越来越多的研究表明,环状RNA在心肌纤维化中发挥重要调节作用。人环状RNA表达谱芯片检测结果提示,环状RNA circHERC4_041在心衰患者心肌中表达增加,RT-qPCR验证发现,与健康器官捐献者(n=18)心肌组织相比,心衰患者(n=19)中circHERC4_041的表达显著升高。荧光原位杂交(FISH)检测证实,circHERC4_041在人心肌细胞AC16胞质中丰富存在。利用腺病毒介导在小鼠心肌成纤维细胞(mCFs)中过表达circHERC4_041可抑制 mCFs中纤维化相关蛋白质表达。细胞增殖检测实验、细胞划痕和Transwell实验结果显示,过表达circHERC4_041时,mCFs 的增殖和迁移能力被抑制(P<0.001)。序列分析提示,circHERC4_041包含潜在的核糖体进入序列和开放阅读框,蛋白质免疫印迹检测证实,circHERC4_041可翻译516个氨基酸的HERC4-516aa蛋白质,其主要定位于细胞胞质中。细胞功能实验证实,circHERC4_041通过特异翻译HERC4-516aa来抑制心肌成纤维细胞的纤维化表型(P<0.05)。通过IP-MS筛选和Co-IP鉴定证实,HERC4-516aa与转谷氨酰胺酶2 (TGM2)具有特异的相互结合作用,并通过蛋白酶体途径促进TGM2降解。而利用腺病毒介导在mCFs中过表达TGM2可逆转HERC4-516aa对mCFs纤维化表型的抑制作用。本文证实,circHERC4_041翻译的HERC4-516aa蛋白质通过与TGM2相互作用,有效抑制心肌成纤维细胞的纤维化表型。

蛋白质-蛋白质相互作用在细胞的生化功能中扮演极为重要的角色,深入解析蛋白质相互作用关系是理解细胞生命活动的关键。本研究以高尔基体蛋白73(golgi protein 73, GP73)为研究对象,利用经典的免疫共沉淀联合质谱技术系统挖掘了GP73的相互作用蛋白质,力求进一步解析GP73的分子功能。选取肝癌细胞系HepG2,利用慢病毒感染技术构建过表达GP73-3Flag的稳定细胞系,免疫共沉淀联合质谱检测鉴定出78个高置信的GP73相互作用蛋白质,生物信息学分析提示,GP73与近40个细胞核蛋白质存在相互作用,并参与RNA运输、剪接和翻译等生物学过程,进一步的免疫荧光和细胞核蛋白质分离实验证实,GP73在多种肿瘤细胞中的细胞核定位,在78个相互作用蛋白质的基础上进一步筛选出与mRNA剪接相关的蛋白质相互作用网络,并通过免疫共沉淀验证了GP73与HNRNPH3、SMN1、RBM14、NCBP1等7种蛋白质存在相互作用。Minigene剪接实验提示,过表达GP73抑制细胞对pre-mRNA的剪接效率。本研究拓展了对GP73蛋白功能的认识和理解,有助于解释其在细胞生物学中的重要角色及其与疾病的潜在关联。

Zeste基因增强子人类同源物2(enhancer of zeste homolog 2, EZH2)是一个组蛋白甲基转移酶,与SUZ12和EED等组成多梳抑制复合体2(polycomb repressive complex 2, PRC2),对组蛋白H3的27位赖氨酸进行三甲基化修饰,介导下游基因表观沉默。其与细胞增殖、心血管发育关系密切,但EZH2在心血管终末分化中的表达变化尚不清楚。本研究通过GEO数据库筛选胚胎及成体心肌细胞中基因的表达差异,发现EZH2在胚胎心肌细胞高表达,在成体心肌中表达极低(P<0.0001);而PRC2成员SUZ12和EED的表达变化不够显著。通过Tabula Muris数据库在线分析显示,成体小鼠心组织各细胞亚群在生理状态下几乎不表达EZH2。对小鼠心组织进行免疫组化染色,发现在小鼠的胚胎期和初生期心肌组织中,EZH2表达水平较高,但在出生后的第1 d表达量开始逐渐下降(P<0.0001),到第3 d几乎消失不表达。蛋白质免疫印迹结果进一步验证,发现EZH2在出生后表达迅速消失(P<0.05),EZH1可弥补EZH2下调,维持H3K27me3修饰水平。本研究进一步采用畸胎瘤干细胞P19细胞心肌诱导分化模型,发现EZH2在心肌前体细胞向自发搏动的心肌细胞分化过程中显著高表达,与心肌转录因子Gata4表达同步(P<0.01)。通过小分子药物MS1943靶向降解EZH2,Edu掺入实验显示,其显著抑制了诱导分化中心肌细胞的增殖(P<0.01),同时RT-qPCR检测显示,增殖抑制因子CDKN1A的表达显著升高(P<0.01)。总体而言,EZH2在胚胎发育中心肌细胞中的高表达,与促进细胞增殖相关。在出生后短时间内,EZH2表达快速丧失,与心肌细胞失去增殖能力相关,是心肌终末分化的标志之一。

AKT,又称为蛋白质激酶B(protein kinase B, PKB),在细胞增殖和代谢过程中发挥关键作用。AKT有3种亚型:AKT1、AKT2和AKT3,这3种亚型对小鼠胚胎干细胞(mouse embryonic stem cells,mESCs)多能性和分化的影响尚不明确。本研究旨在探讨AKT亚型缺失对小鼠胚胎干细胞自我更新和分化的影响。本文利用CRISPR/Cas9基因编辑技术建立AKT的3种亚型基因敲除的细胞系,通过蛋白质印迹(Western blot)、流式细胞术、qRT-PCR、CCK-8、碱性磷酸酶(alkaline phosphatase, AP)染色和RNA-seq对其表型和分子变化进行分析。Akt的3种亚型基因敲除的细胞系构建成功,Akt1和Akt2的缺失会抑制小鼠胚胎干细胞的增殖,Akt任意一种亚型的缺失不会影响多能性基因在mRNA水平和蛋白质水平的表达,但在拟胚体形成过程中,Akt的3种亚型的缺失均会影响3个胚层基因的mRNA水平表达。转录物组分析结果表明,与野生型mESCs相比,Akt1、Akt2和Akt3缺失后分别有995、547和429个差异表达基因(|log2FC|≧1, P<0.05),这3种亚型调控的差异表达基因存在部分重叠。综上,Akt的3种亚型的独立缺失不影响小鼠胚胎干细胞干性的维持,但是他们对于分化至关重要。Akt的3种亚型可以共同调控基因的表达,同时也保留了各自的调控特异性。本研究为理解Akt的3种亚型在干细胞生物学中的独特和重叠作用提供了基础,突显了它们在维持干细胞功能和分化中的重要性。

代谢重编程是癌症的重要特征之一,其中氧化磷酸化(oxidative phosphorylation, OXPHOS)代谢作为细胞获取能量的主要生化过程,对肿瘤发生和发展有着重要影响。本研究旨在探究肺鳞状细胞癌(lung squamous cell carcinoma, LUSC)的代谢特征对肿瘤恶性特征的作用。通过分析基因表达谱数据库中LUSC、肺腺癌和正常肺组织的单细胞转录物组测序数据,发现OXPHOS信号通路以及ATP合成相关分子在LUSC组织中显著富集。基于OXPHOS信号强度评分,将LUSC分为OXPHOS^high和OXPHOS^low两组。生物信息学分析显示,126个转录因子在LUSC肿瘤组织和OXPHOS^high组中均呈现高表达水平,其中肿瘤干细胞相关信号(例如SOX2、SOX9、 POU2F1、CDX1、ARID3A、EZH2和KLF5等)在OXPHOS^high细胞亚群中的表达水平明显增强(P <0.05)。使用OXPHO拮抗剂处理LUSC细胞后,H520和SKMES-1细胞的球体形成率这一重要的干性特征受到显著抑制(P <0.05)。对于LUSC单细胞转录物组细胞间通讯数据的分析表明,OXPHOS^high发出及接受的信号强于OXPHOS^low细胞亚群,且成纤维细胞对于OXPHOS^high-LUSC细胞之间存在明显的交互作用。将LUSC细胞系H520和SKMES-1与人肺成纤维样细胞系共培养,肿瘤细胞球体形成率显著提高(P <0.05)。同时,共培养的H520和SKMES-1细胞的ATP、NADH活性酶和活性氧(ROS)水平也显著升高(P <0.05)。研究结果证实,OXPHOS通路是参与LUSC代谢的关键信号,与肿瘤干性细胞特性以及成纤维细胞相互作用信号调节相关,有望为肿瘤治疗提供新的策略。

