注意缺陷多动障碍(attention deficit hyperactivity disorder, ADHD)是儿童和青少年常见的神经发育障碍性疾病,临床表现为注意缺陷、多动与冲动控制障碍,其病因及发病机制尚未完全阐明。多巴胺(dopamine, DA)缺陷理论是目前ADHD发病机制研究的核心。基于该理论,针对多巴胺转运体(dopamine transporter, DAT)和多巴胺受体(dopamine receptor, DR)功能的深入研究促成了国际主流药物的开发,这些药物通过提升DA浓度有效缓解症状,进一步验证了DA系统在ADHD中的关键作用。除以上因素外,新近研究表明,DA缺陷的形成存在更为关键的诱因。SNARE复合体(soluble N-ethylmaleimide-sensitive factor attachment protein receptor complex)是介导突触囊泡与质膜融合的核心装置,由突触相关蛋白25(synaptosomal-associated protein 25, SNAP-25)、突触融合蛋白1A(syntaxin-1A, STX1A)和囊泡相关膜蛋白2(vesicle Associated membrane protein 2, VAMP 2, 也称为synaptobrevin 2)三者构成。SNARE复合体作为促进DA囊泡分泌的“最小机器”,对突触前膜DA囊泡锚定、膜融合、囊泡胞吐循环的关键环节产生影响。其组装解离过程中,辅助蛋白质的功能失衡可能干扰DA的有效释放,被认为是DA缺陷形成的重要潜在机制之一,亦成为ADHD机制研究的新兴焦点。本文聚焦SNARE复合体,系统梳理其核心蛋白质及调控因子在ADHD发病机制中的作用,为疾病机制解析与靶向干预提供理论支持。

全球每年约有多达8亿吨的碳氢化合物进入环境,其中大部分是烷烃。烷烃非常不活跃,凝固点高,因此给环境生态和石油回收带来了严重问题。烷烃单加氧酶(alkane monooxygenase,AlkB)是一种跨膜金属蛋白酶,隶属于膜结合脂肪酸去饱和酶(fatty acid desaturase,FADS)家族,能够在由微生物介导的烷烃降解的第一步反应中将直链烷烃转化为相应的伯醇,从而在碳的全球循环和石油污染的生物修复中发挥关键作用。本文围绕不同微生物来源AlkB的特性、结构、活性位点、催化机制、以及重组菌的构建等方面进行综述,强调AlkB在环境修复以及石油开采领域中的重要意义,旨在为AlkB对碳氢化合物污染场所的生物修复和石油采收率的提高提供新思路。

MYB蛋白质家族是植物中最大的转录因子家族之一,广泛参与生长发育、逆境应答及次生代谢过程,但金银花MYB蛋白质家族成员尚未被鉴定。本研究采用生物信息学方法对其进行全基因组鉴定与分析,涵盖基本理化性质、系统进化树、基因结构、保守基序、顺式作用元件等,并通过构建pCAMBIA1300-GFP融合载体、烟草叶片瞬时转染检测MYB6、MYB106d、MYB114蛋白质的亚细胞定位。结果显示,共鉴定到147个LjMYB基因,分属17个亚家族(S1~S17);其编码氨基酸长度52~1 060 AA,等电点4.42~11.52 pI,外显子1~13个,分子量6 086.3~119 075.08 kD。MEME分析发现,不同MYB的基序数量及分布存在差异,同一亚家族结构特征相似;顺式作用元件分析表明,其启动子区域含光响应、激素应答及生物与非生物胁迫相关元件和结合位点。染色体分布显示,MYB基因存在显著基因组加倍(可能与染色体进化加倍相关);金银花与拟南芥MYB基因的共线性分析显示,121对同源基因分布于拟南芥所有染色体,体现进化保守性。表达谱分析表明,金银花MYB基因在生长发育中作用不同,且对不同光照强度敏感程度有差异;亚细胞定位显示,LjMYB6、LjMYB106d以及LjMYB114均定位于细胞核。综上,金银花MYB蛋白质家族具有多样生物学特性,可能参与生长发育、激素调控及生物/非生物胁迫响应过程。

Quake试图整合“中心法则”、“细胞学说”和“进化论”三大生命规律为一条法则,即“细胞法则”,但该法则无论在理论上还是在实验层面上有待于发展和完善。量子生物学是否将在更普遍意义上解释生命规律呢？量子生物学是运用量子力学理论和方法,研究生命过程和起源的新兴交叉学科,主要探讨生物分子动态结构与能量转移中的量子行为和效应。本文通过回顾量子力学发展史和量子生物学兴起,重点综述了量子生物学现状并对其未来作了展望。在DNA复制和修复中因氢键断裂而质子稳定性降低,后者发生隧穿而引起突变,具有进化意义;量子隧穿通过局部构象运动和静电环境优化,降低有效势垒高度而促进酶促反应;激发态电子在光合作用多个色素分子间形成相位同步的叠加态,并通过相长干涉提高能量传输效率和强度,从而增强光能转化为化学能;候鸟量子罗盘通过隐花色素中电子传递和相继其构型变化来感知弱磁场而寻找方向;神经系统微管蛋白构象态和其量子态通过相干、叠加、纠缠及 Orch-OR坍缩,行而可感知和传递神经信息。进而,文中讨论了实验印证量子力学模拟的生命活动,“观测者效应”为解释生命起源提供新思路和哥本哈根诠释统领生命行为本质的可能和展望。

环鸟苷酸-腺苷酸合成酶(cyclic GMP-AMP synthase,cGAS)-干扰素基因刺激因子(stimulator of interferon genes,STING)信号通路作为先天免疫的重要组成部分,在抗肿瘤免疫中发挥着关键作用。cGAS通过识别细胞自身异常或外源的DNA,催化合成第二信使cGAMP,激活STING蛋白,进而通过TBK1-IRF3/NF-κB信号轴诱导I型干扰素等细胞因子分泌。这些效应可激活树突状细胞、增强自然杀伤细胞功能和T细胞应答,进而强化机体的免疫监视功能,从而抑制肿瘤进展。然而,肿瘤细胞可通过多种机制逃逸该通路的免疫监控,包括下调cGAS/STING表达,加速STING蛋白降解或抑制cGAMP合成及信号传递等,导致免疫抑制性微环境形成,促进肿瘤免疫逃逸。目前,靶向激活cGAS-STING通路的策略主要包括STING激动剂开发、递送系统优化及联合治疗,例如与PD-1/PD-L1抑制剂、与放疗或化疗等联用,以协同增强抗肿瘤免疫应答。尽管前景广阔,但该领域仍面临挑战,例如STING激动剂的全身毒性、肿瘤微环境异质性及耐药机制等。本文系统综述了cGAS-STING信号通路活化的分子机制和在肿瘤免疫中的作用、STING激动剂和递送系统的进展及存在问题,及其与免疫检查点抑制剂、放疗和化疗等联合应用潜力,提出cGAS-STING通路作为治疗靶点面临的挑战及未来可能优化方向,为开发更有效的肿瘤免疫治疗策略提供理论依据和思路。

