在基因转录的经典模型中,转录因子通过与含有其“共有基序”的双链DNA(double-stranded DNA, dsDNA)结合来调控靶基因转录。与dsDNA不同,G-四链体是一种非典型的核酸二级结构,由富含鸟嘌呤的序列形成,参与调节基因转录等多种生物学过程,是目前分子生物学领域研究热点。近期,多个研究组发现,与dsDNA相比,G-四链体结构更高效地招募转录因子结合到启动子上,从而激活靶基因表达。然而,目前对这种非经典的基因转录调控模型缺乏全面的总结和探讨。本文介绍了G-四链体结构特点及检测该结构的技术。G-四链体包括分子内和分子间类型,其中分子内G-四链体又分为平行、反平行和杂交类型;该结构可通过圆二色谱、核磁共振光谱和凝胶迁移等技术进行鉴定。进而讨论了G-四链体在基因转录中的调节功能。G-四链体主要在基因启动子区高度富集;早期研究揭示,G-四链体可抑制基因转录,而近期的大量研究证明,该结构具备招募转录因子激活基因转录的新功能。最后,总结了具有G-四链体结合活性的转录因子的分类,包括C₂H₂锌指、叉状头/翼状螺旋、以及p53结构域的转录因子,且DNA结合结构域决定转录因子与G-四链体结合;并对该领域的后续研究方向进行了展望。总之,本文为理解“G-四链体作为转录激活的顺式作用元件”的观点提供重要指导。

神经病理性疼痛(neuropathic pain,NP)是一类由神经系统损伤或疾病引发的慢性疼痛,主要表现为自发性疼痛、痛觉过敏及痛觉超敏,严重影响患者生活质量。NP的发病机制复杂,涉及外周敏化、中枢敏化、离子通道改变以及胶质细胞活化等异常调节。近年来,m⁶A在NP中的作用引起了广泛关注,但是m⁶A修饰在不同疾病与疼痛模型中的作用研究仍然有限,因此,阐明m⁶A修饰在不同疾病与疼痛模型中的作用显得尤为重要。本文基于不同疾病与疼痛的模型,综述了近年来关于m⁶A甲基化修饰在NP发病中的作用及机制的研究进展,尤其是综述了METTL3、METTL14、FTO、ALKBH5和YTHDF1等5种经典的m⁶A修饰因子介导不同疾病与疼痛模型形成NP的作用机制,以期从m⁶A修饰的角度为NP的药物开发和防治提供新的启示和思路。

基因编辑技术在目标基因定位与切割方面具有高效性和精确性,已成为生物医学研究的重要工具。该技术不仅促进了对基因功能的基础研究,还为遗传性疾病的基因治疗和作物遗传改良提供了新的策略。随着人工智能技术的融入,特别是机器学习算法的应用,基因编辑的设计与执行变得更加智能化。AI技术通过预测分析和模式识别,优化了sgRNA的设计,提高了编辑的特异性和效率,同时降低了非目标效应的风险。此外,AI在大规模基因组数据的解析中也发挥着关键作用,为理解复杂的生物学过程和疾病机制提供了新的视角。本文 综述了数据驱动的基因编辑技术在靶点精准化、安全性提升和个性化治疗方面的研究进展,旨在为基因编辑技术领域的研究者提供参考和启发,推动人工智能在基因编辑技术中的应用和发展。

阿尔兹海默症因其发病机制极其复杂,致病因素繁多以及给患者和社会带来沉重负担等而受到广泛关注。近年来,一些研究揭示了阿尔兹海默症的多种致病机制,而纳米医学领域也掀起了针对这些致病机制进行阿尔茨海默症治疗的热潮。纳米材料独特的物理化学性质促使其在阿尔兹海默症的治疗中展现出巨大潜力。纳米材料具有良好的生物相容性;能够持续稳定调节并释放治疗药物,确保药物在治疗部位浓度达到理想水平;同时可以精准地与治疗靶点结合并发挥作用,因此,开发出新型纳米药物已成为阿尔兹海默症治疗的重要研究方向。本文综述了阿尔兹海默症的主要病理特征和致病机制,包括β-淀粉样蛋白聚集、Tau蛋白过度磷酸化、氧化应激和神经炎症反应等;另外,重点探讨了纳米材料在清除病变蛋白质(如β-淀粉样蛋白和Tau蛋白)、抑制氧化应激以及缓解神经炎症等方面的治疗策略。最后,本文展望了当前纳米材料治疗阿尔兹海默症所面临的风险和挑战,包括药物的脑部递送效率过低及其治疗后可能带来的毒副作用等,并对该领域今后的研究方向提出建议。本文旨在通过对纳米材料治疗阿尔兹海默症研究现状的讨论,推动纳米材料在阿尔兹海默症治疗中的临床转化。

环状RNA(circular RNA,circRNA)是一种具有共价闭环结构的单链RNA,相较于线性RNA具有更稳定的结构以及更低的免疫原性。大量研究表明,circRNA具有保守性、稳定性和组织特异性等特点,同时可以充当 microRNA (miRNA)海绵,与蛋白质和翻译模板相互作用,调节基因表达和信号转导等生物学功能。基于circRNA的特性以及多种生物学功能,部分内源性circRNA在肿瘤的发生及发展中发挥重要调控作用,具有作为生物标志物和治疗靶点的潜力。此外,mRNA药物在实际应用中具有不稳定易降解、翻译效率低和免疫原性等限制。工程化可翻译的外源性circRNA可解决线性mRNA应用的部分缺陷,成为新型有潜力的高效药物。在本文中,介绍了circRNA在体内生物发生的机制,具体的生物学功能,在肿瘤中的诊疗应用现状。包括内源性circRNA在肿瘤中的诊断应用,外源性circRNA的设计合成策略,以及详细列举目前工程化circRNA疫苗利用其稳定高效表达蛋白质的功能在肿瘤治疗方面的一些设计和应用进展。最后,我们就当前circRNA的临床诊断应用问题,外源性circRNA的治疗应用挑战以及展望进行讨论。