海洋在全球碳循环中发挥着关键作用,基于“双碳”目标的提出,海洋碳汇受到广泛关注。贝类养殖是形成渔业碳汇的重要来源之一,对近海的碳循环过程产生着重要影响;随着全球温度的升高,海洋酸化现象的加剧,海洋吸收CO₂的能力将会发生改变。但是,高温对厚壳贻贝(Mytilus coruscus)碳代谢相关的生理和转录物组的影响不够清晰。本实验主要研究高温对厚壳贻贝总碳含量、碳代谢、抗氧化相关的酶活性以及转录物组的影响。结果表明,高温显著抑制己糖激酶和丙酮酸激酶的活性,而碳酸酐酶的活性增加(P＜0.05),降低了消化腺ATP含量(P＜0.05),影响了糖酵解和三羧酸循环,导致贻贝固碳能力显著下降。高温导致活性氧、丙二醛、超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性都显著增加(P＜0.05)。透射电镜的观察结果显示,高温损伤了厚壳贻贝消化腺的亚细胞结构,使核仁缩小,内质网肿胀,线粒体嵴显著减少。比较转录物组学分析结果显示,高温处理下上调的差异表达基因主要富集在内质网的蛋白质加工(protein processing in endoplasmic reticulum)、抗原的处理和呈递(antigen processing and presentation)以及MAPK信号途径(MAPK signaling pathway)等通路;下调的差异表达基因主要富集于细胞坏死(necroptosis)、DNA复制(DNA replication)和NF-kappa B 信号途径(NF kappa B signaling pathway)等通路。抗氧化相关差异基因中,上调差异基因主要有维生素K环氧化物还原酶、过氧化物酶、热休克105 kD蛋白、热休克70 kD蛋白和超氧化物歧化酶等;下调差异表达基因主要包括NADPH氧化酶、谷胱甘肽还原酶、细胞色素b-245、细胞色素P450和醌氧化还原酶等。富集于碳代谢通路的上调基因主要包括转几丁质酶、磷脂酰肌醇4,5-二磷酸3-激酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶、半乳糖激酶和三磷酸肌醇3-激酶等;下调基因主要包括醛糖-1-差向异构酶、碳酸酐酶、半乳糖变位酶、酰基辅酶A合成酶、乙醇脱氢酶和己糖激酶等。综上,高温对厚壳贻贝的固碳相关的酶活性和碳代谢相关基因的表达具有一定的抑制作用。本研究的结果以期为贻贝养殖的健康发展和碳汇的评估提供科学依据。

组成型光形态建成9信号复合体的5B亚基(subunit 5B of constitutively photomorphogenic 9 signalosome, CSN5B)是植物中L-半乳糖途径合成维生素C的抑制因子。为了获得高维生素C番茄突变体,本文构建双靶点载体pKSE402-SlCSN5B并对番茄育种亲本“1912”进行了遗传转化。通过分子生物学鉴定和DNA序列分析,17株转基因阳性植株中6株发生编辑,编辑效率为35.3%;其中csn5b-6和csn5b-8为纯合突变体,分别缺失了180 bp和3 bp。对这2种缺失纯合体T₁代中无外源T-DNA插入的株系分别进行生物学观测,在植株和果实的表型上无明显差异;在果实红熟期,对其进行生理指标测定,csn5b-6的T₁代株系在GMPase活力、维生素C和过氧化氢含量变化显著,分别比野生型提高43%、37.8%和降低25.9%,而可溶性固形物含量无明显差异;csn5b-8的T₁代株系与野生型一致。采用基因表达分析和蛋白质结构预测发现,csn5b-6-11中SlCSN5B基因表达量正常,但其编码的蛋白质由于较大的肽段丢失引起结构的改变,从而影响其功能,这可能是引起维生素C含量提高的原因。以上结果表明,利用CRISPR/Cas9技术编辑SlCSN5B基因可以提高番茄果实中维生素C的含量,为后续培育优质番茄新品种提供材料。

植物外泌体样纳米囊泡是指从植物中分离的含有脂质、蛋白质、RNA和各种小分子的球状脂质囊泡,具有抗炎、抗肿瘤、抗氧化和药物载体等方面功效,然而黄精衍生的纳米囊泡的功能尚未见报道。本文利用超速离心和密度梯度离心,首次从黄精中获得了外泌体样纳米囊泡(rhizoma polygonati exosome-like nanovesicles, RP-EVs),并对其表征和抗炎功能进行探究。结果:RP-EVs是主要带负电荷,平均粒径为166.5±3.3 nm的球状脂质囊泡。细胞摄取实验显示,RP-EVs可以被巨噬细胞吞噬。qPCR以及ELISA研究表明,RP-EVs可以抑制脂多糖(lipopolysaccharides, LPS)刺激引起的白细胞介素6(interleukin 6, IL-6)、白细胞介素1β(IL-1β)和肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-alpha, TNF-α) (^****P<0.0001)的升高。不仅如此,活性氧(reactive oxygen species, ROS)及DPPH清除实验证实,RP-EVs具有一定的抗氧化功能(^*P<0.05)。进一步探究其机制,利用免疫荧光以及Western印迹检测发现,RP-EVs是通过IκBα/NF-κB信号通路抑制细胞核因子p65(nuclear factor kappa-B p65, NF-κB p65)的入核转运(^**P<0.01)及磷酸化(^***P<0.001),进而调控炎症因子表达。经动物实验,将RP-EVs腹腔注射至小鼠体内48 h,主要定位于小鼠的肝和脾。最后,利用腹腔注射LPS构建小鼠急性炎症模型,通过qPCR以及ELISA法检测炎症因子水平,发现RP-EVs可以缓解LPS引起的小鼠血清和脾中的炎症因子的表达(^*P<0.05)。总之,本论文首次分离获得了RP-EVs,并揭示了其抗炎功能和潜在的机制,将为中药来源的纳米囊泡的功能探究提供一定的参考,为炎症性相关疾病的治疗提供新的策略。

苦瓜抗病毒蛋白(momordica antiviral protein,MAP30)是一种大小为30 kD的I型核糖体失活蛋白质(ribosome-inactivating protein,RIP),具有抗菌、抗HIV和抗肿瘤活性,但缺乏对肿瘤细胞的靶向性。为了增加其肿瘤靶向性,将精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸肽(arginine-glycine-aspartic peptide,RGD)和表皮生长因子受体干扰肽(epidermal growth factor receptor interference peptide,EGFRi)与MAP30融合,命名为ELRL-MAP30。缺乏雌激素受体(estrogen receptor,ER)、孕激素受体(progesterone receptor,PgR)和人表皮生长因子受体-2 (human epidermal growth factor receptor-2,HER2)表达的三阴性乳腺癌(triple-negative breast cancer,TNBC) MDA-MB-231细胞由于缺乏靶向性而在临床治疗中受到限制。本研究主要探讨ELRL-MAP30对 MDA-MB-231细胞的靶向作用及其机制。首先,我们发现ELRL-MAP30能显著抑制MDA-MB-231细胞的迁移和侵袭,并诱导MDA-MB-231细胞凋亡。ELRL-MAP30处理后显著降低Bcl-2在蛋白质的表达水平,而BAX蛋白的表达水平增加。同时,ELRL-MAP30通过Fak / EGFR / Erk和Ilk / Akt信号通路诱导细胞凋亡。此外,重组ELRL-MAP30还可以抑制鸡胚血管生成,并且抑制HUVECs细胞的成管能力,表明其对肿瘤血管生成具有潜在的治疗作用。总之,这些结果表明,ELRL-MAP30在针对三阴性乳腺癌MDA-MB-231细胞中具有显著的肿瘤靶向性,并显示出对血管生成的潜在治疗作用。这些研究表明,ELRL-MAP30在靶向治疗TNBC细胞MDA-MB-231中具有潜在作用。

线粒体是真核细胞的细胞器,是细胞能量代谢、氧化应激、热量生成以及信号转导的重要场所。线粒体移植(mitochondrial transplantation, MT)是目前治疗线粒体功能障碍及抗衰老研究最为前沿的技术手段。本研究将牦牛(Bos grunniens)、普通牛(Bos taurus)和马(Equus caballus)的线粒体移植至小鼠(Mus musculus),旨在探究异种线粒体移植的可行性及作用效果。研究结果显示,通过共聚焦成像、数字PCR及DNA测序检测到牦牛、普通牛和马的线粒体能够移植至小鼠体内,并在小鼠广泛的组织、器官中至少可维持14 d。MT小鼠产生了积极的生物学效应,包括提高ATP含量和线粒体DNA拷贝数(P<0.05), 其效应可维持到14 d,并在第7 d达到最大值。MT小鼠活性氧(ROS)水平表现为初期(注射2 h)显著上升(P<0.05),在第7 d和第14 d逐渐下降至接近对照组水平(P>0.05)。研究结果支持了异种线粒体移植的有效性,并表明其效果可以维持至14 d。本研究为未来的临床应用提供了科学依据。