生命的起源及其奥秘是历史悠久的科学问题之一,研究者们通常在物质和能量的层次来探索和研究生命。然而,物质、能量、信息构成了目前知识体系以及宇宙的三大基石。如何从数学和信息科学的角度来定义和阐述生命活动的本质,具有广泛而深远的意义。本文提出“生命自我信息论”来描述生命在信息层面上的一个大统一框架及数学逻辑。生命的所有活动,包括DNA复制、RNA转录、细胞信号传导、能量代谢、甚至产生认知与思维的神经元活动等,均可被视为某个变化事件;这些分子或细胞活动变化的概率分布中隐藏着该事件所产生的、内在的自信息(self-information)。这些生命自信息以三元态的形式进行表征和编码:即属于高概率分布的变化事件,其反映了分子或细胞活动的基本常态,代表低信息;而低概率分布的事件则产生高信息。这些低概率事件又根据其偏离基态的正反方向,产生正惊讶态或负惊讶态自信息。简而言之,构成生命的分子器件或细胞的任何一种活动环节,均可视为是一个“自信息单元”(self-information unit),一个生命体是由众多自信息单元通过精美的排列组合、正负反馈控制所形成的多层次“自信息联合体”(joint self-information group)。自信息联合体内的各单元间相互作用,又会生成一系列概率分布,进一步产生了许多“联合自信息流链”(the chain of joint self-information flow)。生命的活动就是通过正惊讶、负惊讶、基态的三元制(+1,-1,0)编码原理来表达、传播能被精确计算和量化的各种信息。不同的自信息联合体可分别实施生命各层次的具体功能,从细胞内合成能量的三羧酸循环到神经网络的思维链。生物进化就是自信息单元和自信息联合体的数量和复杂度增加的过程,即生命熵值降低的过程。人类的生命自信息单元最多、联合自信息链的信息内涵最丰富、意识层次的自信息总值也最高。这种基于纯数学信息原理所定义的生命本质与活动,超越了物质与能量的传统定义范畴,可被视为是生命起源的一种意识规则。而地球碳基生物只是实现生命规则的具象化途径和案例之一。生命自我信息论为设计硅基人造生命机器,或探测宇宙中潜在的高级外星生命提供了一种全新的理论思考。

生物毒素广泛存在于动物、植物和微生物中,是生物在长期进化过程中形成的捕食、防御和竞争的“化学武器”,主要包括蛋白质、多肽及小分子化合物等。相比一般化学毒物,生物毒素具有高活性、强靶向性和分子多样性,既可能对人类健康构成威胁,也在疾病机理研究与药物开发中展现出独特价值。代表性药物如卡托普利、肉毒毒素、齐考诺肽及GLP-1受体激动剂,奠定了毒素应用的里程碑。目前已有百余种毒素类候选药物进入临床试验,覆盖多类重大疾病。但该领域仍面临资源挖掘效率低、结构与机制解析不足、高毒性及合成改造受限等挑战。未来,随着多组学、人工智能与合成生物学的发展,将实现生物毒素的高效发现、低毒化改造与精准应用,推动从基础研究向临床转化。

孤儿G蛋白偶联受体35(G protein-coupled receptor 35,GPR35)是一种参与调节脂质代谢的G蛋白偶联受体,在不同脂肪细胞类型中表现出特异性的代谢调控作用。大量研究表明,GPR35在白色脂肪细胞中调控脂肪分解和脂肪生成,与胰岛素敏感性和炎症反应密切相关;在棕色脂肪细胞中通过激活解偶联蛋白 1(uncoupling protein 1, UCP1)和G蛋白信号调节因子14(regulator of G protein signaling 14, RGS14)调控细胞形成和能量消耗过程;在米色脂肪细胞中可促进其“褐变”,调节线粒体功能,调控能量代谢能力。在脂肪组织中,GPR35可以调节免疫细胞、神经系统和血管系统的功能,通过减轻炎症反应、调节血液流动等方式介导细胞间相互作用,从而影响脂肪细胞代谢。在肥胖、2型糖尿病和MASLD等代谢疾病研究中发现,GPR35与脂肪分解、能量消耗、胰岛素敏感性和炎症反应有关。然而其功能与具体作用机制仍未完全清楚以及靶向药物的选择性需优化,临床应用仍面临诸多挑战。未来,可以利用分子对接技术、深度学习模型和基因编辑技术等近一步验证GPR35的功能、验证相关药物特异性,开发出治疗代谢疾病的新型方式。

动脉粥样硬化(atherosclerosis, AS)是一种以脂质沉积、慢性炎症和斑块形成为特征的血管疾病,是心血管事件的主要病理基础。尽管传统降脂治疗已取得了一定临床疗效,但其核心发病机制仍需进一步深入阐明。近年来,肠脑轴作为连接肠道与中枢神经系统的双向调控网络,因其在神经、内分泌免疫和代谢交互中的关键枢纽作用而逐渐成为研究AS的热点领域。肠脑轴通过肠道菌群代谢产物,例如短链脂肪酸(short-chain fatty acids,SCFAs)、氧化三甲胺(trimethylamine N-oxide,TMAO)以及肠道激素调节宿主炎症、脂质代谢和内皮功能,进而影响AS进程,自主神经系统(交感/副交感)通过调控免疫细胞活性和炎症因子释放影响斑块稳定性。而神经代谢交互的异常会加剧菌群紊乱和代谢失衡,促进AS恶性循环。本文系统综述了肠道微生物与其宿主神经系统之间复杂的双向信号传导机制及其在AS发生发展中的作用,肠道菌群如何通过代谢产物调控宿主的神经内分泌与免疫反应,从而影响中枢及外周神经系统的功能;反之神经活动又可直接或间接调控肠道微生物内环境稳态。最后,本文梳理了基于肠脑轴治疗AS的相关干预策略,并对其临床可行性进行了探讨。这为开发以肠脑轴调控为核心的AS精准防治策略提供理论依据,也为临床干预提供极具潜力的新靶点和研究方向。

甲卡西酮作为一种被广泛滥用的合成卡西酮类新型精神活性物质,因其严重的神经毒性和极强的成瘾潜力而构成重大公共卫生风险。本研究利用斑马鱼模型探究其神经行为效应的作用机制。甲卡西酮暴露显著降低斑马鱼幼鱼存活率并抑制胚胎孵化,同时诱导复杂的神经行为异常。条件性位置偏爱实验显示,甲卡西酮组斑马鱼在伴药区(明区)的停留时间较基线水平增加了22.2%(P < 0.01),证实甲卡西酮具有强成瘾性。利用转录物组学分析斑马鱼全脑,KEGG显示,神经活性配体-受体相互作用通路发生了系统性紊乱;基因集富集(gene set enrichment analysis,GSEA)分析进一步表明,γ-氨基丁酸信号通路(γ-aminobutyric acid,GABA,NES =-1.64)及谷氨酸受体通路(包括离子型和AMPA受体信号)均受到显著抑制(P < 0.05)。定量PCR进一步证实了上述通路中关键基因的显著下调:GABA能受体亚基(例如gabra1和gabra2)、谷氨酸能受体亚基(例如gria2和grin2B)以及多巴胺转运体slc6a3的mRNA表达下降了67.0%至97.9%(P < 0.01)。这些结果表明,甲卡西酮通过协同的双重抑制作用驱动奖赏寻求行为;具体而言,同时抑制 GABA 能的抑制作用和slc6a3 介导的再摄取,其可能促进多巴胺能过度活跃,而谷氨酸受体的下调则反映了对过度刺激的稳态反应。本研究结果为甲卡西酮使用障碍患者干预提供了新的视角。

