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(8): 0-0.

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Mtp53对肿瘤免疫的调控及其在免疫治疗中的应用

曹其右, 狄翠霞, 王俊玲

中国生物化学与分子生物学报. 2024, 40(8): 1031-1042. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2024.06.1453

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p53是人体重要的肿瘤抑制因子,研究发现,p53在近一半的肿瘤中均发生了突变。突变p53(mtp53)发挥着促进肿瘤的作用,在肿瘤免疫中扮演着关键角色。研究证明,mtp53通过多种机制参与机体肿瘤免疫过程中的诸多环节。本文介绍了mtp53的结构和功能,并进一步探讨了mtp53对肿瘤免疫分子机制的调控,重点阐释了mtp53在促进肿瘤免疫逃逸、促进机体氧化应激、调控肿瘤相关炎症信号网络和肿瘤浸润免疫细胞募集以及分化4个方面的分子机制。最后,本文总结了mtp53对肺癌、三阴性乳腺癌和结直肠癌免疫微环境的影响,以及mtp53在癌症PD-1/PD-L1抑制剂治疗中的应用进展,以期为表达mtp53癌症的免疫治疗提供合适的方向和选择。

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突变体p53的翻译后修饰与“功能获得”

吴德轩, 吴臻, 王冬来

中国生物化学与分子生物学报. 2024, 40(8): 1043-1056. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2024.06.1022

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p53是细胞内最重要的抑癌基因之一,超过50%的人类肿瘤存在以错义突变为主的p53基因变异,导致肿瘤细胞中突变体p53蛋白的产生和积累。除了丧失正常的生物学功能、并通过显性负效应抑制野生型p53的转录活性和肿瘤抑制能力,越来越多的研究表明,突变体p53的“功能获得(gain-of-function)”是其促进肿瘤进展和转移的重要途径。翻译后修饰是调节p53分子功能的关键方式,对野生型p53及不同类型突变体p53的调控表现出普遍性和特异性的双重特征,是靶向突变体p53进而逆转肿瘤的新兴潜在靶点。本文以突变体p53的翻译后修饰为切入点,对突变体p53通过“功能获得”参与肿瘤发生发展的过程、翻译后修饰对突变体p53的调控机制,以及靶向突变体p53及其翻译后修饰在肿瘤治疗中的应用做一综述。此外,我们还讨论了突变体p53在肿瘤生物学研究中尚未解决的问题,并对未来的研究方向进行了展望。本综述旨在系统概括翻译后修饰对突变体p53“功能获得”的调控和在肿瘤发生发展中的意义,为开发基于靶向突变体p53翻译后修饰的肿瘤干预策略提供依据。

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亚麻木酚素在干预疾病中涉及的信号通路及作用机制

颜雪茹, 何恩鹏, 蔡啸镝

中国生物化学与分子生物学报. 2024, 40(8): 1057-1064. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2024.06.1462

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近年来,随着大众对自身的健康意识的不断提高,多酚类物质对机体的有益影响逐渐被人们认识。国内外学者对于多酚的研究颇多,目前研究,证实多酚类物质由于自身的化学性质,有较好的抗炎抗氧化作用,对许多疾病,例如:癌症、糖尿病和结肠炎等均有改善作用。中国是全球最大的亚麻生产和消费国家之一。其中亚麻籽中存在大量的亚麻木酚素,亚麻木酚素也是多酚类物质的一种,其对机体的影响不言而喻。亚麻木酚素作为一种对众多疾病的都有一定的辅助治疗的物质,表现出巨大的发展潜力。因此,本文对亚麻的来源、代谢过程、生物作用进行了描述,并从与亚麻木酚素相关信号通路的角度,全面综述亚麻木酚素干预疾病的机制。研究发现,亚麻籽木酚素可通过直接调节基因表达或间接调节信号通路的方式,促进机体健康。此外,亚麻木酚素还能根据特定的生理条件发挥不同的作用。