盐池滩羊是我国宁夏特产,凭借极佳肉质驰名中外,但目前仍不清楚其肌肉发育和肉质形成的详细机制。为初步探究滩羊肌肉发育中独有的分子机制,本研究以6月龄和12月龄雌性滩羊为研究对象,采集其背最长肌(longissimus dorsi muscle, LDM)样品,通过转录物组测序(transcriptome sequencing, RNA-seq)筛选出可能在调控滩羊肌肉发育和肉质形成方面发挥重要作用的基因和长非编码 RNA(long non-coding RNA, lncRNA)。结果表明,两组LDM间共有504条 mRNA和1 483条 lncRNA差异显著(P<0.05),还预测到了103个差异显著的潜在 lncRNA-mRNA顺式调控关系对(P<0.05)。随后根据差异表达 mRNA功能分析筛选出MSTN、CDKN1A、FHL1等骨骼肌发育相关基因和 LPL、SCD等骨骼肌代谢相关基因,根据差异表达 lncRNA靶基因功能分析筛选出13个可能与肌肉发育相关(ADDIN CNKISM.UserStyleLNC.17926.1、LNC.981.1、LNC.16284.1等)和 8个可能与骨骼肌代谢相关(LNC.15496.1、LNC.18149.1等)的 lncRNA。随机选取2组均表达的5个lncRNA和4个mRNA进行 qPCR验证,结果与 RNA-seq一致,佐证了测序结果的可靠性。本研究为今后探究滩羊肌肉发育、肉质形成机制和开展分子育种打下了坚实基础,为改良国内其他绵羊品种的产肉性能提供了科学依据。

CMTM4蛋白的异常表达与肿瘤的发生、发展及预后紧密相关。尽管CMTM4在肿瘤中的重要作用已逐渐体现,但其在宫颈癌中的具体作用机制仍不明确。本研究旨在探讨CMTM4表达在宫颈癌中与临床病理特征的关系及机制研究。免疫组化和Western印迹检测癌组织和癌旁组织中CMTM4表达水平,结果发现,CMTM4在宫颈癌组织中显著低表达(P<0.001)。卡方检验分析CMTM4表达高低与宫颈癌患者临床特征及病理特征的关系,发现CMTM4表达高低与产次、HPV感染情况、病理类型、FIGO分期和淋巴结转移正相关。Western印迹和RT-qPCR检测宫颈癌细胞系(C-33A、HeLa、U14、HT-3)、人永生化上皮细胞HaCaT中CMTM4蛋白质水平和mRNA水平,发现HaCaT细胞中的CMTM4蛋白质水平和mRNA水平显著高于C-33A细胞、HeLa细胞、U14细胞和HT-3细胞。其中,C-33A细胞中的CMTM4表达变化最为显著,故选择C-33A细胞系进行后续的过表达实验。过表达CMTM4转染C-33A细胞,细胞分为3组,control组、pcDNA-NC组、pcDNA-CMTM4组。CCK-8检测细胞增殖,发现pcDNA-CMTM4组宫颈癌细胞增殖能力显著低于pcDNA-NC组(P<0.001)。流式细胞术检测细胞凋亡,Western印迹检测Bax、Bcl-2、切割胱天蛋白酶3(cleaved caspase 3)蛋白质水平,发现CMTM4过表达促进细胞凋亡(P<0.001),显著增加Bax(P<0.001)和切割胱天蛋白酶3(P<0.05)蛋白质水平,显著降低Bcl-2蛋白质水平(P<0.01)。Western印迹检测PI3K、AKT、p-PI3K和p-AKT蛋白质水平,发现CMTM4过表达显著降低p-PI3K(P<0.001)和p-AKT(P<0.01)蛋白质水平,不影响PI3K和AKT蛋白质水平(P>0.05)。以上研究结果表明,CMTM4基因在宫颈癌中表达下调,CMTM4过表达通过抑制PI3K/AKT通路抑制宫颈癌细胞增殖并诱导凋亡。因此,CMTM4可作为筛查宫颈癌的一种生物学标志物。

肝门部胆管癌发病隐匿,常因胆汁淤积引起梗阻性黄疸,导致肝功能受损。对肿瘤合并恶性梗阻性黄疸,临床通常在手术前行胆汁引流。目前,胆汁引流方式主要是经皮经肝胆道引流 (percutaneous transhepatic biliary drainage,PTBD) 和内镜下逆行胆管引流 (endoscopic retrograde biliary drainage,ERBD),2种引流方式各有优劣。PTBD引流易引起肿瘤种植转移,但机制不清楚。本文分析肝门部胆管癌PTBD及ERBD引流胆汁,从中分离获得肿瘤细胞,通过体外肿瘤球形成及体内移植瘤模型对PTBD与ERBD胆汁中肿瘤细胞的致瘤性及机制进行研究。以胆结石组作为阴性对照,分为良性结石组(30例),ERBD减黄组(13例),PTBD减黄组(14例),其中良性结石30例的胆汁中无肿瘤细胞,未形成肿瘤球,ERBD减黄13例胆汁中有3例形成肿瘤球 (23%),PTBD减黄14 例胆汁有6 例形成肿瘤球 (42%),PTBD组细胞的肿瘤球形成能力显著高于ERBD组。皮下移植瘤检测表明,PTBD组移植瘤生长能力显著高于ERBD组,PTBD胆汁中的肿瘤细胞具有更强的致瘤能力。在机制研究中,RT- PCR检测表明,PTBD组肿瘤球干细胞转录因子Nanog的mRNA水平显著高于ERBD组。在3例PTBD组细胞中敲低Nanog, 肿瘤球形成,皮下移植瘤生长均被降低,Nanog在PTBD肿瘤细胞强的致瘤能力中发挥重要作用。PTBD细胞中Nanog的mRNA半衰期长于ERBD组,Nanog的 mRNA受转录后修饰潜在调控。本文发现,PTBD肿瘤细胞中Nanog的m⁶A水平高于ERBD组。对RNA修饰的甲基转移酶及去甲基化酶进行检测表明,ALKBH5 (α - ketoglutarate dependent dioxygenase alkb homolog 5)的 mRNA表达水平在PTBD组低于ERBD组,且与Nanog的m⁶A水平显著相关。敲低ALKBH5,Nanog的m⁶A水平升高,而过表达ALKBH5则下调Nanog的m⁶A水平。双荧光素酶活性检测表明,ALKBH5敲低显著增强荧光素酶活性,而ALKBH5过表达则降低荧光素酶活性。进一步研究证实, 敲低ALKBH5,Nanog的mRNA和蛋白质水平均被上调,相反过表达ALKBH5,Nanog的mRNA和蛋白质水平被下调。ALKBH5介导Nanog去甲基化修饰,PTBD组低的ALKBH5水平促进其Nanog的m⁶A修饰上调。过表达ALKBH5降低肿瘤球生长;敲低ALKBH5肿瘤球生长被上调,但同时敲低Nanog,升高的肿瘤球生长被抑制。综上,肝门部胆管癌经PTBD与ERBD减黄胆汁中的肿瘤细胞可形成肿瘤球,具有致瘤性。相比于ERBD组,PTBD胆汁中肿瘤细胞ALKBH5的表达水平低,增强了Nanog的m⁶A修饰,上调Nanog表达水平,具有更强的致瘤性,对揭示PTBD引流易引起肿瘤种植转移具有重要意义。

线粒体转录因子B1(mitochondrial transcription factor B1,TFB1M)主要参与线粒体DNA转录,与肝细胞癌、星状细胞瘤等发生发展有关,然而其在结肠癌中的作用尚不清楚。本研究基于公共数据库和免疫组织化学方法分析TFB1M在结肠癌中的表达水平及预后;筛选TFB1M高低表达组差异表达基因,进行功能富集分析,突变分析、免疫细胞浸润和药物敏感性分析等。采用CCK-8、流式细胞术等方法检测过表达TFB1M对结肠癌细胞活力、凋亡及细胞周期分布的影响。结果发现,TFB1M在结肠癌中表达水平显著升高,其表达水平与N分期和TNM分期有关(P<0.05)。TFB1M高表达结肠癌患者预后较差。功能富集结果显示,TFB1M与白细胞介导的免疫、免疫球蛋白产生等信号通路有关。此外,ZFHX4、RYR2、PIK3CA和FAT4等基因在TFB1M高表达组突变频率显著升高(均P<0.05)。在PIK3CA和FAT4突变组中TFB1M表达水平显著升高(均P<0.05)。TFB1M高表达组中CD4⁺记忆活化T细胞占比升高,Treg细胞占比降低。TFB1M高表达组患者可能对陶扎色替(tozasertib)、阿糖胞苷(cytarabine)、长春新碱(vincristine)等更敏感,而TFB1M低表达组患者可能对Dasatinib、JQ1、ERK_2440等更敏感。细胞实验结果表明,过表达TFB1M时,结肠癌细胞活力升高、细胞凋亡减少,S期和G₂/M期细胞占比增多。以上研究结果表明,TFB1M可能通过调控免疫细胞浸润及功能在结肠癌细胞生长过程中发挥关键作用。