本文探讨了在人工智能(AI)浪潮重塑教育格局的时代背景下,《分子生物学》课程以培养学生高阶提问能力为核心目标,开展以“问”为引擎的教学改革实践。文中提出了“问学共生进化”的教学理念,强调“问”与“学”如DNA双链般相互缠绕和循环演进,推动认知跃升,激活创新潜质;并基于此理念,对课程实施进行了系统而深入的改革:在内容层面,设计了“三层级问题库”(基础认知-综合应用-创新探索),分别使用各种AI工具以达到缩短基础知识获取时间,增强复杂问题分析能力,以及实践学科前沿探索研究的辅助作用;在方法层面,创新了“四步教学法”(情境设问-自主探究-协作研讨-反思发问),分阶段有步骤地调用“三层级问题库”,达到从回答教师设问到最终创新发问的潜能激活目标;在评价层面,采用了过程性考核对学生五维能力进行全面评价并给予及时反馈指导。经过2年的教学实践,这种AI融入的“以问启学、问学相长”的教学模式,成功实现了分子课程教学从“知识传递”到“思维锻造”的根本性转型,显著提升了学生的科学思维能力,强化了其自主探究能力,并有效激发了创新实践能力。本课程的创新实践,为当今时代理科专业核心课的改革,提供了具有前瞻性与可操作性的新路径与宝贵经验。

胆固醇代谢稳态的失调在肿瘤发生、进展及免疫逃逸中发挥关键作用。本文综述了细胞内胆固醇代谢的核心调控机制,包括固醇调节元件结合蛋白2(sterol regulatory element-binding protein 2,SREBP2)与3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶(3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA reductase,HMGCR)介导的生物合成、低密度脂蛋白受体(low-density lipoprotein receptor,LDLR)依赖的外源摄取、ATP结合盒转运蛋白A1/G1(ATP-binding cassette transporter A1/G1,ABCA1/ABCG1)驱动的胆固醇外排以及酰基辅酶A:胆固醇酰基转移酶1/2(acyl-CoA:cholesterol acyltransferase 1/2,ACAT1/2)催化的酯化储存,并系统阐述了这些代谢通路在肿瘤免疫微环境(tumor immune microenvironment,TIME)中的多维度调控功能。在TIME中,肿瘤细胞通过重编程自身及周围免疫细胞的胆固醇代谢,构建免疫抑制性微环境。具体而言,ACAT1活性增强导致T细胞胆固醇酯化积累,削弱其受体聚集与效应功能;氧化甾醇如25-羟基胆固醇(25-hydroxycholesterol,25-HC)和27-羟基胆固醇(27-hydroxycholesterol,27-HC)通过肝X受体(liver X receptor,LXR)信号调控巨噬细胞极化、抑制树突状细胞(dendritic cells,DCs)迁移并诱导T细胞耗竭;髓源性抑制细胞(myeloid-derived suppressor cells,MDSCs)的功能成熟亦受XBP1-胆固醇轴调控。此外,自然杀伤(natural killer,NK)细胞的抗肿瘤活性受LDLR介导的胆固醇摄取及胆汁酸代谢产物异胆酸(iso-lithocholic acid,iso-LCA)的负向调节。基于上述机制,靶向胆固醇代谢的干预策略展现出显著的抗肿瘤潜力:他汀类药物抑制甲羟戊酸通路、前蛋白转化酶枯草溶菌素9(proprotein convertase subtilisin/kexin type 9,PCSK9)或尼曼-匹克C1型类似蛋白1(niemann-pick C1-like 1,NPC1L1)抑制剂阻断胆固醇摄取、ACAT抑制剂Avasimibe等不仅能直接抑制肿瘤生长,还可逆转免疫抑制状态。尤为重要的是,胆固醇代谢调节剂与免疫检查点抑制剂的联合应用可产生协同效应,显著增强抗肿瘤免疫力。因此,胆固醇代谢不仅是肿瘤细胞增殖的物质基础,更是调控TIME功能的关键代谢枢纽,其精准干预有望为癌症治疗提供新型、有效的组合策略。

创面愈合是一个涉及止血、炎症、增殖和组织重塑的动态生理过程。难愈性皮肤损伤,例如糖尿病足溃疡、静脉溃疡和压疮,给患者带来严重的生理和心理负担,而传统治疗手段难以根本性解决此类问题。近年来,中草药来源的细胞外囊泡(Chinese herbal medicine-derived extracellular vesicles,CHMEVs)因其出色的生物相容性、低免疫原性和高安全性,在创面修复和药物递送领域展现出良好潜力。CHMEVs作为纳米级尺寸的生物囊泡,富含中草药小分子化合物、蛋白质及代谢物,能够跨越生物屏障并有效调控细胞间通讯,促进组织修复。本文综述了CHMEVs的分离提取方法及在创面修复中的作用及机制,并探讨了其在临床应用中的前景及挑战。CHMEVs的工程化改造和生物材料结合进一步拓展了其在精准医疗中的应用潜力,为未来难愈性创面的治疗提供了新思路。

O-糖基化(包括黏蛋白型O-糖基化和O-GlcNAc糖基化)作为一种关键的蛋白质翻译后修饰(post-translational modification,PTM),通过在苏氨酸或丝氨酸残基上添加糖链分子,调节蛋白质功能、稳定性和亚细胞定位,参与细胞信号传导、代谢调控和应激反应等生物学过程。DNA损伤是指细胞在内源性(例如代谢产物、复制错误等)或外源性因素(例如射线、化学物质等)作用下,基因组的完整性受到破坏,进而引发癌症、衰老或遗传性疾病。机体针对DNA损伤,进化出DNA损伤应答(DNA damage response,DDR)系统,通过协调复杂的蛋白质网络,用以检测DNA损伤并促进修复。研究表明,O-糖基化修饰可以通过影响DNA损伤修复相关蛋白质的活性、定位和相互作用调控DDR。然而,O-糖基化修饰参与DDR的详细机制有待阐明,为此,本文总结了黏蛋白型O-糖基化、O-GlcNAc糖基化的生物合成过程和DDR级联反应步骤,针对目前肿瘤细胞中O-糖基化与DNA损伤应答的研究现况予以回顾,并基于此提出机制研究新的展望,以期为开发新的肿瘤靶点和肿瘤治疗提供依据。