铁死亡是一种以依赖铁的脂质过氧化为核心的新型程序性细胞死亡形式。多种代谢物可参与铁死亡的调控,其中脂质代谢发挥着重要作用。含多不饱和脂肪酸的磷脂(phospholipids containing polyunsaturated fatty acyl chain, PUFA-PLs)在生物膜上发生超阈值的过氧化,导致膜结构和功能的破坏是最为经典的脂质代谢介导的铁死亡机制。此外,含多不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acid, PUFA)的特殊脂质,例如具有二酰基-PUFA尾的磷脂(phospholipid with diacyl-PUFA tails, PL-PUFA₂)、多不饱和醚磷酯(polyunsaturated ether phospholipid, PUFA-ePL)、含PUFA的胆固醇酯(cholesterol ester containing polyunsaturated fatty acyl chain, PUFA-CE)也被发现,可通过提供PUFA用于过氧化,进而参与铁死亡过程;脂滴通过储存和释放PUFA调节铁死亡的敏感性;胆固醇代谢的中间产物及衍生物主要参与铁死亡的负向调控;不同类别的鞘脂对铁死亡的调控方向并不一致。基于前期大量研究证实,铁死亡与胃肠肿瘤的增殖、转移和耐药的发生等密切相关,我们进一步归纳了胃肠肿瘤细胞中驱动铁死亡抵抗的相关脂质代谢机制,如削弱PUFA-PLs合成代谢及过氧化进程,增强铁死亡防御系统等,以及胆固醇代谢、脂滴代谢、鞘脂类代谢与胃肠肿瘤产生铁死亡抗性的关系。靶向这些特定脂质及代谢酶与途径以调控铁死亡具有重要的临床潜在价值,有望为寻找新的胃肠肿瘤诊断、预后标志物和治疗药物,及逆转化疗耐药提供新思路。

CRISPR/Cas系统的出现极大推动了基因编辑领域的进步,特别是CRISPR/Cas9系统,已成为生物医学研究的核心工具。长非编码RNA(lncRNA)在基因调控、细胞分化和多种疾病的发展过程中发挥关键作用,尤其在癌症研究中,lncRNA作为癌症生物标志物和治疗靶点,具有重要的应用前景。然而,由于lncRNA普遍具有低丰度和保守性差等特点,限制了传统手段对其功能的研究。CRISPR/Cas9技术为lncRNA的研究提供了一个高效、灵活且精确的工具,显著加速了该领域的进展。本文首先回顾了CRISPR/Cas9系统的基本原理及其在基因编辑中的广泛应用,包括CRISPR敲除、敲入、干扰和激活等多种功能系统。这些技术不仅可以筛选特定生物过程中的关键lncRNA,还能够用于基因功能研究,探索其在疾病中的作用。本文重点分析了CRISPR/Cas9技术在研究lncRNA功能和调控机制,以及其在肿瘤研究中的关键应用。此外,文章还总结了通过CRISPR/Cas9进行全基因组筛选以识别功能性lncRNA的方法,并探讨了这些lncRNA在癌症细胞增殖、迁移、侵袭以及耐药性中的作用。CRISPR/Cas9敲除系统可以高效敲除lncRNA基因,揭示其在基因调控中的具体功能。同时,CRISPR激活和干扰技术为非编码基因的研究提供了新的思路,通过调控lncRNA的表达水平,进一步探索其在癌症等疾病中的临床应用。文章还探讨了CRISPR技术在未来lncRNA研究中的潜力,尤其是在解决基因组复杂性、靶向效率和脱靶效应等技术难题方面的进展。综上所述,CRISPR/Cas9技术不仅为研究lncRNA提供了强有力的工具,也为未来开发新的癌症诊断和治疗手段提供了新的思路和机会。

肝细胞癌(hepatocellular carcinoma, HCC)是全球人类癌症相关死亡的第三大原因,虽然HCC的临床诊断和治疗取得了相当大的进展,但患者的预后仍较差,5年生存率仅约为18%。HCC的发生发展是由发生突变后能够直接促进细胞的增殖、存活和转移的驱动基因推动的,随着分子生物学和基因组学技术的发展,阐明了驱动基因突变赋予HCC细胞选择性生长优势,使细胞能够抵抗凋亡、维持增殖信号、启动侵袭和转移、诱导血管生成、实现代谢重塑和免疫逃逸等。探索HCC发生发展的关键驱动因素以进一步阐明HCC的发病机制,可为HCC的诊断、治疗以及改善预后提供新的方向。本文从端粒维持、细胞周期、Wnt信号通路、氧化应激、表观遗传修饰等多个方面总结了HCC中的驱动基因突变以及它们在HCC诊断和治疗中的应用前景,以期为HCC的诊断、治疗和研究提供信息参考。

相分离是细胞内生物分子由单一均相混合物形成2种不相溶的液滴凝聚体过程,是细胞内分子凝聚体和无膜细胞器形成的主要驱动力。相分离不仅在多种生理活动中发挥重要的动态调控作用,而且调控神经退行性疾病和癌症等多种疾病的发生发展。已有研究发现,长非编码RNA(lncRNA)与相分离密切相关,这为理解lncRNA的作用机制打开了新的视角,成为近年来非编码RNA领域的研究热点。本文重点介绍了LncRNA SLERT作为分子伴侣与DDX21蛋白相互作用,影响核仁纤维中心区/高密度纤维区(FC/DFCs)的相分离;LINC00657(NORAD)与PUM蛋白形成NP小体,驱动PUM蛋白的相分离而抑制其活性,促进基因组的稳定性;dilncRNA调控DNA损伤应答小RNAs (DDRNA)、p53结合蛋白1(53BP1) 的相分离,lncRNA LINP1相分离液滴与Ku蛋白结合促进DNA损伤修复;LncRNA SNHG9、MELTF-AS1、MALR 分别驱动LATS1、YBX1、ILF3蛋白质的相分离发挥促癌lncRNAs作用,GIRGL、LncFASA分别调控CAPRIN1、PRDX1的相分离在癌症发展中发挥抑癌基因作用;lncRNA XIST通过相分离驱动X染色体失活的研究。总之,本文综述了lncRNAs通过调节相分离在细胞核无膜细胞器的形成、基因组稳定性与DNA损伤修复、肿瘤发生发展和X染色体失活等病理生理过程中的最新研究进展。本文表明长非编码RNA可通过调节相分离,参与多种病理生理过程,有望为相分离介导的疾病的治疗提供新的方向。