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从表型到分子:革命性的肠道菌群鉴定方法

王萱, 吕昌龙, 翟景波

中国生物化学与分子生物学报. 2024, 40(8): 1065-1077. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2024.03.1470

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肠道菌群是由许多细菌及其代谢产物组成的复杂生态系统,对人体消化、营养吸收、能量供应、脂肪代谢、免疫调节等诸多方面发挥着不可替代的作用。探索肠道菌群的结构与功能、关键基因与代谢产物,将有助于实现疾病的早期诊断与辅助诊断,发现新的治疗靶点与药物治疗效果评价,更好地指导抗生素的使用。肠道菌群的鉴定在临床诊疗及药物研发等领域都具有重要作用,因此,有必要对这一迅速发展的领域进行全面回顾。传统的鉴定方法无法全面捕捉肠道微生物多样性。随着分子生物学的快速发展,肠道菌群的分类鉴定也从最初的表型鉴定和化学鉴定演变到了分子水平鉴定。本综述整合了肠道菌群的主要鉴定方法及其应用评价,特别关注于分子生物学方法的研究进展,并重点介绍了高通量测序技术在肠道菌群鉴定中的应用,这种革命性的肠道菌群鉴定方法预示着人类对微生物世界认识的全新篇章。

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CRISPR/Cas系统中工程化gRNA技术的研究和应用

谈鎏, 叶邦策, 尹斌成

中国生物化学与分子生物学报. 2024, 40(8): 1078-1092. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2024.06.1027

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CRISPR/Cas是原核生物在进化过程中获得的一种免疫防御系统,用于抵抗外来遗传物质的入侵,近年来被开发成为高效的基因编辑、基因调控以及分子诊断工具。其可编程靶向机制揭开了利用该系统进行基因组操作的序幕,并允许在活性范围内实现动态调节和控制基因表达。作为现有基因修饰手段中灵活性最强和成本最低的技术之一,已被广泛应用于临床疾病治疗、工农业生产、可持续染料开发和化学品加工等领域。随着对CRISPR/Cas系统的不断深入挖掘和探索,大量研究报道了gRNA工程改造及优化方法,包括改变间隔序列长度、调节恒定区和可变区的结构、向末端或中间延伸添加额外功能序列及化学合成修饰等,以期降低脱靶突变率,提高作用效率,充分激发CRISPR基因操纵工具在生物医学方面的潜力。基于此,本综述将介绍CRISPR/Cas9和CRISPR/Cas12系统中gRNA工程化设计方法及应用研究的最新进展,分析探讨了当前工程化gRNA技术面临的机遇和挑战,旨在为获得性能更加优异的gRNA提供思路和方向,从而提高利用CRISPR/Cas系统探测人类细胞基因组的能力,进一步为可编程生物学带来更多可能性。

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细胞外囊泡表征检测方法的对比

李莎莎, 余飞, 刘万卉

中国生物化学与分子生物学报. 2024, 40(8): 1093-1101. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2024.06.1054

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细胞外囊泡(extracellular vesicles,EVs)是细胞主动分泌的具有磷脂双分子层结构的囊泡,天然携带母细胞来源的各种内容物,保留母细胞的生物学特征,可以反映其分泌时的母细胞状态。为了解EVs的生物发生及其在机体内的生物学功能,科学家们做了许多尝试,但直接检测EVs有一定的困难,目前的检测技术通常以EVs内容物作为检测对象,实现间接表征的目的。通过分析体液中的EVs,可以实现疾病诊断的目的,对EVs进行详细表征可以推动精准医学的发展。EVs属于内源性物质,可作为递送药物的载体,具有增加药效、降低药物毒理作用和辅助药物通过生物屏障的优势。目前,作为药物或者递送药物的载体应用尚存在的问题,包括 (1)EVs内容物的表征,以便使用更明确定义的EVs;(2)开发适合的检测方法来监测体内的EVs,以确定和优化 EVs的剂量、给药途径及潜在毒性;(3)确定EVs膜组成的种类及数量。EVs直径为纳米级别,内容物含量少,但临床应用价值大。应用中选择合适的分析技术将能够对EVs类型进行全面表征,并进一步推进对EVs生物学的理解,开发基于EVs的新型诊断和治疗方法,促进其临床转化。本综述介绍了EVs研究中分析技术的原理、应用及优缺点,重点是EVs和EVs中蛋白质的表征检测技术。