本文基于嘌呤能受体P2X配体门控离子通道7的受体(purinergic receptor P2X ligand-gated ion channel 7,P2X7R)/ NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3(NOD-like receptor family pyrin domain containing 3,NLRP3)信号通路探讨牛膝提取物 (achyranthes bidentata extract, ABE)对大鼠膝骨性关节炎(knee osteoarthritis,KOA)的效果及机制。在动物实验中,采用“内侧副韧带横断(medial collateral ligament transection,MCLT)+部分半月板切除术(partial meniscectomy,PM)”建立大鼠KOA模型。苏木精-伊红(hematoxylin-eosin,H&E)染色和番红固绿染色评估膝关节软骨损伤情况,TUNEL染色评估软骨细胞凋亡情况。微型计算机断层扫描技术(micro-computed tomography,Micro-CT)评估骨损伤和KOA严重程度。在体外实验中,采用脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)处理大鼠膝关节原代软骨细胞,四唑盐比色(methylthiazolyldiphenyl-tetrazolium bromide, MTT)法和乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase,LDH)试剂盒检测细胞活力和细胞毒性情况。酶联免疫吸附法(enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)和免疫印迹法(Western blot,WB)检测各组炎性细胞因子和基质蛋白质水平。流式细胞术检测天冬氨酸特异性的胱天蛋白酶 1(cysteine-requiring aspartate protease 1,Caspase-1)活性。免疫荧光法检测软骨细胞内NLRP3水平。体外研究结果表明,通过ELISA检测,ABE显著降低了大鼠原代软骨细胞中LDH的释放量(P<0.01),同时炎症因子白介素-18(interleukin-18,IL-18)(P<0.01)和白介素-1β(interleukin-1β,IL-1β)(P<0.01)水平也明显受到抑制;此外,Western印迹分析进一步揭示,ABE处理有效抑制了软骨降解酶基质金属蛋白酶1(matrix metalloproteinase 1,MMP-1)(P<0.01)和基质金属蛋白酶13(matrix metalloproteinase 13,MMP-13)(P<0.001)的蛋白质表达,同时显著提升关键基质蛋白Ⅱ型胶原(collagen type Ⅱ,Collagen Ⅱ)(P<0.001)的水平,共同证实ABE通过调控炎症与基质代谢通路抑制软骨细胞焦亡和损伤的机制;体内实验进一步证实,ABE有效改善KOA大鼠软骨组织损伤(例如H&E染色显示结构破坏减轻,番红固绿染色表明基质流失减少),抑制骨赘形成及软骨细胞焦亡;分子机制上通过下调P2X7R(P<0.001)、NLRP3(P<0.001)等通路蛋白质表达延缓KOA进展。ABE通过抑制P2X7R/NLRP3信号通路抑制软骨细胞焦亡,改善软骨组织损伤,从而延缓大鼠KOA的病理进展,表明ABE可能是一种有前景的KOA治疗药物。

随着全球老龄化进程加速,衰老及其相关疾病已成为重大公共卫生挑战。肠道作为重要的衰老调控器官,其衰老过程与肠道微生物群多样性丧失、肠道屏障功能受损及免疫调节障碍密切相关,并继而导致氧化应激加剧和系统性炎症状态,最终加速机体整体衰老及多种疾病的发生发展。本综述系统总结了益生菌缓解肠道衰老的作用机制与应用前景。研究表明,益生菌可通过增强肠道屏障功能、调节免疫与抗氧化活性、调控肠脑轴功能以及恢复肠道菌群多样性等多途径延缓肠道衰老进程。此外,本文进一步综述了益生菌在衰老相关疾病中的临床应用,包括通过“肠-肝轴”改善代谢性疾病(例如非酒精性脂肪性肝病, non-alcoholic fatty liver disease, NAFLD)、通过修复微生态缓解消化系统疾病、经由“肠-肌轴/骨轴”对抗运动系统功能衰退、通过免疫调节延缓年龄相关性免疫衰退、通过“肠-脑轴”改善神经退行性疾病以及通过“肠-皮肤轴”延缓皮肤老化。尽管现有研究展示了益生菌的多方面潜力,仍存在菌株特异性、个体差异及长期安全性等问题。未来需结合多组学技术、个性化干预策略及新型制剂开发,以推动益生菌在健康衰老领域的精准应用。本文旨在为益生菌干预肠道衰老及相关疾病的机制研究与临床实践提供理论参考与方向展望。

乳酰化修饰是新近发现的一种新型蛋白质翻译后修饰,其通过酰胺键介导乳酸基团与赖氨酸残基共价结合,从而改变蛋白质的功能和细胞内的信号传导过程。乳酰化修饰包括组蛋白乳酰化修饰和非组蛋白乳酰化修饰两大类,都受到“Writer-Eraser”酶系统的动态精密调控。其中,非组蛋白的乳酰化修饰主要受到AARS1和SIRT3等酶的调控,并在肿瘤的代谢重编程、ROS应激和信号通路调控方面发挥功能,在多种疾病进展中具有重要作用。特别是在肿瘤中,非组蛋白乳酰化修饰与肿瘤增殖、免疫逃逸和耐药等密切相关。因此,深入探究非组蛋白乳酰化修饰在肿瘤进展中的作用,有望为肿瘤的精准诊治提供新靶点和新策略。值得注意的是,非组蛋白乳酰化修饰中乙酰化修饰的干扰效应不可忽视,乳酰化与乙酰化具有类似的“writer”和“eraser”酶,且存在重叠的修饰位点,这提示两者之间可能存在功能性串扰。由于目前缺乏针对赖氨酸乳酰化修饰的特异性编辑工具,因此,难以明确乳酰化是否发挥主要的调节作用。本文就近年来非组蛋白乳酰化修饰在肿瘤中的研究进展作一综述。

线粒体是细胞的能量代谢中心,其基因表达调控对维持细胞稳态至关重要。线粒体基因组为一环状双链结构,其转录依赖于多种核编码蛋白质组成的转录复合体。在转录起始时,线粒体RNA聚合酶(mitochondrial RNA polymerase,POLRMT)利用NAD作为非经典起始核苷酸,在RNA的5′端NAD帽结构,从而实现转录过程与细胞代谢状态的偶联。线粒体DNA经过转录获得连续的、长的多顺反子转录产物,还需经历加工修饰才能成熟。这些过程在线粒体RNA颗粒中进行,共同维持转录本的稳定性和翻译效率。成熟的线粒体RNA不仅分布于线粒体基质,还可转运至细胞质和细胞核。本文综述了线粒体DNA转录和转录后加工修饰的研究进展,探讨了线粒体DNA的转录机制、转录后加工机制及其发生场所;重点分析了线粒体RNA修饰在调控RNA稳定性、翻译效率及基因表达中的作用,并讨论了成熟RNA的分布与转运机制。旨在阐明线粒体基因表达的调控机制,为线粒体功能障碍相关疾病的机制研究与靶点发现提供新思路。