骨骼肌是机体最大的代谢和内分泌器官,肌纤维作为骨骼肌的基本单位,具有高度可塑性。骨骼肌纤维主要分为氧化型肌纤维和酵解型肌纤维,肌纤维类型是影响骨骼肌收缩和能量代谢的重要因素。了解调控骨骼肌纤维类型转换的分子机制对于调控骨骼肌相关疾病具有深远意义。线粒体是细胞生命活动的能量工厂,线粒体的特性即线粒体含量、形态及分布均与线粒体的功能密切相关。不同肌纤维类型的线粒体特性有所不同,这与不同肌纤维能量代谢方式的差异有关。线粒体稳态是一个动态平衡过程,通常受线粒体生物发生、线粒体融合和裂变以及线粒体自噬等过程调控,它们不仅会影响线粒体形态和数量而且影响着机体的葡萄糖和脂肪酸代谢平衡。许多研究表明,线粒体介导的骨骼肌能量代谢底物的改变影响着骨骼肌纤维类型转换过程。运动是一种非药物治疗手段,一般情况下,可以通过维持骨骼肌线粒体稳态促进氧化型肌纤维生成。本文综述了不同类型骨骼肌纤维中的线粒体特性,以及维持线粒体稳态调控肌纤维类型转化的作用,并在此基础上,总结了线粒体参与介导的PGC1α、Ca²⁺和ROS重要信号通路调控骨骼肌纤维类型转换的分子机制。线粒体作为骨骼肌的能量工厂,通过了解其调控机制进行针对性干预可能是未来治疗骨骼肌相关疾病的新方向。

脂肪组织由多种亚细胞类群构成,其增殖潜力与分化命运均不同,并执行着不同的功能,因此,解析脂肪组织的亚细胞类型对阐明机体重要性状形成的分子机制具有重要意义。近年来,随着生命科学领域多组学技术的快速发展,针对脂肪生物学领域细胞异质性的问题,开展了大量的单细胞多组学技术应用工作,特别是单细胞基因组学、转录物组学、蛋白质组学和代谢组学等及各组学的联合应用,实现了能够在不同层面,在单细胞分辨率水平揭示脂肪细胞异质性,并发现新脂肪细胞亚型及探索脂肪细胞分化轨迹等生物学过程,在生命与医药领域取得了巨大突破性进展,成为许多生物学过程解析与疾病治疗的切入口,并加速了基因编辑与干细胞育种等关键新兴技术的发展。本文总结了单细胞多组学技术种类及其特点,综述了该技术在肌内、肌间、皮下及内脏脂肪沉积中的应用研究进展,并探讨了其前景与挑战,以期充分认识该技术在脂肪沉积研究中的重要作用,为性状形成机制解析与人类肥胖等代谢性疾病治疗提供理论依据。

如何有效实现大面积骨缺损的再生性修复是当前临床治疗的难题。传统的骨再生材料尚无法获得理想的再生效果,纳米材料的出现为骨再生提供了新的选择。近年来,金属有机骨架(metal organic frameworks,MOFs)已被广泛应用于生物医学等领域,其中沸石咪唑酯骨架-8纳米颗粒(zeolitic imidazolate framework-8 nanoparticles,ZIF-8 NPs)是被广泛研究的MOFs之一。ZIF-8 NPs易于合成,粒径可控,具有大比表面积、高热稳定性和pH响应性。其纳米级粒径能够用于调节生物材料的机械性能,并进一步匹配骨组织的弹性模量。此外,ZIF-8 NPs还具有促成骨分化、血管再生和抗菌性,以及作为载体控释药物或生物大分子发挥作用。本文总结了ZIF-8 NPs的性质特点和生物相容性,并回顾了其在骨组织再生领域中的应用进展,包括增强骨再生材料的机械性能、细胞黏附性、骨诱导活性、促血管再生能力以及抗炎抗菌能力等,以期为推动ZIF-8为基础的生物活性材料的制备和应用提供参考。

补体系统在识别和消除病原体、清除生理碎片、协调免疫反应以及稳态等方面发挥重要作用,作为炎症反应的一种早期预警信号,异常的补体活动是病理性疼痛发病的重要诱因。补体成分3(complement 3,C3)是病理性疼痛诱发过程中补体系统激活的重要指标。实验及临床流行病学研究发现,多种病理性疼痛中周围与中枢神经C3异常升高,通过结合特异性C3受体直接或间接通过补体信号调控神经元对神经病变的反应。C3可以通过在神经元质膜上表达的特异性补体受体直接调节神经元的生命和死亡的各个方面,也可以通过募集胶质细胞和免疫细胞经各种机制将补体信号传递给神经元间接调节,补体信号指导神经元对组织损伤、神经创伤和神经病变的反应。本文主要对C3在病理性疼痛涉及的细胞因子和信号通路的机制进行综述,探讨C3成为镇痛靶点的可能性。

环状RNA(circular RNA, circRNA)是前体信使RNA(pre-messenger RNA, pre-mRNA)经可变剪接产生的单链、共价闭合非编码RNA,具有高稳定性、序列保守性和疾病特异性表达的优势,因此吸引了广大关注。N6甲基腺苷(N6-methyladenosine, m⁶A)甲基化发生在N6位置,是包括mRNA和非编码RNA(non-coding RNA, ncRNA)在内的真核生物内部转录修饰中最丰富和保守的一类。CircRNA和m⁶A修饰已被证实,在调节脂质代谢在内的多种关键生物过程中发挥重要作用。随着测序技术的飞速发展,在转录物组范围内进行m⁶A甲基化修饰的circRNA被广泛报道,并且发现它们参与了脂质代谢过程。即m⁶A修饰参与调控circRNA的生物发生、降解、输出和翻译,circRNA也可以通过影响甲基化转移酶、去甲基化酶和甲基化阅读蛋白来调节m⁶A修饰调控脂质代谢过程。因此,本文总结了与脂质代谢相关的m⁶A修饰、circRNA及两者之间相互作用的最新突破,讨论了m⁶A修饰的circRNA通过调控脂质合成、分解及脂质过氧化等脂代谢过程,尤其在脂质合成过程中发挥重要作用。对m⁶A修饰的circRNA在脂质代谢中调控功能的综合分析揭示了其在脂质代谢途径中的重要作用,并为未来脂代谢异常相关疾病的研究提供了新的视角和理论依据。