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铜过载调控的细胞死亡方式在骨骼肌衰老萎缩中的作用

杨威, 邓云锋, 范晶晶

中国生物化学与分子生物学报. 2024, 40(8): 1102-1111. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2024.03.1458

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骨骼肌衰老是机体衰老的相关生物学事件,以质量丢失和功能衰退为显著特征,金属组学尤其是铜金属组学在其中的功能角色正日益得到关注。铜金属组学在衰老状态下表现为铜过载,其触发的毒理效应具有激活骨骼肌细胞中发生凋亡、焦亡、铁死亡、铜死亡及并促进α突触核蛋白聚集的特异性分子潜力,相关的信号级联最终可诱导衰老肌纤维中蛋白质、线粒体和卫星细胞等内容物代谢失衡及裂解丢失,同时可触发神经肌肉接头(neuromuscular junction, NMJ)退化和异常,是骨骼肌衰老萎缩的新型病理生理机制。本综述首次系统地解码骨骼肌衰老萎缩调控网络中铜的分子生物学功能、衰老骨骼肌中铜过载的潜在机制,以及铜过载诱导的多种细胞死亡形式例如凋亡、焦亡、铁死亡及铜死亡的信号转导途径在骨骼肌衰老萎缩中的新角色,为临床上应用铜螯合改善和治疗骨骼肌衰老萎缩提供潜在分子靶点和方案选择。

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黑磷纳米片在帕金森病中的治疗作用

袁佳丽, 张春林, 雷莉

中国生物化学与分子生物学报. 2024, 40(8): 1112-1118. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2024.06.1487

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帕金森病是一种中枢神经系统变性疾病,为多基因遗传。因中脑多巴胺代谢失调而引起运动障碍等症状。目前,尽管用于治疗帕金森病的药物是针对该疾病发病机制开发的,但是由于在血脑屏障渗透性方面仍存在着一定的缺陷,导致这些药物的治疗效果不佳。纳米材料为帕金森病的药物治疗提供了解决方案,能够将药物靶向到特定区域,解决药物缺乏特定部位的递送问题。纳米材料具有独特的物理化学特性,可以通过不同的机制穿越血脑屏障。最新研究表明,携带纳米载体和合适配体的治疗药物,有助于改善亲、疏水性药物在大脑中的分布,实现特定部位的药物递送。黑磷是近5年备受关注的新型纳米材料,因其独特结构赋予的性能,包括优越的光热/光动力特性、还原性、高载药能力以及良好的生物相容性等,被广泛应用于生物医药领域研究。在这篇综述中,我们将介绍帕金森病的病理机制以及黑磷纳米片在帕金森病治疗中的适用性。

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肿瘤干细胞源性的外泌体促进结直肠癌细胞的化疗耐药和侵袭

高心雨, 毛子俊, 黄圣喆, 黄钢, 杨浩

中国生物化学与分子生物学报. 2024, 40(8): 1119-1131. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2024.06.1101

