物模型中得到验证。过高或不足的自噬水平都可能导致疾病。运动作为一种与能量代谢及细胞内环境变化密切相关的活动,与细胞自噬过程之间有密切关联。而运动对自噬的调节是一个双向的过程。对于自噬不足或过度引起的疾病,运动可以恢复其正常的自噬功能,并起到改善、延缓疾病进展的作用。当前,对于运动调控疾病背景下异常的自噬水平的理论及机制尚缺乏充分的阐述。深入探索和讨论运动对疾病中异常自噬水平的调节,将有助于我们拓展视野,为更全面地理解运动在预防和改善各种与自噬相关的疾病过程中的潜在机制和作用。因此,本综述分析概括总结了运动改善疾病中过高或不足的自噬水平及运动对疾病的缓解效果,梳理了运动与自噬的双向调控关系,并进一步提炼归纳了运动调控异常自噬水平所涉及的相关信号通路。这为探究运动促进健康的机制及理清运动调控自噬之间的关系提供理论依据与参考。

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迷走神经活化的胆碱能抗炎通路在糖尿病肾病中的作用

张萍, 杨博, 常晓彤

中国生物化学与分子生物学报. 2024, 40(3): 341-347. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2024.01.1425

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糖尿病肾病(diabetic nephropathy, DN)是糖尿病患者死亡的主要驱动因素,其患病率在全球范围内呈上升趋势。DN的发生发展与复杂的慢性低度炎症密切相关。在糖尿病患者中,高血糖和高血脂会导致损伤相关分子模式的释放,触发Janus 激酶/信号转导与转录激活子3(Janus kinase/signal transducer and activator of transcription 3, JAK/STAT3)、核因子-κB(nuclear factor kappa-B, NF-κB)、磷脂酰肌醇3激酶(phosphatidylinositol-3-kinase, PI3K)-蛋白质激酶 B(protein kinase B, PKB或Akt)等促炎细胞信号通路的活化,以及白介素-1(interleukin-1, IL-1)、IL-6和肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α, TNF-α)等促炎细胞因子的产生,这些促炎因子是导致肾损伤的关键致病介质,从糖尿病的初始阶段到晚期肾衰竭中均发挥着多重作用。迷走神经是自主神经系统的关键组成部分,其通过介导胆碱能抗炎通路(cholinergic anti-inflammatory pathway, CAP)发挥抗炎作用。在DN时,迷走神经活性下降,胆碱能抗炎系统受损,促炎与抗炎反应失调,肾的炎症和损伤加重。而利用神经免疫相互作用,通过迷走神经刺激术激活CAP,则可调控炎症信号通路及炎性细胞因子,改善DN的炎症和损伤状态。本文将对炎症细胞因子和炎症信号通路在DN发生发展中的作用,以及迷走神经活化的胆碱能抗炎通路对DN的改善作用进行综述,以期为DN等慢性炎症相关疾病的治疗策略研究及应用提供理论基础。

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生长阻滞特异性转录因子5剪接变异体GAS5_O1增强慢性髓系白血病细胞对伊马替尼的敏感性

张斯玮, GwynT.Williams

中国生物化学与分子生物学报. 2024, 40(3): 348-361. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2024.01.1351

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在多种肿瘤中,生长阻滞特异性转录因子5(growth-arrest specific transcript 5,GAS5)高表达与患者的良好生存期相关。GAS5存在多种剪接变异体,本研究探讨GAS5部分剪接变异体在髓系白血病细胞系中的表达模式。并基于对凋亡诱导敏感的慢性髓系白血病(chronic myeloid leukemia,CML)细胞系K562,研究GAS5部分剪接变异体对K562细胞自身增殖、凋亡以及对靶向药物伊马替尼(imatinib,IM)的敏感性的影响。反转录PCR结果显示,GAS5剪接模式在髓系白血病细胞系HL-60、K562、NB4和KASUMI-1之间未见明显差异。相较于指数增长期,GAS5_AE表达水平在细胞密度引起的生长停滞期有一定程度的累积。通过核转染,将GAS5剪接变异体(pcDNA3-GAS5_1B、-GAS5_2B、-GAS5_3A、-GAS5_4A、-GAS5_O1或-GAS5_AE)转入K562细胞的单克隆株中。通过台盼蓝染色、吖啶橙染色后进行细胞计数,克隆形成实验检测细胞集落形成能力。结果与对照组相比,瞬时转染GAS5剪接变异体并无抑制细胞的基础增殖或增强细胞对药物的敏感性。建立GAS5_O1的稳定转染株,延长培养时程并计算倍增时间,发现GAS5_O1的表达水平和倍增时间成正比(R²=0.5692)。在稳转株O1-C8中观察到GAS5_O1可促进IM引起的细胞生长抑制(56.94%±2.84% vs. 36.07%±2.32%,P<0.05)和凋亡(29.33%±1.30% vs. 52.00%±2.52%,P<0.05)。上述结果表明,GAS5_O1的上调可能增加CML细胞的倍增时间,并使CML细胞对IM处理敏感。