课程思政是高校落实立德树人根本任务的关键。随着人工智能技术在教育领域的应用不断深化,课程思政教学改革创新已成为当前亟待解决的问题。生成式人工智能(generative AI)作为人工智能领域的一个重要分支,以其丰富的语料库与强大的交互理解和对话能力,为破解教学难题、革新教学样态带来了新的机遇。本研究旨在探索生成式AI在《临床免疫学检验技术》课程思政教学中的应用实践,提升课程育人实效,实现知识传授、能力培养与价值引领的有机统一。依托生成式AI技术对课程思政元素进行智能化挖掘与重构,创设“课前精准推送—课中协同探究—课后反思内化”的人机协同教学模式。选取2021级(n=219)、2022级(n=217)医学检验技术专业学生分别设为对照组和研究组,在授课团队、课程内容与考核标准一致的前提下实施教学干预。通过比较两组学生的专业知识成绩、实践技能成绩、学习行为数据(包括课堂参与度、AI互动频率等)及问卷调查结果,综合评估教学效果。结果显示,研究组专业知识成绩和实践技能成绩均显著高于对照组(P<0.001);学习行为数据显示,研究组AI互动频率与讨论参与率更高;89.2%的学生对AI赋能课程思政教学持积极态度。综上所述,生成式人工智能驱动下的《临床免疫学检验技术》课程思政有助于提升学生的专业素养与实践能力,促进思政元素的精准融入与价值引领的隐性渗透,为医学课程思政改革提供可借鉴的实践范式。

肺癌对世界公共卫生安全造成严重威胁,化疗作为其治疗的主要策略面临着毒性大且易产生耐药性等挑战。抗癌肽(anticancer peptides)因广谱抗癌活性、作用迅速而不易产生耐药性等优势,具有开发成新型抗癌药物的前景。但其也面临着活性较弱、毒副作用较强等不足。肿瘤弱酸性微环境(pH 6.5~6.8)为高效低毒的抗癌肽设计提供了良好的思路。前期以狼蛛毒素Lycosin-I为模板设计了酸敏感抗菌肽pHly-1,本研究发现,pHly-1也具有酸敏感抗癌活性。进一步对pHly-1展开丙氨酸扫描分析,获得了一个酸敏感性更优的突变体pHTP-2,其在pH 6.6下对A549细胞作用的IC₅₀为15.68 μmol/L,而在pH 7.4下的IC₅₀则大于100 μmol/L。在pH 6.6下,pHTP-2可作用多种肺癌细胞系,并可以快速裂解方式诱导A549细胞死亡。在pH 7.4下,500 μmol/L的pHTP-2对红细胞(溶血率约为38%)和原代心肌细胞毒性(抑制率为49.7%,p<0.05)较弱。分析其电荷、水合粒径、形貌和二级结构表明,pHTP-2在pH 6.6下序列中的His残基发生质子化,正电荷增加(p<0.01),水合粒径减少(p<0.05),形成α-螺旋结构诱导A549细胞发生膜裂解;在pH 7.4下His残基则发生去质子化,正电荷减少,形成β-折叠结构而自聚集,限制了其对A549细胞膜的作用,表现出弱活性。综上,pHTP-2能响应肿瘤弱酸性微环境发挥选择性细胞毒活性,有效克服抗癌肽低效高毒的不足,是一个优质的抗癌药物先导分子。

横纹肌肉瘤(rhabdomyosarcoma, RMS)是儿童和青少年最常见的软组织恶性肿瘤之一,其核心病理特征是骨骼肌分化程序的阻断。本文系统梳理相关基础研究,并以“分化调控-细胞周期-信号通路”为主线总结该领域关键进展。早期分化阶段,MyoD与E蛋白形成的异二聚体联同肌特异性miR-206及部分lncRNA共同启动肌谱系基因;晚期分化阶段,肌细胞生成蛋白(myogenin)主导细胞融合与肌管成熟,其活性与稳定性受miR-1-TRPS1轴、Arp5以及IL-4/STAT6等上游因子调控。细胞周期方面,p21/p27与Rb-E2F轴通过诱导G₁期停滞为分化铺垫;一旦该轴失衡,肿瘤细胞即维持高增殖并持续阻断分化。信号通路方面,PI3K/AKT/mTOR与MAPK/ERK的异常激活叠加Notch、Hedgehog等抑制分化信号,相互串扰并形成自我维持的“增殖—去分化”环路。基于上述机制,抑制异常通路、校正表观遗传与非编码RNA失衡、重建MyoD/Myogenin功能以及利用CRISPR实施精准干预,均显示出诱导分化、抑制肿瘤进展的潜力。目前的难点是通路因果与亚型特异机制不清、预测性标志物不足,以及联合方案的治疗窗与耐药风险未厘定。后续应以单细胞/空间组学为支点,整合表观与转录后层面信息,构建可干预的分化网络,并在标志物引导下开展跨通路联合策略的分层验证,推动RMS分化治疗走向精准与转化。

结核病(tuberculosis, TB)仍是全球重大公共卫生威胁,耐多药结核病使其防控形势更加严峻。传统诊断方法需要更新,而人工智能(artificial intelligence,AI)技术的引入为结核病防控提供了突破性解决方案。诊断方面,AI技术能够显著提高结核病筛查效率,并精确识别结核病影响特征。AI技术在TB标志物发现中也发挥重要作用,通过分析多组学数据识别了高性能的新型诊断标志物。治疗领域,AI模型可预测药物疗效和不良反应风险,为个性化治疗提供支持;新药研发中,AI技术加速了TB药物靶点发现和化合物筛选过程,并能实现新型药物的从头设计。本文综述了以TB为例的AI在传染病诊断、治疗及新药研发中的应用及未来方向。

脑出血是由脑血管非外伤性的自发破裂导致血液渗入脑组织引发,属于致死率、致残率极高的出血性脑卒中亚型。因其发病率高,长期预后差,对患者生活和社会经济造成沉重的负担。因此,最大程度减轻损伤后神经功能缺损成为急需突破的难题。近年,细胞外囊泡(extracellular vesicles, EVs)在介导脑细胞间复杂信号传导、维持脑组织稳态上发挥的重要作用备受关注。大部分EVs都具备良好的生物相容性、稳定的膜结构、低免疫原性以及可以携带多种生物活性分子等特性,为实现脑细胞靶向调节提供了有利条件。本文系统综述了EVs的生物特性和功能特点,深入剖析了EVs在脑出血病理生理过程中的双重调节作用,诠释了EVs作为疾病动态监测的生物标志物在脑出血的诊断中展现出的应用潜能,并重点介绍了其作为药物递送和基因编辑体的的最新进展和改进策略,旨在为推动EVs在脑出血的临床诊疗应用上实现精准转化提供理论支撑。