随着患病率的持续上升,肾疾病成为全球范围内严重的公共卫生问题,严重影响患者的生活质量。肾病的发病机制较为复杂为其防治带来了困难。研究发现,代谢稳态失衡通常会影响肾功能,进而引起肾病变。过氧化物酶体增殖物激活受体(peroxisome proliferator-activated receptor,PPAR)作为内源性配体激活的转录因子,在调节代谢分子网络特别是氧化磷酸化、脂代谢和葡萄糖代谢中发挥重要作用。激活PPAR能够改善线粒体损伤,促进脂肪酸分解并减轻胰岛素抵抗,从而恢复肾的代谢功能和缓解肾的病变。尽管现已开发了多种激活PPAR的小分子药物,但该类药物在临床试验阶段出现不良反应。目前,临床治疗肾疾病仍缺乏安全有效的用药方案。精细解析PPAR家族调控肾的细胞能量代谢的分子机制,寻找和开发新的靶向PPAR及其调控的下游代谢途径的小分子药物,对于肾疾病的认知和诊治具有重要的意义。另一方面,明确不同肾疾病发生发展过程中的代谢变化,针对性地应用靶向PPAR的药物或策略对肾疾病的治疗也尤为重要。本文概述了PPAR家族成员调控靶基因转录的方式及其在氧化磷酸化和糖脂代谢重塑中的作用,并归纳总结了PPAR表达或活性的改变对急性、慢性肾病和年龄相关性肾疾病的影响,有望为肾疾病的防治提供新的思路和理论支撑。

染色体外环状DNA(extrachromosomal circular DNA, eccDNA)是真核生物细胞核内游离于染色体外的一类特殊环状DNA分子,来源于染色体基因组但独立参与多种细胞生理或病理过程,与肿瘤的发生发展密切相关。eccDNA的发现可以追溯到20世纪70年代,随着分子生物学技术的发展,研究者们逐渐揭示了其在癌症中的重要功能。eccDNA的形成是一个涉及多种机制的复杂过程,包括断裂-融合-桥循环、染色体碎裂、易位-缺失-扩增、游离体模型以及复制叉停滞和模板切换等。eccDNA,尤其是大分子量eccDNA(大于1 Mb,又惯称 ecDNA),在促进癌基因扩增与活化、驱动肿瘤异质性和耐药性方面发挥重要作用,并展现出作为肿瘤液体活检分子标志物的广阔应用潜力。本文将综述eccDNA发现历史、生成机制、在肿瘤生物学中的功能作用、在不同类型肿瘤中的特异性以及检测分析方法的最新研究进展,并对其在未来肿瘤基础研究和临床实践中的应用前景进行展望,旨在为eccDNA在肿瘤基础研究及临床实践中的进一步探索提供参考。

泛素化修饰(ubiquitination)是一种重要的蛋白质翻译后修饰,可以引起底物蛋白质稳定性、细胞定位和活性的改变,从而广泛参与细胞重要的生命活动。嗜肺军团菌(Legionella pneumophila)作为一种胞内寄生菌,通过特有的IVB型分泌系统(type IVB secretion system,T4BSS)向宿主释放300多种效应蛋白质,并利用这些效应蛋白质调节宿主细胞的生理活动,从而促进自身的生长和繁殖,并最终引起人类的军团病。在感染宿主的过程中,有多种效应蛋白质参与调控宿主细胞的泛素化系统。其中,SidEs协同SidJ、SdjA、DupA/DupB以及LnaB和MavL精密的、动态的调控宿主细胞的泛素化通路,为嗜肺军团菌的生存提供适宜的生存环境。近期,随着LnaB和MavL生物学功能的解析,嗜肺军团菌这一复杂的非经典泛素化调控循环得以基本阐明。鉴于此,本文总结了SidEs介导的非经典泛素化修饰的结构和酶学基础,以及其调控宿主细胞内质网重排和促进嗜肺军团菌液泡(Legionella-containing vacuole,LCV)形成的生物学意义;SidJ/SdjA调控SidEs磷酸核糖泛素化活性的机制;以及DupA/DupB、LnaB和MavL通过多步催化反应,逆转SidEs对宿主底物蛋白质泛素化修饰的催化机制。总之,本文将为深入理解该类型非经典泛素化修饰调控的详细机制及生物学意义提供参考,也为进一步理解嗜肺军团菌的致病机制提供帮助。

α-烯醇化酶(enolase 1,ENO1)是糖酵解途径中的关键酶,同时也是纤维蛋白原受体和DNA结合蛋白质,在肿瘤发生发展过程中具有重要作用。长非编码RNA(long non-coding RNA, lncRNA)具有基因调控作用。近年研究发现,lncRNA通过多种途径调节ENO1:在细胞核中,作用于ENO1基因启动子,调节ENO1的转录;在细胞质中,与ENO1 mRNA直接或间接作用,以及通过对微小核糖核酸的海绵吸附作用影响ENO1翻译;此外,在细胞质中lncRNA与ENO1蛋白直接结合以及作为支架分子诱导ENO1形成聚合物,影响ENO1的稳定性和功能。在肿瘤中,lncRNA异常表达,调节ENO1的过表达和功能,促进肿瘤细胞的增殖和转移。目前,对lncRNA与ENO1之间的相互作用已有了一定的了解,仍需进一步揭示其具体的分子机制和生物学功能,以及lncRNA在临床治疗中的潜在应用。本文综述了长非编码RNA对ENO1的调控作用,重点介绍了16个已发现的lncRNA对ENO1的调节。深入认识lncRNA对ENO1的调节作用,将有助于了解肿瘤细胞中ENO1的调控网络,开辟治疗肿瘤的新靶点。