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狭缝引导配体1 3′UTR通过miR-34a-5p/SIRT1轴调节内皮细胞表型

欧涛, 胡志琴, 高原, 伍华燕, 陈凯茵, 徐金东, 方咸宏, 单志新

中国生物化学与分子生物学报. 2024, 40(3): 362-372. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2024.01.1434

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在高等生物的进化过程中,mRNA的3′ 非翻译区(3′ untranslated region, 3′ UTR)序列显著增加,提示3′UTR在生物功能调节中可能发挥重要作用。我们发现狭缝引导配体1(slit guidance ligand 1, SLIT1) 3′UTR在肥厚型心肌病(HCM)患者心肌中水平降低,但其对肥厚心肌中血管功能调节的作用机制不清楚。利用腺病毒介导在主动脉内皮细胞(human aortic endothelial cells,HAECs)中过表达SLIT1 3′UTR,检测HAECs中一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthases,eNOS)和血管内皮生长因子A(vascular endothelial growth factor, VEGFA)表达。分别采用划痕实验和基于Matrigel胶的管腔形成实验检测HAECs的迁移和成管腔能力。结果发现,过表达SLIT1 3′UTR会升高HAECs中p-eNOS、eNOS和VEGFA水平(P<0.01),并促进HAECs迁移和成管腔能力(P<0.01)。生物信息学预测提示,SLIT1 3′UTR上有多个微RNA(miRNA)的潜在结合位点,反义RNA纯化技术(RNA antisense purification, RAP)筛选和利用Ago2抗体进行(RNA结合蛋白质免疫沉淀 (RNA binding protein immunoprecipitation, RIP)结果显示,SLIT1 3′UTR与miR-34a-5p存在结合作用,而过表达SLIT1 3′UTR的HAECs中miR-34a-5p水平显著降低(P<0.05)。Western 印迹结果证实,miR-34a-5p可逆转过表达SLIT1 3′UTR对去乙酰化酶SIRT1的上调作用(P<0.05)。在HAECs中转染miR-34a-5p和si-SIRT1,可一致地抑制过表达SLIT1 3′UTR引起的p-eNOS、eNOS和VEGFA增加(P<0.05, P<0.01),及促进HAECs迁移和成管腔的能力(P<0.01, P <0.001)。因此,SLIT1 3′UTR可以特异性吸附miR-34a-5p,通过miR-34a-5p/SIRT1轴发挥促进内皮细胞迁移和管腔生成的作用。

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树豆酮酸A可减轻db/db小鼠非酒精性脂肪肝损伤

王一凡, 吕厚星, 李志阳, 代云莉, 冯昭卫, 陈佳佳, 陈圣杰, 王建塔, 肖瑛

中国生物化学与分子生物学报. 2024, 40(3): 373-382. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2024.02.1381

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非酒精性脂肪性肝病(nonalcoholic fatty liver disease, NAFLD)是指肝中储存过多的脂肪,与肥胖、胰岛素抵抗、2型糖尿病(type-2 diabetes mellitus, T2DM)、血脂异常等代谢综合征密切相关。肝纤维化是NAFLD进一步发展为肝细胞癌(hepatocellular carcinoma, HCC)的关键过程,减少肝内的脂肪积累,从而延缓或阻止NAFLD向纤维化的进展是治疗的关键。树豆酮酸A(cajanonic acid A, CAA)在2型糖尿病中能够有效改善胰岛素抵抗,发挥降糖减脂作用。本研究旨在探究CAA对NAFLD肝损伤的保护作用。通过采用db/db自发性NAFLD小鼠模型,将db/db小鼠分为NAFLD组和CAA给药组,CAA组予50 mg/(kg·d)灌胃给药,同期C57BL小鼠作为正常对照组(NC组),每组6只。小鼠生化指标检测和组织病理染色发现,CAA干预可有效缓解db/db小鼠的糖脂代谢紊乱、肝功能损伤(P＜0.05)及肝脂肪变性和减少脂质沉积(P＜0.05)。ELISA法结果显示,经过CAA治疗后肝组织上清液中白细胞介素1β(Interlecukin-1β, IL-1β)的水平显著降低(P＜0.05),提示CAA具有明显抗炎作用,并且CAA干预显著减轻小鼠肝的纤维化程度,天狼星红染色发现,CAA组胶原沉积显著减少(P＜0.05),进一步Western 印迹结果表明,CAA组纤维化相关基因纤连蛋白(fibronectin, FN)、α-平滑肌肌动蛋白(α-smooth muscle actin, α-SMA)蛋白质水平表达降低,E-钙黏着蛋白(E-cadherin, E-ca)的表达升高(P＜0.05)。E2F转录因子1(E2F transcription factor 1, E2F1)被证实在肝中是葡萄糖和脂质代谢的主要因子,在肥胖小鼠中表达增加,并且可通过PPARγ的转录调节参与脂肪组织代谢,我们猜测,E2F1是CAA改善NAFLD肝脂质沉积和纤维化的中间作用靶标。通过免疫组织化学染色观察E2F1和其同家族拮抗转录因子E2F转录因子7(E2F transcription factor 7, E2F7)在小鼠经CAA处理后在肝组织核质中均表达,通过Western 印迹法和实时荧光定量PCR进一步检测蛋白质和mRNA的表达发现,在CAA组中E2F1较NAFLD组基因表达降低(P＜0.05),E2F7基因表达增加(P＜0.05),并且spearman秩相关分析提示,E2F1和E2F7呈显著负相关(P<0.05)。以上结果表明,树豆酮酸A可有效减轻db/db小鼠非酒精性脂肪性肝损伤,改善糖脂代谢紊乱,抑制脂质过度沉积,减轻肝纤维化以缓解NAFLD进一步发展,同时E2F1和E2F7可能参与了CAA改善脂质代谢和纤维化的过程。