本研究旨在探究抗阻运动能否通过激活骨骼肌Piezo1/AMPK/PGC-1α信号通路,改善线粒体功能和促进肌生成,从而有效缓解废用性骨骼肌萎缩。采用8周龄雄性C57BL/6J小鼠,通过后肢石膏固定模拟废用性肌肉萎缩,并分为对照组、废用性肌萎缩组、废用性肌萎缩+抗阻运动组和废用性肌萎缩+抗阻运动+Piezo1抑制剂组。抗阻运动组进行为期8周的抗阻训练。通过Western 印迹、免疫荧光染色、线粒体质量和功能检测等方法,评估骨骼肌质量、功能、线粒体状态和肌生成情况。抗阻运动使废用性肌萎缩小鼠的骨骼肌横截面积增加23%(P<0.01),骨骼肌相对质量增加11%(P<0.01)。抗阻运动使小鼠最长跑步距离平均增加206 m(P<0.01),最大承载力平均增加36.7g(P<0.01),平衡木爬行时间平均缩短1.5 s(P<0.01),同时上调了Piezo1、AMPK、PGC-1α的蛋白质表达水平(P<0.01)。此外,抗阻运动还增加了小鼠骨骼肌中MMP、TFAM、COXⅠ、CS、ATPB、ATPase、ATP、p-mTOR/mTOR、p-P70S6K/P70S6K、Pax7和MyoD的活性或蛋白质表达的水平(P<0.05,P<0.01)。而抑制Piezo1则降低了上述酶活性和蛋白质的表达水平(P<0.05,P<0.01)。抗阻运动通过激活Piezo1/AMPK/PGC-1α通路,提高了骨骼肌线粒体质量和功能,促进了蛋白质合成和肌生成,有效缓解了废用性骨骼肌萎缩。

本研究旨在构建稳定的上皮细胞衰老模型,以期用于衰老细胞清除剂(senolytics)药物的筛选和评价研究。探究了阿霉素(doxorubicin)诱导人非转化乳腺上皮细胞系MCF 10A衰老的最佳条件,包括最佳诱导浓度、最佳干预时长和最佳衰老天数,并多维度验证了MCF 10A作为细胞衰老模型的可行性。阿霉素诱导MCF 10A细胞衰老的最佳条件是:用0.6 μmol/L的阿霉素处理16 h在第8 d MCF 10A细胞达到最佳衰老状态。在最佳诱导条件下,加药组的衰老相关-β-半乳糖苷酶(senescence-associated β-galactosidase, SA-β-gal)染色阳性率达到97%;同时,检测mRNA、蛋白质和免疫荧光(immunofluorescence, IF)的表达,结果显示:加药组细胞相对于正常细胞的衰老相关分泌表型(senescence-associated aecretory phenotype, SASP)、p16、p21和p53蛋白质的表达量均显著升高,核纤层蛋白B1(lamin B1)显著下降(P＜0.001)。加药组细胞与衰老细胞特有特征一致。本研究用阿霉素成功构建了MCF 10A上皮细胞衰老模型,为基于衰老上皮细胞的衰老细胞清除剂的筛选奠定了研究基础。

长非编码RNA KCNQ1OT1对多种癌症的发生发展中起着重要的促进作用。然而,目前还没有研究在泛癌中对KCNQ1OT1进行系统的分析。本研究通过对KCNQ1OT1在泛癌组织中的表达水平以及对肿瘤患者的预后情况分析,阐明KCNQ1OT1在肿瘤诊断和预后中的价值,通过分析KCNQ1OT1在胃癌中的调控机制,为胃癌的诊疗提供新的分子靶点。使用Sangerbox 3.0、临床生信之家以及UALCAN数据库,发现KCNQ1OT1在7种肿瘤组织中表达增高(均P<0.05)。在Sangerbox 3.0数据库中发现KCNQ1OT1与多种肿瘤的预后不良相关。使用R软件分析胃癌患者中KCNQ1OT1高表达组和低表达组的差异基因(P<0.05, log2FoldChange>1),并使用基因本体(gene ontology,GO)和京都基因与基因组百科全书(kyoto encyclopedia of genes and genomes, KEGG)功能富集分析发现,KCNQ1OT1参与了胃癌谷氨酰胺的代谢过程。细胞计数和Western 印迹检测发现,敲低KCNQ1OT1后胃癌细胞的活性、SLC1A5表达水平以及其介导的谷氨酰胺转运过程均显著下降(P<0.01)。生物信息学、RNA 免疫沉淀和双荧光素酶分析验证了KCNQ1OT1竞争性结合miR-138-5p,并促进SLC1A5的表达。最后,染色质免疫沉淀测序数据检测KCNQ1OT1的基因位点具有高H3K27ac信号,并通过染色质免疫沉淀定量PCR验证了P300介导的增强子活性调控了胃癌中KCNQ1OT1的高表达。KCNQ1OT1在多种肿瘤中可以作为一种独立的诊断标志物和预后预测因子。靶向KCNQ1OT1/miR-138-5p/SLC1A5信号轴调控的谷氨酰胺代谢,为胃癌的治疗提供了新的策略和分子靶点。

结直肠癌是最常见的消化系统恶性肿瘤之一,以奥沙利铂(oxaliplatin,OXA)为基础的联合化疗方案是临床上治疗中晚期病人最常用的策略,但耐药性的产生极大限制了化疗的效果,是导致化疗失败的主要原因。因耐药发生机制未明,亟需一种高通量、高特异性的测序方法探索奥沙利铂耐药性产生的原因。CRISPR/Cas9(clustered regularly interspaced short palindromic repeats/Cas9)文库筛选是近年快速发展起来高通量筛选肿瘤耐药基因的新技术,但尚未在结直肠癌对奥沙利铂耐药性产生的基因筛选中应用。我们构建了含有5 256个小向导RNA(small-guide RNA,sgRNA)的针对910个人类表观遗传相关基因的sgRNA文库,利用慢病毒包装,并通过蛋白质免疫印迹检测,以及流式细胞术检测确定病毒感染的条件,将慢病毒感染复数(multiplicity of infection,MOI)维持在30%以下,使其保证每1个细胞感染1条sgRNA并敲除1个基因;使用慢病毒携带文库感染结直肠癌细胞HCT116和SW620,通过阳性筛选策略获得单克隆并进行扩增,通过测序筛选得到21个调控结直肠癌细胞对奥沙利铂敏感的基因,通过分别敲除候选基因发现,敲除TDRKH、ALKBH3、UNKL、TTF2、TNKS、AURKA、RBM12、ELAVL2、LSM5、NOL8、PRPF3基因可以显著提高奥沙利铂对结直肠癌细胞的半数致死量(IC₅₀)(P <0.05),其中ALKBH3、AURKA和RBM12等3个基因的高表达与临床的预后具有显著的相关性(总生存期:P=0.043,P<0.0001,P=0.045;无复发生存期:P=0.004,P=0.0019,P=0.0064)。研究证明,CRISPR/Cas9文库是筛选肿瘤敏感性基因的高通量方法,可为进一步探究结直肠癌对奥沙利铂敏感性的机制提供靶点参考。

抗生素在畜禽养殖业中的过度使用而导致的动物安全问题日益严重,因此,迫切需要一种安全、高效的 “替抗” 酸化剂。本文研究了有机酸(small-molecule organic acid,SOA)和稀土(rare earth,Re)形成配合物(Re-SOA)后对三种家禽家畜常见致病菌(大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌)的抗菌活性及其作用机制。采用液相合成法制备系列稀土—有机酸配合物(Re-SOA),通过红外光谱、X射线光电子能谱和拉曼光谱等表征证明Re-SOA配位成功。牛津杯法和琼脂稀释法测定最小抑菌浓度(minimum inhibitory concentration, MIC)和最小杀菌浓度(minimum sterilization concentration, MBC)分析结果表明Re-SOA配合物有协同抑菌作用,Re-SOA配合物的抑菌活性较SOA和Re³⁺显著提高;Re-SOA的抑菌活性顺序为:Yb-SOA > Gd-SOA >La-SOA,Re-SOA,其中Yb-Ac(Ac:乙酸)对3种致病菌的MIC值分别为0.27、0.53以及0.53 mmol L^-1,MBC值分别为0.53、0.53以及0.53mmol·L^-1。场发射扫描电子显微镜分析、TEM透射电镜分析和转录物组测序分析结果表明了配合物对细胞的作用机制,即Re-SOA可通过抑制细菌的糖代谢、能量代谢、氨基酸代谢以及生物膜形成来抑制细菌生长。配合物Re-SOA作为一种新型抗菌剂,具有高效和安全的抗菌特性。该研究为开发新型抗菌剂提供了有效方案,对解决畜禽养殖业中抗生素耐药性问题具有重要意义。