中枢性性早熟(central precocious puberty,CPP)的发病机制是由于下丘脑-垂体-性腺轴功能的提前启动,而该轴由来自下丘脑的促性腺激素释放激素(gonadotrophin-releasing hormone,GnRH)调控,GnRH分泌增加会促进垂体分泌促性腺激素,从而导致生殖器官的发育和性激素的分泌。青春期启动的时间受到营养、环境和社会经济因素之间相互作用的影响。在致病基因的研究中,Makorin环指蛋白3(makorin ring finger protein 3, MKRN3)、lin-28 同系物 A和Delta-like 1同源物等基因的功能缺失性突变,均可导致青春发育期启动时间提前,其中MKRN3的功能丧失突变是家族性CPP最常见的单基因病因之一。自2013年首次在5个CPP家族中鉴定出MKRN3突变以来,MKRN3在青春期中的作用逐渐被发现。MKRN3属于E3泛素连接酶家族成员,在多种真核生物的中枢神经系统中表达。MKRN3可能作为E3泛素连接酶发挥作用来抑制GnRH活性。最近,越来越多的研究探讨了MKRN3在CPP中的分子作用机制,揭示了多种与MKRN3相互作用的基因及蛋白质,利如MKRN3能抑制KISS1和TAC3活性,从而影响kisspeptin和神经激肽B表达以调控GnRH分泌;MKRN3还能通过泛素化PABPC1抑制GNRH1 mRNA翻译;另外,还有MBD3、IGF2BP1及NPTX1等靶点,它们均在MKRN3下游参与GnRH调控过程。在MKRN3上游,miR-30能与MKRN3基因3′-非翻译区的3个位点结合,从而阻断MKRN3转录。本文综述了MKRN3在CPP发病过程中的作用及其分子机制方面的研究进展,有助于更好地理解CPP的发病机制,也为进一步深入研究MKRN3分子作用机制奠定了理论基础。

芝麻酚是一种脂溶性的天然多酚化合物,存在于芝麻和芝麻油中,在食品中得到广泛应用。芝麻酚能有效清除体内自由基,减轻氧化应激,保护细胞免受损伤,在预防心血管疾病、癌症及神经退行性疾病中具有重要作用。因其具有抗氧化、抗菌、抗炎、保护神经、保护心血管、免疫调节和抗肿瘤等多种药理功能而被广泛研究。近年来,芝麻酚作为一种安全和无毒的化学物质,在肿瘤研究领域受到广泛关注并有望将来用于肿瘤治疗临床药物。本文通过对国内外芝麻酚的相关文献收集与分析,综述了芝麻酚在抗氧化、抗炎、抗菌、调节能量代谢、保护心血管、保护神经等多种生物学功能及其作用机制,并重点阐述了芝麻酚通过调节细胞能量代谢、诱导细胞凋亡、阻断细胞周期、调控表观遗传修饰、促进细胞自噬、抑制血管生成、降低化疗药物的耐受性等生理功效来发挥抗肿瘤作用,为肿瘤治疗药物研发提供了新的理论依据,以期为研究者开发肿瘤治疗药物提供新思路。

铁死亡是一种独特的、以铁依赖和脂质过氧化为特征的新型调节性细胞死亡形式。铁死亡在多个细胞器内均可发生,而线粒体依赖性铁死亡在诸如胃肠肿瘤等多种疾病演进中显得日益重要。线粒体作为细胞物质代谢和能量代谢的核心,通过位于其内膜的电子传递链等结构产生活性氧,从而引发线粒体依赖性铁死亡。同时,位于线粒体内膜外侧的二氢乳清酸脱氢酶等抗氧化系统抵抗铁死亡。通过靶向线粒体依赖性铁死亡相关靶点进行治疗,有望实现对胃肠肿瘤的精准诊治。本文综述了线粒体在铁死亡中的形态变化,并且对线粒体依赖性铁死亡的具体机制进行了详细总结,包括能量代谢、脂质代谢、铁代谢以及其他涉及的调控机制。同时,本文强调了线粒体依赖性铁死亡对胃肠肿瘤生物学的影响,以及其在胃肠肿瘤治疗上的潜在临床应用价值。本文拟通过深入探讨线粒体依赖性铁死亡的具体机制,以及其在胃肠肿瘤的预后预测和治疗中的潜在作用,旨在为胃肠肿瘤预后预测与治疗提供潜在的靶点。

细胞质膜破裂(plasma membrane rupture,PMR)是细胞程序性死亡的最后一步,这一过程会将细胞内容物(包括促炎细胞因子和损伤相关分子模式(damage-associated molecular patterns, DAMPs)等)释放到细胞外环境,引发或放大炎症反应。最新研究发现神经损伤诱导蛋白1(nerve injury-induced protein 1,NINJ1)是多种程序性细胞死亡中质膜破裂(plasma membrane rupture,PMR)的关键介质。本综述结合最新研究成果,聚焦于NINJ1在细胞死亡方面的关键作用,探讨NINJ1的分子结构、功能及在炎症性疾病中作为治疗靶点的潜在应用。非激活态的NINJ1具有多个α-螺旋结构,包括两个跨膜α-螺旋结构及游离在胞外的N端(1-78, 包含α-螺旋结构)结构域。当NINJ1被激发后能发生寡聚并使处于胞外的α-螺旋结构插入细胞膜,从而引发细胞质膜破裂。根据已解析的NINJ1激活态分子结构,已提出2种不同的NINJ1诱发细胞质膜破裂分子机制,一种是NINJ1形成环状或拉链结构,通过其内部亲水结构切割细胞膜,另一种NINJ1也形成环状结构,但其亲水区在环外会将NINJ1跟细胞膜一起切掉。同属Ninjurin家族的NINJ2与NINJ1在结构上高度相似,却不能介导质膜破裂,揭示细微的结构差异即可改变NINJ1的溶膜功能。通过阻止NINJ1介导的质膜破裂,可减轻炎症反应。未来的研究可能会集中在开发针对NINJ1的抑制剂,以期通过调控其功能来治疗相关的炎症性疾病。