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肿瘤干细胞作为肿瘤组织中一小群具有自我更新和多向分化潜能的细胞,可以启动原发肿瘤并介导治疗耐药、肿瘤复发和转移,但其在细胞间层面如何影响结直肠癌的机制仍尚不清楚。因此,本文探究了肿瘤干细胞及其分泌的外泌体对结直肠癌恶性表型的影响。首先,从结直肠癌肿瘤组织中分离出CD166⁺CD44⁺肿瘤干细胞(CSC),通过超速离心法提取肿瘤干细胞源性的外泌体(CSC-exo)和结直肠癌SW480细胞源性的外泌体(S-exo),并进行NTA粒径分析、电镜观察和Western 印迹鉴定。将成功分离得到的CSC和CSCexo与结直肠癌SW480细胞共培养,共培养后的细胞通过CCK-8、细胞凋亡实验发现,经过CSC或CSCexo共培养后的SW480细胞凋亡率从20%下降至13%(P < 0.01),并且侵袭能力显著增加(P < 0.001)。此外,通过动物体内实验发现,S-exo治疗组的肿瘤生长速度比CSCexo治疗组的缓慢,CSCexo抑制了5-FU对结直肠癌肿瘤的药物疗效。PET/CT显像、免疫组化分析以及Western 印迹结果显示,CSCexo增强了结直肠癌肿瘤对葡萄糖类似物18F-FDG的摄取和糖酵解酶HK2、PFKFB2、PKM2和LDHA的表达。此外,用siRNA干扰糖酵解酶的表达会阻断CSCexo引起的耐药现象。综上,本研究表明,结直肠癌干细胞传递外泌体影响肿瘤葡萄糖代谢途径,并促进化疗耐药和侵袭能力,揭示了恶性肿瘤微环境的形成和动态变化机制。

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用于生物分离的石墨烯表面可控释适配体支架的设计及实验验证

潘逸群, 徐瑗聪, 王群, 王明连

中国生物化学与分子生物学报. 2024, 40(8): 1132-1143. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2024.06.1155

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磁分离是从生物样本中富集特定目标物的常用方法。传统特异性磁分离方法一般通过将抗体与磁珠偶联获得免疫磁珠的方式用于特定目标物的捕获,但由于抗体有成本高、捕获目标物后不易释放等缺点,免疫磁珠难以满足众多研究领域对同时满足目标物大批量、高特异性富集的需求。核酸适配体同抗体一样具备目标物高特异性捕获的能力,相较抗体具有制备成本低、结构简单和化学稳定性高等优点,更适合用来大批量、高特异性富集特定目标物,因此在本研究中,本文利用石墨烯对单链和双链核酸的吸附能力不同的特性,以CD63适配体为例设计了一套可以将适配体展示于石墨烯表面并用于捕获、富集和释放目标物的方法。该设计主要包括2个单元,一是可以贴附于石墨烯表面并将CD63适配体展示于石墨烯外的双链寡核苷酸支架,二是采用与支架足部序列互补的单链寡核苷酸,将所捕获的目标物从石墨烯表面解吸附。本研究首先以氧化石墨烯(GO)纸为石墨烯界面,通过对支架或CD63蛋白等进行荧光标记,并对比支架释放前后及CD63蛋白捕获前后GO纸表面荧光强度变化表示其支架释放效果与CD63蛋白捕释情况,随后应用氨基修饰的石墨烯壳铁氮磁珠搭载CD63适配体双链支架,用于捕获细胞裂解液中CD63蛋白。结果表明,该支架可以将适配体展示于石墨烯表面捕获CD63蛋白并可以可控释放,使用挑选的改性石墨烯磁珠搭载该适配体双链支架,可以用于细胞裂解液中CD63蛋白的捕获。该方法有望实现多种蛋白质的特异性富集或通过捕获外泌体膜蛋白而富集外泌体等多种用途。

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JIB-04通过抑制组蛋白赖氨酸去甲基化酶4表达来调控MDM2/P53/SLC7A11/GPX4轴诱导肝癌细胞发生铁死亡

李健, 金俊豪, 金艳花

中国生物化学与分子生物学报. 2024, 40(8): 1144-1152. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2024.06.1113