肝细胞含有丰富的内质网和线粒体,两者以相互作用的方式调控肝细胞生命活动,但相互作用的机制尚未完全阐明。内质网中存在一套高度保守的蛋白质质量控制系统,即内质网相关降解(endoplasmic reticulum associated degradation, ERAD)。最新研究发现,ERAD可通过线粒体相关膜性结构(mitochondria associated membranes, MAMs)调控脂肪细胞线粒体功能,但在肝细胞中,关于ERAD与线粒体之间的相互作用及机制目前仍不明确。本研究选用HepG2作为细胞模型,通过化学药物诱导和基因敲除2种方法构建ERAD功能障碍肝细胞模型。采用荧光标记、流式分析和免疫印迹等技术手段,探究ERAD在肝细胞线粒体中的作用。结果发现,ERAD功能障碍会降低HepG2肝细胞线粒体膜电位和ATP水平(P＜0.01);而且,ERAD功能障碍还会破坏HepG2细胞内质网与线粒体Ca²⁺稳态,当减少内质网Ca²⁺释放时,可改善线粒体能量代谢功能(P＜0.05)。这些发现在ERAD功能障碍小鼠原代肝细胞中得到进一步验证。上述结果表明,ERAD在肝细胞内质网与线粒体相互作用中具有重要的调控作用,增强ERAD功能可能提升肝细胞线粒体活性,为线粒体功能障碍相关疾病提供新的研究思路。

信号转导子和转录激活因子3(signal transducer and activator of transcription3,STAT3)在多种癌干细胞中存在异常表达,其与细胞的癌变具有强相关性。因此,设计和研究新的STAT3抑制剂是攻克癌症的重要且有效策略。本文基于循环神经网络(recurrent neural network,RNN)算法,提出一种全新STAT3抑制剂的设计方法,并且通过分子模拟研究对该方法进行效果评价。本文的研究路线如下:使用RNN算法构建STAT3抑制剂生成模型,使其能生成全新抑制剂;基于机器学习算法,建立STAT3抑制剂的分子分类预测模型;对分类为STAT3抑制剂的分子进行基于分子对接的层级虚拟筛选,选出最终在高精度筛选(extra precision,XP)中得分最高的3个分子作为潜在抑制剂进行下一步研究;对潜在抑制剂进行结合自由能计算以及吸收、分配、代谢、排泄和毒性(absorption distribution metabolism excretion toxicity,ADMET)的预测并在后续利用独立梯度模型(independent gradient model,IGM)分析,进一步探究其成药性。本文的研究结果表明,利用上述方法可以有效生成出有良好成药性的全新STAT3潜在抑制剂,为后续STAT3药物研发提供经验和参考。

CMTM4蛋白异常表达与肿瘤发生、发展及预后相关,其在宫颈癌中的作用和机制尚不明确。本研究旨在探讨CMTM4在宫颈癌中的表达水平及其对MDSCs分化和免疫细胞功能的调节作用和分子机制。首先,利用免疫组化染色和Western印迹检测CMTM4在宫颈癌肿瘤和癌旁组织中的表达水平。结果显示,CMTM4在宫颈癌组织中的表达水平显著低于癌旁组织(P<0.01)。通过流式细胞术检测宫颈癌患者肿瘤样本中MDSCs的分化,使用CD45、CD11b和Ly6G标记M-MDSCs,使用CD45、CD11b和Ly6C标记G-MDSCs。发现宫颈癌患者血液中M-MDSCs和G-MDSCs的百分比显著高于健康志愿者组(P<0.01)。此外,流式分析发现,CMTM4高表达提高宫颈癌患者血液中CD3+CD4+ T细胞和CD3+CD8+ T细胞比例(P<0.01),促进Th1和Th17细胞的活化比例(P<0.05),抑制Th2和Treg细胞的活化比例(P<0.05或P<0.01)。通过流式分析肿瘤组织中CD8+PD-1+ T细胞和CD8+PD-L1+ T细胞的百分比。结果显示,CMTM4高表达抑制肿瘤组织中CD8+PD-1+ T细胞和CD8+PD-L1+ T细胞的百分比(P<0.05)。体外研究表明,CMTM4过表达的HeLa细胞显著抑制MDSCs生成(P<0.01),PD-1过表达的HeLa细胞进一步促进了MDSCs生成(P<0.05)。此外,使用ELISA检测Th1、Th2、Th17和Treg细胞因子的水平。发现CMTM4过表达的HeLa细胞可降低T细胞的IL-10分泌水平(P<0.01),而增加IFN-γ和TNF-α的分泌水平(P<0.01),其均被PD-1过表达逆转(P<0.05或P<0.01)。综上,本研究表明,CMTM4在宫颈癌中的低表达导致MDSCs的异常分化和肿瘤的免疫逃逸,CMTM4通过调节PD-1/PD-L1通路,从而影响肿瘤T细胞的活化。因此,CMTM4可能成为治疗宫颈癌的潜在靶点。

前人研究发现,微RNA-193a-5p(miR-193a-5p)参与上皮细胞脂肪酸代谢,但在巨噬细胞脂质蓄积中的作用未明。组蛋白去乙酰化酶9(HDAC9)被证实可通过对三磷酸腺苷结合盒转运子A1/G1(ABCA1/G1)进行去乙酰化修饰,抑制ABCA1/G1表达和巨噬细胞胆固醇外流,促进泡沫细胞形成。本研究探讨miR-193a-5p对THP-1巨噬细胞脂质蓄积的影响及其与HDAC9的联系。RT-PCR和Western印迹显示,THP-1源性泡沫细胞中miR-193a-5p水平显著下调,转染miR-193a-5p mimic可显著增加ABCA1和ABCG1的mRNA和蛋白质表达,而SR-BI、CD36和SR-A的表达无影响。油红O染色和液体闪烁计数法结果表明,过表达miR-193a-5p可显著减少胞内脂滴含量,而DiL-ox-LDL摄取水平无明显变化。高效液相色谱(HPLC)提示,miR-193a-5p mimic转染后泡沫细胞内总胆固醇(TC)、胆固醇酯(CE)和游离胆固醇(FC)含量均显著减少,上述效应在转染HDAC9 siRNA后显著增强(P＜0.05),而在HDAC9过表达后被显著抵消(P＜0.05)。荧光素酶报告基因检测和Western印迹提示,miR-193a-5p可通过靶向结合HDAC9 3′UTR,抑制其蛋白质表达(P＜0.05)。综上,miR-193a-5p可通过HDAC9-ABCA1/G1途径抑制THP-1巨噬细胞脂质蓄积。

丝氨酸/精氨酸富集剪接因子6(serine/arginine-rich splicing factor 6,SRSF6)属于SR蛋白家族,主要在RNA剪接中发挥调控作用。SRSF6表达或功能失调能够导致部分基因选择性剪接异常,进而引发肿瘤、糖尿病和胸膜纤维化等炎症性疾病发生发展,但是SRSF6在炎症中的作用尚未阐明。本研究采用脂多糖(lipopolysaccharides,LPS)诱导小鼠巨噬细胞RAW264.7建立炎症反应体系,探究SRSF6在炎症中的表达及作用,初步分析SRSF6在炎症中的靶点和机制。研究发现,LPS刺激肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、环氧合酶-2(cyclooxygenase-2,COX-2)等炎症相关因子表达增加,同时,SRSF6 mRNA和蛋白质表达水平均随LPS刺激时间延长而显著增加(P<0.05)。进一步探究SRSF6表达对炎症因子的影响,上调表达SRSF6促进LPS诱导的炎症因子表达增加(P<0.05),而下调SRSF6则抑制炎症因子表达(P<0.05),并且核因子-κB(nuclear factor, NF-κB)和丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)信号通路的激活受到SRSF6下调的抑制(P<0.05),提示SRSF6在巨噬细胞中参与调控炎症反应。髓系分化因子88(myeloid differentiation factor 88,MyD88)是TLR4信号通路中的关键接头分子,MyD88 mRNA剪接异构体MyD88-L和MyD88-S在炎症反应中分别发挥促炎和抑炎的相反功能。RNA结合蛋白数据库分析和RNA结合蛋白免疫沉淀实验发现,SRSF6蛋白结合MyD88 mRNA;剪接分析结果显示,下调SRSF6促进抑炎型剪接异构体MyD88-S mRNA表达增多(P<0.01),并且敲低MyD88-S能够恢复SRSF6下调所抑制的炎症因子表达。以上研究结果发现,SRSF6在巨噬细胞中通过调控MyD88选择性剪接,从而影响炎症信号通路激活及炎症因子表达,这为深入解析SRSF6在炎症性疾病中的作用奠定了基础。