脊髓损伤是一种严重的中枢神经系统疾病,其复杂的发病机制一直都是研究的热点。继发性损伤是造成脊髓损伤后神经功能障碍的主要原因,其中线粒体功能障碍、炎症反应以及离子失衡是继发性损伤阶段重要的病理过程。铜死亡是一种新的细胞死亡方式,其发生机制是铜与三羧酸循环的硫辛酰化组分直接结合,导致硫辛酰化蛋白质聚集和铁硫簇蛋白丢失最终导致细胞死亡。铜死亡的发生涉及线粒体和铜离子两个重要因素,并且还提出了调控其发生的铜死亡相关基因。由于脊髓损伤后出现线粒体功能受损和血清铜水平异常,所以铜死亡被认为与脊髓损伤的发病机制相关。本文以铜死亡调控线粒体功能、影响铜离子代谢以及部分铜死亡相关基因(FDX1、LIAS、DLD、PDHA1和PDHB)为切入点,讨论铜死亡与脊髓损伤的联系,旨在为脊髓损伤的临床提供理论依据和支持。

病毒是引起呼吸道疾病的常见病原体,呼吸道病毒感染通常引起发热、头痛及肺浸润等症状,严重者还可发展为急性呼吸窘迫综合征、多器官功能障碍综合征甚至死亡,给人类健康和社会经济发展带来严峻挑战。病毒与宿主的相互作用是决定疾病严重程度的关键因素,病毒通过多种策略利用宿主代谢系统帮助其复制,调控宿主免疫反应,从而更好地在宿主体内生存繁殖。因此,深入探究病毒与宿主相互作用机制对治疗靶点的发现和抗病毒药物的研发至关重要。液-液相分离(liquid-liquid phase separation, LLPS)是胞内分子形成液滴状结构的一种现象,通过该作用形成的无膜细胞器允许同步甚至相互排斥的生化反应发生,在细胞生命活动中扮演重要角色。近年来,大量的研究发现,呼吸道病毒蛋白质具有与核酸或蛋白质形成LLPS凝聚体的能力,或者在该类病毒感染过程中宿主蛋白质形成的LLPS凝聚体受到干扰。这些相分离聚集体不仅参与病毒生命周期的调控,还会影响宿主免疫反应和细胞代谢等活动,是病毒发病机制研究的一个新热点。本文梳理了LLPS在呼吸道病毒生命周期、宿主免疫反应和细胞代谢活动等过程中的作用,并探讨了该领域尚待回答的问题和未来发展趋势。

小窝蛋白1(caveolin-1,Cav-1)是小窝的主要成分,可参与细胞膜内吞、脂质运输及信号转导等生理过程。近年来,大量研究发现,小窝蛋白1泛素化修饰既能影响自身水平,又能通过改变蛋白质结构造成相互作用分子的构象变化,进而在不同疾病中扮演不同的角色。Cav-1含12个赖氨酸残基,其中N端结构域6个赖氨酸残基(5/26/30/39/47/57)对于Cav-1的泛素化修饰必不可少。在不同疾病状态下,Cav-1的泛素化类型及位点各异,而且泛素化修饰后可通过泛素-蛋白酶体系统及溶酶体途径降解。本文通过综述Cav-1泛素化在呼吸、消化、神经、内分泌、乳腺生殖等系统疾病中的相关研究,发现Cav-1泛素化主要涉及肿瘤、炎症和代谢性疾病等病理过程。通过综述Cav-1泛素化修饰在不同疾病模型及细胞中扮演的角色,希望能加深理解Cav-1泛素化的生理和病理生理学意义,为未来可能相关干预提供方向。

蛋白质类植物免疫诱抗剂是一类能诱导植物产生防卫反应的特殊化合物,主要来源于病原微生物、生防微生物、寄主植物以及寄主-病原物相互作用过程。蛋白质类激发子通过引发植物病原相关分子模式触发免疫和效应器触发免疫反应来提高植物的抗性,涉及活性氧、Ca²⁺、水杨酸、茉莉酸、赤霉素和乙烯等级联信号通路。能增强植物对细菌性、真菌性和病毒性病害以及环境胁迫的应力。未来应关注对蛋白质类免疫诱抗剂迟效性和稳定性的改良,多种激发子联用或与其他药剂联用,及其在植物育种中的应用。本文在总结了蛋白质类激发子的来源、作用机制和应用现状的基础上,指出了当前所存在的问题和未来发展趋势,为利用蛋白质类激发子开发绿色生物农药提供科学依据。

心血管疾病(cardiovascular diseases,CVD)是我国居民死亡的首要原因,严重影响患者的生存质量。CVD病理机制较为复杂,以慢性低度炎症为主要特征。核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白3(nucleotide-binding oligomerization domain-like receptor protein 3,NLRP3) 炎症小体是调控炎症反应的关键因子,在固有免疫应答中发挥重要作用。其异常活化诱导的过度炎症反应和细胞焦亡与动脉粥样硬化、心肌梗死和糖尿病心肌病等多种CVD发生发展密切相关。近年来研究表明,运动作为一种安全有效的非药物干预手段,可通过抑制NLRP3炎症小体活化来减轻心血管炎症反应和细胞焦亡,从而在CVD防治中发挥积极作用。但当前对于运动介导NLRP3炎症小体防治CVD的理论及机制仍缺乏系统阐释。因此,本文综述了NLRP3炎症小体与CVD的关系,探讨了不同运动类型、强度和持续时间对NLRP3炎症小体活化的影响,并总结分析以NLRP3炎症小体为靶点进行运动干预防治CVD所涉及的相关信号通路,以期为运动防治CVD提供新的思路和参考。