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藤黄健骨胶囊通过SIRT1/PGC-1α/Nrf2信号通路抑制绝经后骨质疏松大鼠成骨细胞凋亡

安方玉, 王霞霞, 颜春鲁, 孙柏, 汪春梅, 柳颖, 常伟荣, 宋佳眙, 王玉洁, 马海珍, 张蕊, 陈振东, 袁万英

中国生物化学与分子生物学报. 2024, 40(3): 383-392. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2024.02.1330

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藤黄健骨胶囊可以提高绝经后骨质疏松模型鼠的骨密度来改善其骨微结构损害,但具体机制尚未阐明。本文主要研究藤黄健骨胶囊抑制绝经后骨质疏松症大鼠成骨细胞凋亡与SIRT1/PGC-1α/Nrf2信号通路的关系,旨在探讨藤黄健骨胶囊对绝经后骨质疏松症的作用机制。采用去卵巢法建立绝经后骨质疏松大鼠模型,分别给予藤黄健骨胶囊(0.09、0.18、0.36 g/kg)灌胃,连续干预8周后进行指标检测。采用TUNEL染色观察股骨组织凋亡情况,结果发现,藤黄健骨胶囊各剂量组股骨组织凋亡阳性细胞和凋亡率均减少(P<0.01)。采用双重免疫荧光染色观察股骨组织成骨细胞中SIRT1、PGC-1α和Nrf2表达水平表达情况,结果发现,藤黄健骨胶囊中、高剂量组成骨细胞PGC-1α表达荧光面积明显升高,各剂量组成骨细胞SIRT1和Nrf2表达荧光面积也明显升高(P<0.01)。qPCR和Western印迹检测股骨组织SIRT1、PGC-1α、Nrf2、Runx2、Bcl-2、Caspase-3和Caspase-9的mRNA表达水平和翻译水平变化,结果显示,藤黄健骨胶囊中、高剂量组股骨组织Runx2 mRNA水平和蛋白质水平、Nrf2蛋白质水平均明显升高,Caspase-9蛋白质水平明显下降,各剂量组股骨组织SIRT1、PGC-1α、Bcl-2 mRNA水平和蛋白质水平、Nrf2 mRNA水平也均明显升高,而其各剂量组股骨组织Caspase-3 mRNA水平、蛋白质水平和Caspase-9 mRNA水平均则明显降低(P<0.01)。综上,本研究初步揭示了藤黄健骨胶囊对绝经后骨质疏松模型鼠成骨细胞凋亡的抑制与SIRT1/PGC-1α/Nrf2信号通路有关,SIRT1可能是调控成骨细胞凋亡的重要靶点。

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微粒体释义及生物化学教材中相关表述修改建议

毕潇文, 黄春洪

中国生物化学与分子生物学报. 2024, 40(3): 393-398. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2024.01.1478

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在部分生物化学教材及科研论文中,常出现“微粒体”这个词,且认为微粒体中含有独特的酶类,发挥生物转化功能。但是,在细胞生物学教材中并未把微粒体作为正常的细胞器。为了教材的统一性和科学性,本论文查阅了国内外主要的“细胞生物学”与“生物化学”教材,“术语在线”和维基百科、Genecard网站等,对于微粒体的定义进行了明确,对生物化学教材相关章节中有关微粒体的表述提出了修改建议。

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寄语

贾弘禔

中国生物化学与分子生物学报. 2024, 40(3): 399-399. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2024.01.1041

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学界泰斗一代宗师——纪念导师刘思职教授一百二十诞辰

顾文霞, $\boxed{\hbox{杜国光}}$

中国生物化学与分子生物学报. 2024, 40(3): 400-401.

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论刘思职对我国生物化学教材建设的贡献——纪念刘思职院士诞辰120周年

李刚

中国生物化学与分子生物学报. 2024, 40(3): 402-406.

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假尿苷修饰的mRNA可引起+1核糖体框架移码

封面图片设计于永利

中国生物化学与分子生物学报. 2024, 40(3): 407-407.

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