槲皮素(quercetin, Que)是一种具有多种生物活性的黄酮类化合物,在自然界中分布广泛,具有抗炎和抗肿瘤等生物活性。研究发现,槲皮素的抗炎活性与其对组蛋白翻译后修饰的调控密切相关。然而,槲皮素调控组蛋白翻译后修饰发挥抗炎作用的精细机制尚未有详细报道。为了探讨槲皮素调控组蛋白翻译后修饰发挥抗炎活性的作用机制,我们首先评估了槲皮素对M1型巨噬细胞极化的影响,结果发现,槲皮素可以明显下调M1型巨噬细胞的白细胞介素-1β(interleukin-1β,IL-1β)和白细胞介素-6(interleukin-6,IL-6)水平;其次,利用生物质谱的细胞稳定同位素标记(stable isotope labeling by amino acids in cell culture, SILAC)技术衍生的super-SILAC方法,进行了组蛋白翻译后修饰的解析,系统定量分析了槲皮素处理后的巨噬细胞中组蛋白修饰水平的全局性变化;最终,共定量到30个组蛋白修饰位点,其中包括12个发生下调的组蛋白乙酰化修饰位点和4个发生上调的甲基化修饰位点(fold change >1.2,P<0.05);进一步对部分差异变化位点进行了蛋白质免疫印迹(western blot, WB)验证,其差异变化与质谱结果一致性良好。综上,本研究系统解析了槲皮素调控巨噬细胞的组蛋白翻译后修饰图谱,为槲皮素抗炎作用机制的研究提供了可靠的数据参考和新的线索。

罗伊氏乳杆菌(Limosilactobacillus reuteri)是一类与人类和动物机体健康密切相关的微生物,然而菌株应用于人类和动物前需要对其安全性和益生性进行评估。本研究旨在对一株高产罗伊菌素的罗伊氏乳杆菌Q35进行了全基因组测序、益生性分析和草酸降解能力改造。全基因组测序结果显示,该菌株完整基因组序列长度为2 145 158 bp,GC含量为38.91%,有2 121个基因。本文对基因组中抗生素抗性、毒力因子和毒素编码基因进行了鉴定和分析,并通过抗生素耐药性、急性口服毒理学和溶血测试等研究证实,该菌株具有较高的安全水平。基因组上发现粘附和应激耐受相关基因的存在,经人工胃液和胆汁盐胁迫后菌株存活率较高,抗氧化能力测试结果显示,该菌株对羟自由基具有较强的清除能力。以上结果表明,罗伊氏乳杆菌Q35具有特殊的益生菌特性。此外,本文在菌株Q35基因组上鉴定到3个短的草酰辅酶A脱羧酶基因oxc1、oxc2和oxc3,通过过量表达这3个基因使菌株降解草酸铵的能力由29.5%提高到48.8%。本研究结果表明,罗伊氏乳杆菌Q35具有良好的安全性和益生性,该菌株在高草酸尿症等代谢疾病的治疗中具有一定的应用潜力。

香荚兰的药用价值备受关注。本文分析香荚兰不同部位VOCs的共有主成分,以人血清白蛋白(human serum albumin,HSA)、β-乳球蛋白(β-lactoglobulin,β-La)及α-乳清蛋白(α-lactalbumin,α-La)为模板蛋白质,建立“固相微萃取气相色谱-质谱联用技术-多光谱技术-物理建模-药代动力学”(solid phase microextraction gas chromategraphy-mass spectrometry-multisp-ectral technique-physical modeling-pharmacokinetics,S-M-P-P)链式方法,解析香荚兰共有主成分的输运机制及药效机理。结果表明,香荚兰不同部位共有主VOCs为香草醛(vanillin,Van),其通过静态猝灭作用减弱了HSA/β-La/α-La的内源性荧光,并与HSA形成氢键和范德华力,与β-La/α-La则通过疏水作用力形成非共价复合物。两者间相互作用促进了Van在体内向肠道和肝组织的转运,并被CYP1A2和CYP2C9酶代谢,从而发挥其药理效果。该研究全面而深入地探讨了香荚兰VOCs的输运机制及药理效果,为理解植物源挥发性有机物的药用潜力提供了重要参考。

神经调节蛋白4(NRG4)是一个新发现的脂肪细胞因子,它在机体能量平衡、糖脂代谢等许多生理过程中发挥重要调控作用。目前,NRG4基因的转录调控机制尚不清楚。我们前期的5′RACE分析显示,鸡NRG4基因转录起始位点(TSS)弥散分布于一段约200 bp的区域,提示鸡NRG4基因的启动子为分散型启动子(dispersed promoter)。本研究开展了鸡NRG4基因近端外显子和内含子的启动子活性分析,报告基因分析显示,包含NRG4基因外显子1、内含子1和外显子2的基因组片段(-122/+452)具有很强的双向启动子活性。生物信息学分析显示,鸡NRG4基因外显子2上存在1个转录因子CCAAT增强子结合蛋白α(C/EBPα)的潜在结合位点;报告基因分析发现,删除或突变C/EBPα结合位点会导致C/EBPα丧失对NRG4基因片段(-122/+452)启动子活性的调控作用。基因表达相关性分析显示,鸡脂肪组织中C/EBPα和NRG4基因的mRNA表达存在显著正相关(P<0.01)。进一步的脂肪组织ChIP-qPCR分析显示,C/EBPα直接结合鸡NRG4基因的外显子2。本研究发现,鸡NRG4基因的近端外显子和内含子具有双向启动子活性,C/EBPα通过直接结合外显子2调控鸡脂肪组织NRG4基因的表达。

在基于质谱的蛋白质组学研究中,深度高效的蛋白质酶解是确保蛋白质被充分酶解,提升蛋白质鉴定深度(包括鉴定蛋白质数目以及蛋白质氨基酸序列覆盖率等)的关键。胰蛋白酶(trypsin)由于其能够特异性酶解精氨酸和赖氨酸羧基端,是基于质谱技术的蛋白质组学领域应用最为广泛的蛋白酶。然而,研究发现, 胰蛋白酶对于赖氨酸残基的切割存在一定的遗漏酶切效率。因此,在实际蛋白质组学样本制备中,会采用胰蛋白酶和赖氨酸C端内切酶(LysC)联合使用的方式,确保赖氨酸残基的充分酶切。我们的研究发现,常用的LysC-Trypsin串联酶切的方式,会因首先加入的LysC对后续加入的胰蛋白酶进行切割,从而影响了胰蛋白酶对蛋白质样本的酶切效果。因此,本研究进行了LysC和胰蛋白酶串联酶切顺序的调整,即首先进行胰蛋白酶酶切,再加入LysC酶进行切割。本文全面比较了Trypsin-Trypsin(T-T)、LysC-Trypsin(L-T)和Trypsin-LysC(T-L)3种不同的顺序酶切方法对蛋白质样本制备质量的影响,结果表明,Trypsin-LysC顺序酶切方法在不增加实验成本的条件下,不仅获得最低的蛋白质赖氨酸/精氨酸遗漏酶切位点数目,而且酶解后得到的肽段氨基酸序列长度适中,使得Trypsin-LysC酶切后肽段样本更有利于反相色谱吸附和分离,以及串联质谱检测,从而最终显著提升样本中蛋白质的检测深度和蛋白质氨基酸序列覆盖率。本文工作为蛋白质样本的溶液内顺序酶切提供了新的技术方案和参考依据。

侵袭转移是喉鳞癌预后不良的主要危险因素,肿瘤微环境中的趋化因子与侵袭转移密切相关。CXCL8是一种细胞因子样的分泌蛋白质,在多种肿瘤的恶性发展过程中发挥重要作用,但其在喉鳞癌的作用尚未阐明。本文以喉鳞癌细胞为研究对象,阐明CXCL8在喉鳞癌细胞的作用,并寻找靶向CXCL8的miRNA,为喉鳞癌的诊断和治疗提供新靶点。GEPIA网站显示,CXCL8在头颈肿瘤组织中高表达(P <0.05)。实时荧光定量PCR发现,CXCL8在喉鳞癌细胞中高表达,酶联免疫检测也发现,CXCL8在喉鳞癌细胞上清中分泌量较高(P <0.001)。CCK8检测证实,降低CXCL8表达会明显抑制喉鳞癌细胞FD-LSC-1和AMC-HN8增殖(平均抑制率分别为34.0%,19.5%);EdU实验也证实,降低CXCL8表达明显抑制喉鳞癌细胞的增殖(P <0.05)。Transwell小室实验证实,降低CXCL8表达明显抑制喉鳞癌细胞FD-LSC-1迁移和侵袭(平均抑制率分别为40.0%,38.5%);降低CXCL8表达也明显抑制喉鳞癌细胞AMC-HN8迁移和侵袭(平均抑制率分别为37.5%,53.5%)。生物信息学网站预测,CXCL8可能是miR-513b-5p靶基因,双荧光素酶报告检测证实,miR-513b-5p能够与CXCL8-3′UTR结合,在喉鳞癌细胞中过表达miR-513b-5p,CXCL8 mRNA表达量下降60%(P <0.01)。细胞功能恢复实验证实,miR-513b-5p削弱喉鳞癌细胞增殖、迁移和侵袭的能力可被外源表达的CXCL8有效逆转(P <0.05)。综上所述,miR-513b-5p通过靶向CXCL8抑制喉鳞癌细胞增殖、迁移和侵袭。