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JIB-04(Jumonji histone demethylase inihibitor,JIB-04)是一种泛组蛋白赖氨酸去甲基化酶抑制剂,可抑制多种肿瘤发生发展,但其具体机制仍不清楚。本文以肝癌细胞HepG2和Huh7为研究对象,探讨了JIB-04对肝癌细胞的增殖影响,并揭示其可能的分子机制。CCK-8和EDU检测细胞增殖实验显示,JIB-04明显抑制肝癌细胞HepG2和Huh7活力,且具有浓度依赖性,其半数抑制浓度分别为0.7689 μmol/L及0.7392 μmol/L。流式细胞术检测细胞内ROS水平变化,结果显示,JIB-04可显著激活细胞内ROS的累积。通过谷胱甘肽(glutathione,GSH)检测试剂盒和脂质过氧化物检测试剂盒分别检测细胞内GSH和脂质过氧化物丙二醛(malondialdehyde,MDA)水平发现,在2 μmol/L JIB-04处理下,HepG2和Huh7细胞内GSH分别下降88.4%和80.7%,而脂质过氧化物分别升高4.75倍和9.25倍。通过qRT-PCR和Western印迹分析发现,JIB-04显著降低铁死亡相关因子GPX4和SLC7A11的mRNA水平和蛋白质水平,同时铁死亡相关通路蛋白质MDM2明显下调,P53蛋白水平明显上调。机制研究显示,JIB-04可以使赖氨酸特异性去甲基化酶KDM4C的蛋白质水平下调约58%和51%。通过ChIP检测发现,在JIB-04处理肝癌细胞后MDM2基因启动子区域H3K9me3分别提高了2.19倍和2.14倍,同时qRT-PCR证明,JIB-04处理肝癌细胞后MDM2 mRNA水平显著下调。综上所述,本研究初步揭示了JIB-04可下调特异性去甲基化酶KDM4C的表达,进而影响MDM2基因启动子区域H3K9me3甲基化水平抑制MDM2基因表达,减少MDM2蛋白与P53蛋白结合,P53蛋白水平表达上调,同时,铁死亡相关蛋白质SLC7A11和GPX4的表达下调,导致细胞内GSH耗竭、ROS与脂质过氧化物积累,最终导致细胞发生铁死亡。

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氯胺酮上调谷氨酸能突触通路诱导斑马鱼成瘾

钱松, 朱思琪, 徐金中, 方晨雨, 柴尹泽, 骆洋, 王锴, 刘奕周

中国生物化学与分子生物学报. 2024, 40(8): 1153-1160. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2024.06.1052

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氯胺酮是谷氨酸NMDA受体的拮抗剂,也是当下滥用较严重的一种精神活性物质,长期滥用会引起机体多个系统的损害,探讨氯胺酮的成瘾机制并筛选相关生物标志物对毒品防控具有重要的意义。本研究先对斑马鱼胚胎/幼鱼进行氯胺酮急性暴露实验,然后取6月龄的斑马鱼,通过条件性位置偏爱实验建立氯胺酮成瘾模型,RNA-seq检测斑马鱼脑转录组,qPCR和Western印迹分别检测其中关键基因表达。结果显示:与对照组相比,氯胺酮组中斑马鱼胚胎的自主抽动、胚胎孵化率及幼鱼存活率都有不同程度的降低,移动距离更是大幅下降,由对照组的1 904.2 mm降到300 μmol/L氯胺酮组的319.0 mm;条件性位置偏爱实验显示对照组斑马鱼在鱼缸的活动没有明显变化,而氯胺酮组斑马鱼在鱼缸明区的活动时间从训练前的385.2 s提高到训练后的706.4 s,时间占比提高了26.8%(^***P < 0.001),说明斑马鱼对对氯胺酮刺激产生了偏爱;KEGG分析显示氯胺酮处理的差异基因在神经活性配体-受体相互作用通路中富集,GSEA分析进一步发现氯胺酮显著上调谷氨酸能突触通路(NES值为1.5);此外,与对照组相比,氯胺酮组的Grin2b和Gria2的mRNA水平分别升高至4.6倍、1.4倍,同时蛋白质水平分别升高至2.0倍和1.4倍。这说明氯胺酮能够诱导斑马鱼成瘾,谷氨酸能突触通路可能参与调控作用。