艾塞那肽(Exendin-4,Exe)是一种胰高血糖素样肽-1(GLP-1)受体激动剂,对胰腺β细胞具有保护作用。然而,其潜在的作用机制尚不明确。研究结果表明,艾塞那肽具有更强的抗氧化能力,通过减少活性氧(ROS)(P＜0.01)的产生而保护MIN6细胞免受高糖诱导的氧化损伤,并维持胰腺β细胞的线粒体功能。艾塞那肽的保护作用主要体现在可提高细胞活力(P＜0.05)和胰岛素分泌(P＜0.05),以及提高线粒体膜电位(MMP)(P＜0.01)和ATP水平(P＜0.05)。此外,艾塞那肽还抑制了乳酸脱氢酶(LDH)的活性(P＜0.001),降低了细胞内丙二醛(MDA)水平(P＜0.01),并增强了超氧化物歧化酶(SOD)(P＜0.01)和过氧化氢酶(CAT)(P＜0.01)的活性。谷氧还蛋白(glutaredoxins, Grxs)是依赖谷胱甘肽的氧化还原酶,而Grx/GSH系统也被证实是保护胰腺β细胞免受氧化应激及线粒体损伤的重要内源性抗氧化系统。研究发现,艾塞那肽显著提高了谷氧还蛋白1(glutaredoxin 1, Grx1)、谷氧还蛋白2(glutaredoxin 2, Grx2)和谷胱甘肽还原酶(glutathione reductase, GR)的蛋白质表达水平(P＜0.05),增加了GSH/GSSG(P＜0.01)和NADPH/NADP⁺(P＜0.05)的比值。以上结果表明,艾塞那肽可改善高糖抑制的胰岛细胞功能,其潜在机制与提高Grx系统中关键蛋白质水平的表达及抑制Grx/GSH系统功能失调,进而抑制了线粒体的氧化损伤及功能障碍相关。

淀粉样前体蛋白(amyloid precursor protein, APP)代谢失衡是阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease, AD)的核心病理机制之一。APP 的正常代谢依赖于非淀粉样途径(由α/γ-分泌酶介导,生成可溶性 APPα 和 p3 片段)与淀粉样途径(由 β/γ-分泌酶介导,生成 Aβ 肽段)的动态平衡。在 AD 病理状态下,多种遗传(例如 APP、PSEN 基因突变、APOE ε4 等位基因)、表观遗传及转运蛋白质(例如 LRP1、SNXs 家族)异常等因素共同作用,打破此平衡,导致淀粉样途径过度激活,毒性 Aβ42/43 寡聚体生成增加。这些 Aβ 寡聚体作为关键毒性物质,通过破坏神经元膜结构、干扰突触受体功能与神经递质平衡、诱导线粒体功能障碍与氧化应激、激活小胶质/星形胶质细胞介导的神经炎症、促进 Tau 蛋白异常磷酸化以及损害脑血管功能与 Aβ 清除能力,最终引发突触丢失和神经元死亡。APP 代谢失衡是 AD 病理的始动和持续推动环节,尽管靶向 Aβ 的免疫疗法已取得进展,但未来研究需聚焦于解析 APP 代谢网络的精细调控机制,开发特异性调控分泌酶活性、增强 Aβ 清除及利用 AICD 负反馈等病因性干预策略,并结合早期生活方式干预,以实现对 AD 的有效预防与治疗。本文系统综述了 APP 两类代谢途径的调控网络,并分析两者失衡的关键因素,阐述 Aβ 介导的 AD 病理级联,总结靶向 Aβ 治疗进展与局限。

在新一轮科技革命驱动下,大数据、人工智能及基因技术深度融入医学领域,系统性变革医疗模式与行为。“新医科”建设作为医学教育体系与理念的重构,旨在回应科技革命与教育转型需求。课程团队立足立德树人根本任务,针对《医学遗传学》传统教学中存在的时空限制、资源数智化不足及个性化教学困境,系统探索数智化课程改革路径:通过建设“基础-临床”一体化慕课、开发分层职业训练的虚拟仿真实验平台、深度融合课程思政资源和增设科研进阶模块,实现教学资源数智化升级;整合课程图谱(知识图谱、问题图谱和能力图谱)与智能学伴构建智慧课程体系;设计可自由配置的多元化教学方案以适配不同学习者需求。结果表明,改革显著提升了教学质量与学生能力,形成“医教协同、科教融合、虚实结合”的智慧教学模式,为医学教育数字化转型提供可复制的实践范式,助力培养适应智能时代的高素质创新型医学人才。

蛋白质激酶C底物80K-H(protein kinase C substrate 80K-H,PRKCSH),也称为葡萄糖苷酶Ⅱ β亚基(glucosidase Ⅱ beta subunit,GluII β),与葡萄糖苷酶Ⅱ α亚基(glucosidase Ⅱ alpha subunit,GluII α)相互作用共同参与调控内质网(endoplasmic reticulum,ER)中糖蛋白的加工成熟过程,在N-糖基化这一关键的翻译后修饰中发挥重要作用。目前,PRKCSH基因突变与常染色体显性遗传性多囊肝病(autosomal dominant polycystic liver disease,ADPLD)的密切关系已被广泛研究关注。PRKCSH的多种功能,包括调节IGF1R和IRE1α等信号通路,使PRKCSH有望成为癌症免疫治疗的治疗靶点和生物标志物。同时,在癌症中PRKCSH可以通过响应内质网应激、协调细胞死亡程序和参与免疫治疗等途径,影响细胞生长、转移和对生长因子的反应,进而影响细胞自噬或细胞凋亡。PRKCSH还可以通过增强NK细胞和T细胞的活性,增强癌症治疗,调节抗肿瘤免疫。此外,PRKCSH可以通过选择性剪接产生不同的亚型,影响上皮-间充质转化(EMT)和肺癌细胞增殖等过程。PRKCSH虽然在多种疾病中的都有所发现,但其仍需要更多的证据来阐明PRKCSH的具体作用机制及其发展潜能。

多囊卵巢综合征(polycystic ovary syndrome,PCOS)是育龄期女性中最常见的内分泌代谢生殖疾病之一,其发病率日益增高,严重影响女性生殖健康与长期生活质量。该疾病以高雄激素血症(hyperandrogenemia, HA)、排卵障碍及多囊样卵巢为主要临床特征,常合并胰岛素抵抗(insulin resistance,IR)、脂代谢异常及慢性炎症状态。近年来,随着分子机制研究的深入,铁死亡作为一种铁依赖的新型细胞死亡方式,被证实在PCOS病理演变中扮演关键角色。多种非编码RNA(non-coding RNA,ncRNA),包括微RNA(micro RNA,miRNA)、长非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)及环状RNA(circular RNA,circRNA),可通过靶向细胞铁死亡的不同环节,从铁代谢、氧化还原稳态、脂代谢及相关信号通路等,从多个方面精细调控该死亡过程。这些ncRNA介导的铁死亡调控网络广泛参与卵巢颗粒细胞(granulosa cells,GCs)功能障碍、卵泡发育阻滞、过量雄激素合成及胰岛素分泌失调等病理环节来影响疾病进展。本文系统综述了铁死亡的核心分子机制,重点探讨了ncRNA调控铁死亡的具体作用机制,并进一步阐释该调控网络对PCOS及其并发症的潜在影响。此外,本文还就当前ncRNA调控铁死亡在PCOS研究中的局限与不足进行了讨论,对未来研究方向进行一定展望。该综述旨在为深度理解PCOS的分子病理机制提供新视角,并为基于ncRNA为靶点的临床诊断及治疗策略提供方向。