工业生产上中国仓鼠卵巢细胞(CHO)药物蛋白质的表达水平受多种因素影响:调控元件对转录翻译的影响、基因组整合位点的影响以及表达系统的影响等。转录作为基因表达第一步,较大程度影响蛋白质的表达,其中启动子在转录起始发挥至关重要的作用。启动子筛选大部分通过瞬时转染或随机整合,但存在拷贝数不明确或整合位点随机等而无法准确评价启动子活性。位点特异性整合在一定程度上降低位置效应对外源基因造成的影响,并有可能提高外源基因的表达水平。本课题组前期在CHO细胞基因组中发现并验证了多个可稳定表达外源蛋白质的位点,本研究选择其中1个位点(2c6)用于启动子活性的评价。采用CRISPR/Cas9基因编辑技术分别将猿猴病毒早期启动子(SV40)、小鼠延伸因子-1α(mEF-1α)、鸡β-肌动蛋白(cACTB)启动子和人磷酸甘油酸激酶启动子(hPGK)调控的报告基因(EGFP)表达盒定点整合至2c6位点上。通过流式分选仪分析细胞平均荧光强度,qPCR检测EGFP的mRNA水平,综合评价启动子的活性。结果表明,mEF-1α和cACTB启动子的活性优于SV40和hPGK。2次流式分选结果表明,位点特异性整合可以更为精确评价CHO细胞表达系统启动子活性。

他莫昔芬(tamoxifen,TAM)作为雌激素受体阳性(estrogen receptor,ER+)乳腺癌的一线化疗药物使大多数患者受益,但原发性和继发性耐药问题严重影响临床治疗效果。深入研究ER+乳腺癌TAM耐药机制,改善治疗效果是当前亟待解决的问题。抑癌因子NDRG2(N-myc downstream regulated gene 2,NDRG2)在肿瘤发生发展中发挥重要作用,但是否参与ER+乳腺癌TAM耐药尚不清楚。本研究旨在探明NDRG2在ER+乳腺癌TAM耐药中发挥的作用和机制。通过RT-PCR与免疫印迹分析对比TAM敏感型和耐药型ER+乳腺癌细胞发现,NDRG2的mRNA转录水平和蛋白质翻译水平在TAM耐药细胞中表达显著下调,且与耐药能力负相关(P<0.001);CCK-8细胞毒性实验和软琼脂克隆形成实验证实,在耐药细胞中过表达NDRG2可显著降低TAM药物半抑制浓度IC₅₀和软琼脂克隆形成率(P<0.001),逆转耐药表型。分子机制上,X-box 结合蛋白 1(X-box binding protein 1,XBP1)mRNA剪切实验与内质网相关降解(endoplasmic-reticulum associated degradation ,ERAD)报告蛋白的结果显示,过表达NDRG2可增强耐药细胞中剪切型XBP1s mRNA转录与ERAD报告蛋白CD3ε-YFP表达(P<0.001),引发耐药细胞内质网强应激反应;免疫印迹检测结果显示,过表达NDRG2可显著提高耐药细胞中内质网应激感受器肌醇需要激酶1α(inositol requiring enzyme 1,IRE1α)的磷酸化水平及其下游因子,例如内质网EIP辅助因子(endoplasmic reticulum-localized DnaJ 4,ERdj4)、PKR蛋白激酶的细胞抑制剂(cellular Inhibitor of the PKR protein kinase,P58^IPK)、α甘露糖苷酶样应激蛋白 (er degradation enhancing α mannosidase likeprotein,EDEM)和蛋白质二硫键异构酶家族 A 成员 5 (protein disulfide isomerase family a member 5,PDIA5)的表达水平(P<0.001)。小鼠异种移植瘤研究进一步证实,在耐药细胞中过表达NDRG2可增强TAM治疗效果,显著抑制耐药移植瘤生长(P<0.001)。以上研究结果表明,通过提高耐药细胞中NDRG2表达,增强TAM治疗引发的内质网强烈应激,可逆转ER+乳腺癌细胞耐药性,改善TAM治疗效果。研究结果为解决ER+乳腺癌TAM耐药问题提供了新的思路和有价值的潜在药物靶点。

本文旨在研究热激蛋白70(70-kD heat shock proteins,Hsp70)过表达对C2C12细胞成肌成脂状态下糖酵解的影响。本文以C2C12细胞为研究材料,采用腺病毒过表达Hsp70基因,通过荧光定量PCR技术和Western印迹技术检测糖酵解基因的表达变化。研究表明,在C2C12细胞成肌分化的过程中,Hsp70基因与Gsk3β、Pkm、Prkag3、Pfkm和Hk-2基因表达趋势基本一致,推测Hsp70在成肌分化过程中与糖酵解途径有关。细胞过表达Hsp70在成肌分化后期能显著上调Gsk3β、Pkm、Prkag3和Pfkm基因的表达(P<0.05),对Hk-2基因的表达未见显著影响(P>0.05)。C2C12细胞成脂诱导过程中,Hsp70基因与Gsk3β、Pkm、Prkag3、Pfkm和Hk-2基因表达趋势基本一致,推测Hsp70在成脂诱导过程中与糖酵解途径有关。过表达Hsp70时,C2C12细胞成脂诱导中后期,脂滴数量明显高于对照组,Gsk3β、Pkm、Prkag3和Pfkm基因的表达显著上调(P<0.05),Hk-2基因的表达未见显著影响(P>0.05)。综上所述,Hsp70在C2C12细胞成肌成脂状态下,通过促进糖原分解为6-磷酸葡萄糖,从而加强糖酵解途径,为Hsp70基因对C2C12细胞糖酵解的功能研究提供参考。

FLASH/CASP8AP2为基因组中一个独特的基因,参与多个细胞调控过程,包括细胞凋亡、组蛋白基因pre-mRNA的加工、转录调控以及细胞周期进程等。临床医学研究表明,FLASH是急性淋巴细胞白血病的一种预后标志物,还是多种癌细胞存活的关键因子。因此,对FLASH功能的深入研究有望为相关疾病治疗提供新的视角。我们先前鉴定FLASH为p53的结合因子,并发现其能够增强p53的转录活性。在此基础上,本文阐述了FLASH和p53相互作用的分子机制。研究结果表明,p53 K386突变显著降低其与FLASH(aa 51~200)和FLASH-SIM(aa 1 534~1 806)的结合强度。然而,GST沉降分析仅能检测到SUMO与FLASH-SIM而不是FLASH(aa 51~200)之间的相互作用。在细胞中过量表达FLASH增强了整体性SUMO1修饰以及p53的SUMO1修饰,这可能是FLASH增强p53转录活性的一种作用机制。由于PML NB为细胞内SUMO的亚细胞反应器,而PML IV亚型能够特异性地增强p53的SUMO修饰,我们在此分析了FLASH与PML IV之间的相互作用,并鉴定了二者相互作用的结构域基础:FLASH-N3A(aa 501~802)和FLASH-C2(aa 1 807~1 981)均能与PML IV(aa 228~633)结合。进一步的研究显示,PML IV能够增强FLASH调控的整体性SUMO修饰和p53的SUMO修饰,即二者在功能上存在协同性。FLASH 与肿瘤抑制因子p53 和PML IV 之间的相互作用,丰富了对其功能的认识,有望揭示FLASH在肿瘤发生过程中的作用机制,为癌症的诊断和治疗提供新的思路。

全反式维甲酸(ATRA)是早幼粒细胞分化的有效诱导剂,其对红系分化过程的作用尚不完全清楚。为研究ATRA在红系分化进程中的作用及其表观遗传调控机制,本文以诱导白血病细胞K562向红系分化为模型,对ATRA干扰红系分化过程的调控机制进行研究。首先利用血红素(hemin)诱导K562细胞向红系分化;流式细胞术结果显示,ATRA影响细胞向红系分化过程中的谱系变化,阻滞细胞分化进程;ATRA处理分化中的细胞后,红系分化相关基因表达水平降低;而通过3C、FAIRE和ChIP技术对其中的表观遗传机制进行探究发现,ATRA处理细胞后,β-珠蛋白家族基因座位内的染色质可及性降低,LCR与其靶基因启动子之间的相互作用频率降低;而基因座位染色质可及性降低导致了红系相关转录因子GATA1、LDB1、LMO2和TAL1在LCR及珠蛋白家族基因座位的启动子区的富集频率降低。上述结果表明,ATRA处理分化中的细胞导致红系分化相关基因的染色质可及性降低,更加封闭的染色质结构阻碍了LCR招募转录因子与基因启动子区的结合,进而抑制β-珠蛋白家族基因表达,这种动态的变化过程阐明了ATRA调控红系分化的表观遗传机制。