代谢综合症(metabolic syndrome,MS)是一种复杂的代谢异常综合征,其标志性特征包括肥胖、高脂血症、肝脂肪变性和胰岛素抵抗等,严重危害人类生命健康。通过对肠道菌群、肠道菌群代谢产物以及其生存环境的研究发现,肠道菌群在MS的发生与发展过程中发挥重要作用,且MS病程进展与肠道菌群存在关联作用。肠道菌群及其代谢产物可作为MS的特殊生物标志物在MS病程发展中发出预警,从而有效预防和治疗MS。研究表明,有氧运动是调节肠道菌群安全有效的干预方式。有氧运动有效改善肠道菌群多样性、调节肠道菌群代谢产物和提高肠黏膜屏障功能。有氧运动干预调节肠道菌群通过降低机体炎症、提高机体胰岛素敏感性、改善机体脂质代谢、改善肠黏膜屏障完整性等机制有效预防MS。因此,本文着重系统梳理MS患者(以肥胖、糖尿病、非酒精性脂肪肝患者为主)肠道菌群特征、MS与肠道菌群的关联作用及分子串扰机制、有氧运动干预调节MS患者肠道菌群预防MS效果及作用机制,以期为有氧运动调节肠道菌群预防MS提供新的角度和思路。

原发性肝癌(hepatocellular carcinoma, HCC)是全球发病率和死亡率居高不下的恶性肿瘤之一,其患者通常因为耐药性产生而不能从新兴的免疫、靶向治疗中持续受益。研究表明,目前常用的单一生物标志物,例如甲胎蛋白、肿瘤突变负荷(tumor mutation burden, TMB)和程序性死亡受体-1(programmed cell death protein 1, PD-1)/程序性死亡配体-1(programmed death ligand 1, PD-L1)等缺乏指示HCC免疫、靶向治疗效果的效力。为了进一步优化临床决策,寻找能够准确预测HCC免疫、靶向治疗疗效的生物标志物尤为重要。最近研究表明,N6-甲基腺嘌呤(N6-methyladenosine, m⁶A)作为真核生物最普遍的RNA修饰方式之一,在HCC免疫治疗和靶向治疗耐药性产生过程中发挥重要作用。本文总结了m⁶A修饰参与HCC免疫治疗、靶向治疗耐药的机制及相关研究进展,并且阐述了m⁶A修饰相关特征作为潜在生物标志物,对这两种新兴治疗方法疗效的预测作用,从m⁶A修饰的角度提出改善HCC治疗效果及预测疗效的潜在方案,以期为临床治疗及有效决策提供新思路。

巨噬细胞是一类重要免疫细胞,主要来源骨髓中的髓系祖细胞,具有吞噬和抗原呈递、参与先天免疫和炎症反应的功能。溶血磷脂酸(lysophosphatidic acid, LPA)是一种活跃的磷脂信号分子,可以诱导巨噬细胞的分化和极化,可以调节巨噬细胞的迁移和浸润,还可以调节巨噬细胞参与的炎症反应。本文以LPA在巨噬细胞中的作用为切入点,综述了近年来LPA在巨噬细胞中作用的分子机制,LPA通过诱导相关调节因子和细胞因子,在巨噬细胞的分化和极化中发挥重要作用;LPA受体介导相关信号通路调节巨噬细胞的迁移和浸润;ATX/LPA信号轴及相关细胞因子参与巨噬细胞的炎症调节。此外,还综述了LPA在肿瘤相关巨噬细胞和巨噬细胞炎症反应疾病中的调控作用及潜在临床价值。目前,LPA在巨噬细胞中作用的分子机制尚未完全阐明,深入研究LPA在巨噬细胞中的受体表达、生物学作用及调控机制,将为巨噬细胞相关疾病和癌症的治疗提供新的策略。

多胺是一类普遍存在于生物体中的聚阳离子,对生命活动发挥至关重要的作用。在肿瘤中,多胺稳态通常失调。肿瘤的发生和发展过程都需要高水平的多胺,因此,多胺代谢是癌症治疗的合理靶点。经过几十年的发展,研究人员已经发现多胺代谢途径中各个关键酶的靶向调控分子,由于代偿机制、生物利用度低、快速代谢和高毒性,单独靶向多胺代谢途径中某个节点的方法存在局限性。由于协同作用的存在,药物组合使用可以在更低剂量、更低毒性的条件下实现更佳的治疗效果,与单药作用相比更具有优势。本文综述了近年来这种药物联合疗法在癌症治疗中的研究进展。

适配体是一种单链寡聚核苷酸,可与靶标特异性结合,具有制备简单、易于修饰、结构稳定和可重复使用等优点,在医药、食品安全和环境监测等领域的生化传感检测方面有良好的应用前景。目前,对适配体与靶标结合机制的了解相对匮乏,这严重限制了其应用研究和发展。计算模拟方法因在微观水平上解析适配体与靶标结合机制的优势,逐渐受到关注。本文概述了计算模拟在适配体-靶标复合物机制解析中的主要方法,总结了适配体与金属离子、有机小分子、生物大分子、细胞、细菌、病毒等不同靶标之间的结合特点,阐述了适配体-靶标间的各种相互作用力类型及影响其强弱的因素,可为计算模拟在适配体-靶标结合机制的应用研究提供借鉴和参考。