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紫苏AP2基因家族PfWRI1促进植物种子油脂积累

冯小燕, 王其凤, 岳柯昕, 侯福朋, 徐华祥, 陆俊杏, 胡建, 张涛

中国生物化学与分子生物学报. 2024, 40(8): 1161-1172. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2024.06.1152

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AP2转录因子属于AP2/ERF超家族,参与调节植物生长发育的各种生物学过程,以及对生物和非生物胁迫的响应。然而,关于紫苏 (Perilla frutescens) AP2转录因子家族的研究未见报道。在本研究中,从紫苏基因组中鉴定到18个AP2家族成员,使用生物信息学方法分析了基因结构、保守基序和顺式作用元件。WRINKLED1 (WRI1) 是许多植物物种中脂质生物合成的关键调节因子,在油脂合成过程中发挥重要调控作用。通过序列比对发现其中1个成员与AtWRI1序列高度同源,含有2个保守的AP2结构域,命名为PfWRI1。结合转录物组数据分析了PfAP2家族基因在紫苏不同组织和种子发育不同阶段的表达水平,结果表明,PfWRI1仅在紫苏种子中高表达,暗示PfWRI1可能与种子的发育过程有关。进而构建植物过表达载体pCAMBIA1303-PfWRI1,通过农杆菌侵染技术转化野生型 (Col)以及突变体 (wri1-1)拟南芥,分别获得过表达和回补株系。结果表明,相比于Col,PfWRI1的表达导致拟南芥种子含油率提高了8.90%~13.57%,并促进转基因拟南芥种子中油酸 (C18:1)和亚油酸 (18:2)的积累,减少棕榈酸 (C16:0)、花生酸 (C20:0)和花生一烯酸 (C20:1)的积累。此外,外源PfWRI1基因的表达增加了糖酵解和脂肪酸生物合成相关基因AtPKP-α、AtPKP-β1、AtBCCP2、AtSUS2和AtLIP1的表达。综上所述,PfWRI1可能通过与上述基因互作,增加不饱和脂肪酸含量来促进油脂积累。

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紫苏磷脂酰乙醇胺结合蛋白基因家族成员PfFT3调控开花功能

王其凤, 冯小燕, 李慧, 侯福朋, 郭曦, 陆俊杏, 胡建, 张涛

中国生物化学与分子生物学报. 2024, 40(8): 1173-1184. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2024.06.1146

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紫苏 (Perilla frutescens)含有丰富的生物活性物质和营养成分,是严格的短日照植物。目前,对紫苏的研究主要集中在产量和脂肪酸积累等农艺性状,而对紫苏开花进程及花器官形成的研究较少,其分子调控机制尚不明确。FLOWERING LOUC T (FT)是目前公认的感知光周期的关键基因,在花转变中发挥重要作用。PfFT3是FT-like亚家族基因,其在植物开花调控的功能尚待揭示。本研究首先通过亚细胞定位证明PfFT3定位于细胞核和细胞质。之后构建植物表达载体pCAMBIAI1303-PfFT3,并通过农杆菌介导的花序浸染法转化野生型Col-0和突变体fd-2、fd-3和ft-10拟南芥,以此分别获得稳定遗传的纯合的过表达和回补转基因株系。结果分析表明,PfFT3的过表达能够显著促进拟南芥开花并且能够挽救突变体fd-2、fd-3和ft-10的晚花表型,进一步研究表明,外源PfFT3基因的表达促进下游内源开花基因AtSOC1、AtAP1、AtFUL和AtLFY的表达。综上所述,本研究阐明了PfFT3在促进开花过程的积极作用,为深入研究PfPEBP基因的功能及紫苏短日照早花优良种质培育奠定基础。

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肿瘤干细胞源性的外泌体，作为通讯介质传递了多种生物信息，从而诱导了肿瘤细胞耐药

高心雨

中国生物化学与分子生物学报. 2024, 40(8): 1185.

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