阿尔兹海默症(Alzheimer's disease,AD)是一种与年龄相关的认知功能下降的神经退行性疾病。1-磷酸鞘氨醇受体2(sphingosine-1-phosphate receptor 2,S1PR2)参与多种细胞过程,被证实在神经系统发育中发挥重要作用。本文旨在探究S1PR2对Aβ_25-35诱导的AD细胞模型损伤的作用及可能机制。研究通过Aβ_25-35诱导SH-SY5Y细胞构建细胞损伤模型,并且构建靶向S1PR2的干扰序列用于干预细胞中S1PR2的表达。Western印迹及RT-PCR检测S1PR2蛋白及基因表达,发现Aβ_25-35诱导的细胞模型中S1PR2蛋白及基因表达均显著增加(P<0.01),S1PR2干预后模型组内S1PR2蛋白及基因表达显著降低(P<0.001)。CCK8检测细胞增殖活力,流式细胞术检测细胞凋亡,结果显示,S1PR2干预后显著增加Aβ_25-35诱导的SH-SY5Y细胞的增殖活性,减少细胞凋亡(P<0.01)。Western印迹检测细胞中APP、Tau、p-Tau和PSD95的表达,结果显示,S1PR2干预后显著降低模型组细胞内APP、Tau和p-Tau的表达,增加突触蛋白PSD95的表达,可显著改善Aβ_25-35诱导的细胞损伤(P<0.001)。另外,试剂盒检测细胞中ATP的产生,流式细胞术检测ROS含量及线粒体膜电位以分析细胞的线粒体功能,结果显示,Aβ_25-35诱导SH-SY5Y细胞显著降低了细胞中ATP的产生,增加了ROS含量,减少了线粒体膜电位(P<0.001)。S1PR2干预后显著增加Aβ_25-35诱导的细胞模型中ATP的产生,降低ROS含量,增加线粒体膜电位(P<0.001)。最后,通过Western印迹检测AKT/mTOR通路蛋白质表达,结果显示,Aβ_25-35诱导SH-SY5Y细胞促进了p-AKT/AKT及p-mTOR/mTOR的表达,S1PR2干预后显著抑制AKT/mTOR通路的激活(P<0.001)。总而言之,S1PR2可能通过促进AKT/mTOR通路调节线粒体功能参与Aβ_25-35诱导的细胞损伤进程。

当前胶质瘤的治疗面临耐药性问题,导致传统化疗药物效果受限。本研究旨在探究三氟甲基喹唑啉化合物(KZL204)抗胶质瘤的潜在作用机制。通过CCK-8检测,我们发现KZL204能显著抑制耐药癌细胞的生长,其48 h的半数抑制浓度(IC₅₀)为3.63±0.38 μmol/L,显著优于阳性对照药物替莫唑胺(TMZ)(IC₅₀值为141.72±3.65 μmol/L)。此外,流式细胞仪分析显示,KZL204处理能显著提高耐药肿瘤细胞的凋亡率,并将细胞周期阻滞在G₂/M期。同时,Traswell实验证实,KZL204对耐药癌细胞迁移和侵袭的抑制作用。转录物组学分析揭示,KZL204处理后耐药癌细胞中2 435个差异表达基因,其中1 320个上调,1 115个下调。KEGG和GO富集分析表明,这些差异基因显著富集在凋亡相关信号通路。进一步的生物信息学预测和韦恩图分析确定了35个潜在的关键节点基因,其中PI3K-AKT信号通路在差异表达基因中最为显著。实时荧光定量PCR(RT-qPCR:Quantitative Real-time PCR)验证了KZL204对CREB3L1、CSF1、CXCL5、BCL3等基因的下调作用,以及对FOS、LTA、PTGS2、MAP2K3等基因的上调作用。蛋白质水平的免疫印迹检测也证实了KZL204对凋亡蛋白质表达的影响,包括上调Bax、切割胱天蛋白酶3(cleaved caspase-3)表达,下调AKT、Bcl-2、胱天蛋白酶3和胱天蛋白酶8的蛋白质表达。综上所述,KZL204通过调控PI3K-AKT和凋亡相关信号通路,显著抑制了耐药性胶质母细胞瘤的生长和转移,并诱导细胞凋亡及阻滞细胞周期,展现了其作为抗耐药性胶质瘤候选药物的潜力。

宫颈癌是全球第4大常见的女性癌症,目前,手术和放疗仍然是治疗非转移性宫颈癌的主要方法,然而,复发性和转移性宫颈癌尚无有效治疗手段。寻找新的更加有效的宫颈癌治疗靶点就显得尤为重要。已知白介素-6(interleukine-6,IL-6)作为肿瘤促进因子在宫颈癌的发展和转移过程中发挥着十分重要的作用。已有报道显示,间充质干细胞在多种肿瘤中发挥抑癌作用,但对于其内在机制的报道较少;且在宫颈癌的发展过程通常伴随着IL-6表达的增加。在IL-6存在的炎症病理条件下,MSCs对于宫颈癌细胞的增殖和迁移是否仍具有抑制作用仍未可知。本研究通过检测人脐带间充质干细胞(human umbilical cord mesenchymal stem cells, HUC-MSCs)对IL-6诱导的HeLa细胞增殖、迁移、侵袭以及STAT3/Bcl-2、AMPK/mTOR信号通路的调节作用, 探讨其对宫颈癌Hela细胞生物活性的影响及其分子机制。集落形成实验、细胞划痕实验以及Transwell侵袭结果证明,炎症因子IL-6显著促进HeLa细胞增殖、迁移和侵袭(P < 0.05)。而20%和50% MSCs条件培养基显著抑制IL-6诱导的HeLa增殖(P < 0.0001)、迁移(P < 0.01)和侵袭能力(P < 0.0001)。进一步的机制研究结果显示,炎症因子IL-6 显著上调抗凋亡信号通路中STAT3和Bcl-2的mRNA(P < 0.0001)和蛋白质(P < 0.01)含量;同时下调AMPK、TSC1 和TSC2等基因的表达(P < 0.001),最终上调细胞代谢相关基因mTOR的表达(P < 0.01)和蛋白质磷酸化水平(P < 0.05)。20% MSCs条件培养基显著抑制HeLa细胞中STAT3/Bcl-2信号通路(P < 0.05)。50% MSCs条件培养基显著抑制HeLa细胞中STAT3/Bcl-2信号通路(P < 0.01)同时激活AMPK/mTOR信号通路(P < 0.05),诱导细胞周期阻滞(P < 0.0001)。综上所述,MSCs条件培养基通过下调STAT3信号通路和上调AMPK信号通路抑制白介素-6诱导的HeLa细胞的增殖、迁移与侵袭。本研究结果有助于进一步阐释IL-6在宫颈癌中发生发展的作用和机制,为寻找宫颈癌治疗的新研究方向提供实验依据。

胰腺多肽(pancreatic polypeptide,PP)是一种含36个氨基酸的胰腺激素,在评估胰腺功能和辅助诊断相关疾病中发挥重要作用。以PP为靶点,筛选特异性的PP纳米抗体,评估其与PP抗原是否具有结合活性。利用原核表达系统制备了高纯度的PP抗原,经免疫羊驼后构建了高库容和高丰度的胰腺多肽免疫的纳米抗体噬菌体文库,并通过噬菌体展示技术进行文库筛选,获得8株胰腺多肽纳米抗体。选取1株纳米抗体(PP-VHH)构建原核表达体系,经IPTG诱导表达、纯化与鉴定,通过间接ELISA和双抗夹心ELISA分别检测和评价抗原抗体的结合活性和血清中PP含量,结果显示,PP-VHH与PP具有结合活性,且PP-VHH可用于检测鸡和人血清中的PP。建立的双抗夹心ELISA法拟合曲线R²为0.9868,可检测不同个体鸡血清中PP浓度为48～55 pg/mL。而人血清中PP浓度范围波动较大。综上所述,本研究筛选到的1株纳米抗体PP-VHH,可用于检测鸡和人血清中的PP含量,为评估胰腺功能异常或诊断相关疾病提供基础。

开发了石英晶体微天平(QCM)-指数富集配体系统进化(SELEX)技术,用于筛选出与砷(Ⅲ)有高亲和力的适配体。设计随机单链DNA文库,以砷(Ⅲ)为靶标固定在巯基乙胺修饰的晶振片上,捕获溶液中处于游离状态的适配体,构建QCM-SELEX筛选方法。经过6轮筛选,对次级文库进行高通量测序,通过QCM共振频率变化计算得出6S1解离系数Kd值为0.36 μmol/L。将6S1作为探针,构建QCM生物传感器用于检测砷(Ⅲ),该传感器在0.01 μmol/L~0.2 μmol/L范围内有较好的线性关系,对砷(Ⅲ)检测限为5.2 nmol/L(3σ),具有良好的选择性。