蛋白质精氨酸甲基转移酶1(protein arginine methyltransferase 1,PRMT1)作为调控蛋白质精氨酸甲基化修饰的关键酶,参与多种肿瘤的发生发展。本研究旨在探讨PRMT1在肝细胞癌进展中的作用及其临床意义。研究首先通过整合TCGA、GTEx和GEPIA2等公共数据库,分析PRMT1在泛癌中的表达模式及其与预后的关联。再利用实时荧光定量PCR和Western印迹法检测PRMT1在肝癌细胞系Huh7中的表达水平,并通过免疫荧光检测明确其亚细胞定位。进一步采用Transwell和细胞划痕实验,评估敲低PRMT1对Huh7细胞迁移与侵袭能力的影响。TCGA等公共数据库整合分析发现,PRMT1在多种肿瘤组织中表达显著上调(P < 0.05),且其高表达与患者不良预后相关;功能富集分析提示PRMT1主要参与细胞周期和DNA修复等通路。在细胞实验中,实时荧光定量PCR和Western印迹法检测结果显示,PRMT1在肝癌细胞系Huh7中呈高表达;免疫荧光检测进一步表明,PRMT1主要定位于细胞核。Transwell和细胞划痕实验结果证实,敲低PRMT1后Huh7细胞的迁移与侵袭能力均显著降低。以上结果表明,PRMT1在肝细胞癌中呈现高表达与核定位特征,并能调控肝癌细胞的迁移与侵袭过程,这为深入理解PRMT1在肝细胞癌发生发展中的作用提供了新的实验证据。

子宫内膜癌是女性生殖系统中最常见的恶性肿瘤之一,其发病率仍呈现持续上升趋势。尽管目前的诊断和治疗手段在不断进步,但其晚期患者的预后仍然较差。新兴的治疗策略,尤其是靶向治疗,为患者带来新希望的同时,也体现目前急需发现新的治疗靶点的迫切需求。泛素-蛋白酶体系统是细胞内蛋白质降解的关键途径,可以通过泛素化或去泛素化途径调节致癌途径中的关键蛋白质,显著影响癌症的进展。微RNA是一类广泛存在于真核细胞中的小RNA,通过与特定mRNA结合并抑制其转录后表达来调控基因表达和细胞周期。它们还可以直接靶向关键的泛素连接酶或去泛素化酶,从而影响下游途径。本综述讨论了在子宫内膜癌中泛素连接酶或去泛素化酶如何调节多条信号通路中的相关蛋白质,并探讨异常表达的微RNA通过靶向泛素-蛋白酶体系统中蛋白质的mRNA影响致癌作用的机制。通过从RNA和蛋白质的角度阐明失调的泛素化和去泛素化的作用,确定潜在的治疗策略,并为子宫内膜癌的分子诊断标志物和治疗提供新的见解。

质粒作为生命科学与医学研究中的重要工具,如何高效且低成本地提取仍是当前亟需解决的关键问题。本研究通过筛选不同形貌与粒径的二氧化硅颗粒作为DNA吸附剂,改良了碱裂解液的组分,并系统性地优化分离液的盐浓度、二氧化硅用量、DNA吸附时间、洗脱液体积及洗脱时间等工艺参数,显著提升质粒DNA提取的综合性能。该方法操作简便、成本低廉,能够稳定获得高产量和高纯度的质粒DNA,其效果与常规商品化离心柱法试剂盒相当。此外,本方案还根据实际需求进行等比例放大,所得质粒DNA在产量和纯度方面与基于硅胶膜的大提吸附柱纯化方法相近,适用于酶切和细胞转染等常规实验操作。因此,该方法具有良好的商业化应用前景。

细胞周期调节基因核糖核苷酸还原酶调节亚基M2(ribonucleotide reductase regulatory subunit M2,RRM2)在多种癌症中能够引发细胞衰老、细胞周期停滞或细胞死亡。尽管已有研究表明RRM2在癌症细胞中发挥重要作用,但关于RRM2通过索拉非尼(sorafenib,Sor)调控铁死亡的具体机制仍缺乏系统的阐述。本研究旨在探讨RRM2通过索拉非尼诱导肝细胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)细胞发生铁死亡的作用机制。分别使用不同浓度的索拉非尼(0,10,15,20,25,30 μmol/L)干预人肝母细胞瘤细胞(HepG2)和人肝胆癌细胞(Huh7),随后通过CCK8法检测加用索拉非尼对HepG2细胞和Huh7细胞增殖抑制的影响,确定建立HepG2和Huh7细胞模型的最适浓度,实验分组PCDH组(转染空载质粒的细胞,作为过表达对照)、PCDH+sor组(转染空载质粒联用11 μmol/L索拉非尼干预细胞)、OE-RRM2组(过表达细胞中的RRM2)、OE-RRM2+sor组(转染RRM2过表达载体联用11 μmol/L索拉非尼干预细胞)、SINC组(转染空载体的细胞,作为敲低对照)、SIRRM2-1、SIRRM2-2、SIRRM2-3组(运用siRNA敲低细胞中的RRM2)。CCK-8和平板克隆实验结果表明,敲低RRM2导致细胞增殖能力降低,而过表达RRM2与上述结果相反(P＜0.05);谷胱甘肽(glutathione,GSH)结果表明,敲低RRM2导致细胞GSH含量降低,而过表达RRM2与上述结果相反(P＜0.05);胞内活性氧(reactive oxygen species,ROS)的结果表明,敲低RRM2导致细胞ROS含量升高,而过表达RRM2与上述结果相反(P＜0.05);线粒体膜电位(mitochondrial membrane potential,MMP)的结果表明,敲低RRM2导致细胞MMP升高,而过表达RRM2与上述结果相反(P＜0.05);qRT-PCR及Western印迹的结果表明,敲低RRM2导致谷胱甘肽过氧化酶4(glutathione peroxidase 4,GPX4)和GSH合成酶(glutathione synthetase,GSS)及缺氧诱导因子1α(hypoxia-inducible factor-1α,HIF-1α)/诱导型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase,iNOS)/血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)基因表达水平降低,而RRM2过表达组与上述结果相反(P＜0.05)。免疫荧光(immunofluorescence,IF)的结果表明,敲低RRM2导致HIF-1α蛋白的表达水平降低(P＜0.05)。以上研究结果表明,肝癌细胞内的RRM2可以通过索拉非尼的影响来激活,进而抑制肝癌细胞发生铁死亡。同时,RRM2可能通过激活HIF-1α/iNOS/VEGF信号通路抑制细胞铁死亡促进HCC恶性进展。