结直肠癌是目前发病率和死亡率排名较高的肿瘤之一,其预防和治疗面临严峻挑战,近年来越来越多的研究表明,去泛素化酶与结直肠癌的发生发展密切相关。去泛素化酶通过精准去除蛋白质上的泛素分子,调控蛋白质稳定性、细胞信号传导及基因表达,进而影响肿瘤细胞增殖、存活及迁移等关键生理过程。去泛素化酶可以通过影响细胞周期蛋白质的稳定性来促进细胞周期,加速细胞增殖。在Wnt/β-catenin信号通路中,去泛素化酶通过增加β-联蛋白(β-catenin)的核定位引起通路异常激活,促进结直肠癌的发生。去泛素化酶可以参与调节免疫检查点的稳定性,影响肿瘤微环境中的免疫细胞功能,促进免疫逃逸。去泛素化酶可以调控转录因子泛素化状态,影响靶基因表达,促进上皮-间质转化过程,增强结直肠癌的侵袭性和转移潜能。去泛素化酶还能通过调控凋亡抑制因子稳定性、DNA修复酶活性或药物外排蛋白质表达,介导肿瘤细胞对化疗药物的耐药性。鉴于去泛素化酶在结直肠癌进展中的关键作用,开发靶向去泛素化酶的小分子抑制剂逐渐成为有吸引力和挑战性的热门领域,目前,已发现多种小分子抑制剂在体外实验和动物模型中展示了抑制结直肠癌细胞生长和诱导细胞凋亡的能力。本文就去泛素化酶在结直肠癌中的研究进展,以及小分子抑制剂在结直肠癌中的应用展开讨论,为结直肠癌的治疗提供思路。

蛋白质甲基化是生物体内常见的翻译后修饰。长期以来蛋白质甲基化的研究主要集中在精氨酸和赖氨酸上,关于组氨酸甲基化的报道较少,而最近的研究强调了组氨酸甲基化也是一种普遍存在且高度保守的修饰,该修饰发生在组氨酸咪唑环上的Nπ和Nτ位点,由特定的组氨酸甲基转移酶(PHMTs)催化。本文综述了组氨酸甲基化的研究历史和近年来取得的重要进展,重点强调了几个已知的组氨酸甲基转移酶,这些酶通过特定分子机制负责组氨酸上精确位点的甲基化修饰,其介导的甲基化在细胞运动、肿瘤细胞增殖和蛋白质翻译等过程中发挥重要作用。此外,本文还讨论了组氨酸甲基化的研究方法,特别是质谱技术的应用,在推动组氨酸甲基化研究中发挥重要作用。尽管组氨酸甲基化的面纱正在逐渐被揭开,对该修饰及其功能机制的完全理解仍存在挑战,因此,本文还对目前组氨酸甲基化的研究困境和未来的研究重点提出了一些新的见解,期待在未来揭开组氨酸甲基化更多的秘密,以扩展蛋白质甲基化修饰网络,为阐明疾病机制、开发新的治疗策略提供新的视角和策略。

抑郁症广泛且严重影响人类身心健康,其核心症状为抑郁心境和快感缺失。临床和动物研究陆续揭示抑郁症复杂致病机制,其中大脑单胺类递质缺陷机制极大促进了临床一线抗抑郁药物研发应用。单胺类抗抑郁药物起效需持续用药2周以上,对约1/3抑郁患者无显著疗效。氯胺酮类药物以中枢谷氨酸递质系统为主要作用靶点,具有快速且持久抗抑郁效果,但此类药物有潜在成瘾和致幻副作用,因此,仅被美国食品药品监督管理局批准用于难治性和有严重自杀倾向的重度抑郁患者。寻找能快速起效但副作用小的抗抑郁药物,是当前疾病治疗的重点方向,而深入揭示抑郁症复杂致病机制则是前提。近年研究发现,氧化应激是抑郁症重要致病机制,而运动和复合膳食等天然抗氧化方式能有效缓解抑郁症状,是值得探索的抗抑郁途径。本文综述了中枢谷氨酸系统功能异常与抑郁症密切的关系,以及氧化应激对谷氨酸系统的影响和相关分子机制,旨在为疾病预防治疗提供新思路和药物靶点。

N⁶-甲基腺苷(N⁶-methyladenosine, m⁶A)是指RNA分子腺嘌呤第6位氮原子上发生的甲基化修饰,是信使RNA(mRNA)和非编码RNA(ncRNA)中最常见的转录后修饰。m⁶A修饰在RNA循环的所有阶段,包括RNA稳定、剪接、核输出、折叠、翻译和降解等过程中发挥重要作用,这一过程需甲基转移酶(writers)、去甲基酶(erasers)和m⁶A阅读蛋白(readers)的参与。随着RNA高通量测序技术的不断发展,m⁶A修饰参与病毒与宿主互作中的研究不断涌现。研究表明m⁶A修饰发生在多种RNA病毒中,影响病毒感染、复制及子代病毒粒子的生成。病毒也可通过改变宿主细胞转录物组的m⁶A修饰影响病毒的感染性或宿主对病毒的抵抗性。本文对呼吸道病毒、反转录病毒、疱疹病毒等感染宿主细胞造成的m⁶A修饰进行概述,并针对m⁶A修饰对病毒的复制及对宿主免疫反应的调节作用进行综述,为了解病毒与宿主互作机制研究及抗病毒药物筛选供理论基础。

自然进化过程中,细胞为了适应环境变化,必须感知内外繁多的信号,进行逻辑处理并执行相应功能,完成这一过程的信号转导通路是由细胞内自然存在的分子构成的。应用合成生物学手段构建的基因回路是一个根据检测或治疗目的定制的人工信号转导通路,由工程化改造或从头设计的生物分子构成,包含传感器模块、逻辑处理模块和应答模块3部分。经过理性设计的基因回路可感知肿瘤生物学标志物或失衡的病理状态,根据设定的条件释放示踪分子或治疗产物来识别或杀伤癌细胞。这些在细菌或人类细胞中量身定制的基因回路具有前所未有的特异性,已在动物实验中用于检测或治疗癌症。应用基因回路治疗癌症有3类手段:基于工程菌、基于CAR-T细胞和直接导入核酸的治疗。在对基因回路的模块性、正交性、可调性、可组装性进行优化的探索中,蛋白质回路展现出了明显的优势:反应速度快、不引起永久的基因改变和整合性佳。多传感器基因回路设计和控制论指导的基因回路设计是当下基因回路发展的两大主流方向,而开发拥有多传感器及调节元件的复杂单转录本蛋白质回路为该方向上的重点。本文主要对基因回路在癌症检测与治疗中的研究进行综述,重点阐述蛋白酶及其特异性切割位点在基因回路中的应用,其调节的灵活性使得蛋白质回路的开发成为可能,为新一代基因回路的研究拓展思路。