泛醇-细胞色素C还原酶复合物伴侣(ubiquinol-cytochrome C reductase complex chaperone,BCS1L)主要参与线粒体复合体Ⅲ组装,与线粒体遗传病发病、前列腺癌患者疲劳等有关,然而其在结肠腺癌中的作用尚不清楚。本研究通过整合多组学分析和功能实验,系统探讨了BCS1L在结肠腺癌中的临床意义及分子机制。结果发现,BCS1L在结肠腺癌组织中表达水平显著上调(P<0.05),其高表达与患者不良预后及年龄显著相关(P<0.05)。功能富集结果显示,BCS1L与有机阴离子转运、羧酸转运、有机酸转运等相关信号通路有关。免疫细胞浸润结果显示,BCS1L高表达组中Treg细胞占比增多。突变图谱结果显示,PCLO、ABCA13、LRP1B、FAT3、HYDIN和SOX9等基因突变频率在BCS1L高表达组显著升高(均P<0.05)。实验验证结果显示,敲低BCS1L能够显著抑制结肠腺癌细胞的增殖能力、克隆形成能力及迁移能力(均P<0.05)。以上研究结果表明,BCS1L可能通过调控物质转运及调节免疫抑制性肿瘤微环境在结肠腺癌细胞生长和迁移过程中发挥关键作用。

14-3-3蛋白家族是真核生物中一类进化高度保守的蛋白质,通常以二聚体形式与磷酸化靶蛋白相互作用,广泛参与细胞生理、代谢和免疫等关键生物学过程的调控。在哺乳动物中,该家族包含7种亚型(β、ε、η、σ、γ、ζ和θ),各亚型在结构、组织分布及配体偏好性上存在差异,进而导致了各亚型间功能的不同。14-3-3通过识别磷酸化基序结合靶蛋白质,调控靶蛋白功能。在细胞自噬调控中,14-3-3通过调控Beclin-1、ATG13等自噬通路关键分子的合成或分解进而调控自噬进程;在细胞凋亡调控中,14-3-3通过抑制Ask1-JNK/p38通路、阻断前体胱天蛋白酶2(procaspase-2)二聚化等发挥抑凋亡作用。在疾病发生发展过程中,14-3-3呈现出复杂的生物学功能。在病毒感染中,其作用具有双重性,既可能被病毒劫持以促进其复制传播,又能通过失活病毒蛋白质或激活免疫通路来增强宿主抗病毒防御,抑制病毒对宿主的侵染;在神经退行性疾病中,14-3-3γ和θ亚型通过抑制亮氨酸丰富重复激酶2(leucine-rich repeat kinase 2,LRRK2)激酶活性及α-突触核蛋白(α-synuclein,α-syn)聚集发挥神经保护作用;在多种癌症中,14-3-3通过激活MAPK/c-Jun、PI3K/Akt等促增殖通路或抑凋亡过程促进肿瘤发生发展。尽管14-3-3具有作为治疗靶点的潜力,相关研究已从结构解析阶段深入至功能机制探索,但仍存在亚型功能研究缺乏系统性和体内动态调控机制不明等问题。本综述系统梳理了近年来14-3-3在调控自噬、凋亡及疾病发生发展中的研究进展,并介绍了新兴生物技术在14-3-3研究中的应用实例,旨在为后续研发以14-3-3为靶点的药物提供理论依据和研究思路。

蛋白质的结构与功能存在密切的联系,蛋白质的结构决定其功能,而功能需求又推动了结构的进化与适应。这种动态关系使得蛋白质能够满足多样化的生物学需求,并在细胞内发挥多种关键的生物学功能。结构模体(motif)和结构域(domain)作为蛋白质结构和功能的基本单元,在蛋白质功能的进化过程中发挥至关重要的作用。在生物化学教学中,“蛋白质的结构与功能”是核心章节,而结构模体和结构域则是该章节的关键知识点。然而,这些内容通常存在理论抽象和逻辑复杂的特点,给教学和学习带来了不小的挑战。本文以经典的HTH(helix-turn-helix,螺旋-转角-螺旋)结构模体为例,深入探讨了从结构模体到同源异型结构域(homeodomain,HD),同源异型结构域之间相互作用的结构优化和功能多样性的进化过程,再到BEN结构域(BEN domain)功能多样性。通过对这一进化过程的分析,本文揭示了结构模体和结构域在蛋白质功能进化中的重要作用,并提出了具体设计和实践方案,旨在为生物化学教学改革提供有益的参考。

纤维品质是棉花重要的经济指标,也是主要的育种目标之一。本研究利用CottonSNP80K芯片对408份陆地棉材料进行检测,获得12 874个SNP连锁不平衡区段(SNPLDB)标记。通过限制性两阶段多位点全基因组关联分析(RTM-GWAS),在6个环境(5个单环境和1个多环境)中共检测到128个与纤维长度、163个与纤维强度、149个与纤维细度、94个与纤维整齐度和92个与纤维伸长率显著关联的SNPLDB(QTL)。其中,与5个性状分别关联的10个、13个、9个、4个和4个SNPLDB在至少2个环境中被检测到。进一步的单标记/单倍型分析显示,与5个性状分别关联的6个、12个、9个、3个和3个SNPLDB的等位基因间表型差异显著。本研究鉴定到的11个与纤维长度、15个与纤维强度、8个与纤维细度、6个与纤维整齐度、4个与纤维伸长率关联的位点与前人报道的QTL/标记位点重叠,其中,与纤维强度关联的Block_A13_74977977_75077975、与纤维细度关联的Block_A05_24309961_24322003和Block_D03_2459185_2528302,以及与纤维伸长率关联的Block_D04_47711028_47718399,在本研究的多个环境和前人研究中同时被检测到。结合GO富集和RNA-seq分析表明,与纤维长度相关的8个基因、与纤维强度相关的5个基因、与纤维细度相关的8个基因、与纤维整齐度相关的4个基因和与纤维伸长率相关的3个基因可能是潜在的纤维品质候选基因。本研究为解析陆地棉纤维品质的遗传基础提供了新视角,为纤维品质分子育种奠定了重要基础。

生物活性肽(bioactive peptides,BPs)是由2~50个氨基酸通过酰胺键脱水缩合形成的短链肽,广泛存在于动物、植物及微生物体内,具备抗肿瘤、抗氧化、免疫调节及抗菌等多种活性,在生物医学领域广泛应用。近年来,BPs因具有分子量小、生物相容性高及靶向特异性强等特点,已成为肿瘤治疗、疾病诊疗、组织工程及抗感染等领域的研究热点。本文综述了BPs的种类和功能,并重点阐述了其在生物医学领域的应用。在肿瘤治疗中,其可通过增强肿瘤靶向性,诱导肿瘤细胞凋亡,激活抗肿瘤免疫应答及抑制肿瘤血管生成等机制发挥治疗作用;在代谢疾病诊断中,其可作为早期诊断标志物或诊断探针实现精准检测;在代谢疾病治疗中,其可直接开发为多肽药物用于临床干预;在组织工程中,其可作为自组装多肽促进骨、软骨、皮肤等受损组织的修复与再生。在抗感染领域,其可作为抗菌肽(antimicrobial peptides,AMPs)抵御病原微生物侵袭。为BPs在生物医学领域的相关研究提供了参考。