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。

RNA N6-甲基腺苷(N⁶-methyladenosine,m⁶A)修饰主要受m⁶A甲基转移酶、m⁶A去甲基化酶和m⁶A结合蛋白的调控,可以改变基因转录,从而调节生理和病理过程。近年来,越来越多的证据表明,m⁶A甲基化在调节肿瘤微环境(tumor microenvironment ,TME)中发挥至关重要作用,影响各种癌症的发生、发展和转移过程。髓源性抑制细胞(myeloid-derived suppressor cell,MDSC)为一群病理激活的未成熟髓系细胞,是TME中的重要免疫细胞。其主要通过抑制T细胞的活性发挥作用,从而促进恶性肿瘤的免疫逃逸。研究表明,靶向MDSC能够重塑免疫抑制微环境,提高癌症免疫治疗的疗效,是一种新的、有希望的免疫治疗靶点。m⁶A修饰在一些免疫细胞的激活、分化和效应功能等方面的作用已受到广泛关注,但是m⁶A修饰如何影响MDSC的研究仍非常有限,因此,进一步探讨二者之间的关系显得尤为重要。本综述在介绍MDSC及RNA m⁶A修饰的基础上,总结了RNA m⁶A修饰调控TME中MDSC的机制及研究进展,以期从表观调控的角度为靶向MDSC提供治疗肿瘤的新策略。

在肿瘤细胞中,特定氨基酸的改变会对癌细胞的代谢产生显著影响,并使肿瘤微环境中的免疫细胞发生改变,影响肿瘤的发生发展和治疗效果。本文首先介绍肿瘤中氨基酸的作用,从外源性氨基酸的摄入,氨基酸修饰,支链氨基酸的代谢探讨肿瘤中必需氨基酸的代谢,并阐明非必需氨基酸在非必需氨基酸营养缺陷型肿瘤中的作用。其次,阐述了氨基酸代谢重编程对肝细胞癌发生发展的影响。必需氨基酸和非必需氨基酸在肝细胞癌中存在不可或缺的作用。在肝癌细胞内,必需氨基酸含量异常升高,促进肝癌细胞的发生发展,但支链氨基酸含量的升高却存在双重作用。非必需氨基酸在肝癌细胞中常作为抑制因子发挥作用,但精氨酸可联合天冬酰胺形成正反馈循环促进肝细胞癌的发生发展。最后阐述了氨基酸代谢重编程对肝细胞癌治疗的影响。谷氨酸、丝氨酸,支链氨基酸,S-腺苷甲硫氨酸,甘氨酸,精氨酸等可作为肝细胞癌的作用靶点,抑制氧化戊二酸脱氢酶的表达可以提高肝细胞癌患者对索拉非尼的药物敏感性。肝细胞癌肿瘤微环境中的氨基酸代谢重编程促进了肝癌细胞的恶性增殖和免疫逃逸,研究其中特异性改变的氨基酸有利于为患者制定个性化的免疫治疗。

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。

白细胞介素-11(interleukin-11,IL-11)是一种多功能细胞因子,具有促进造血、免疫调节和组织修复等多种功能,在医学研究和临床治疗中具有重要的应用价值,因此,IL-11生物学活性的准确检测和评估至关重要。现采用的细胞增殖抑制法操作繁琐、耗时较长和易受到白细胞介素-6影响。本研究首先根据IL-11的作用机制(JAK-STAT信号通路),构建可稳定响应IL-11的萤光素酶报告基因表达单克隆细胞株,然后对IL-11 的预稀释浓度及稀释梯度、接种细胞量和IL-11孵育时间进行优化,进一步对方法的准确性、精密度、特异性、稳定性以及和药典方法一致性进行全面验证,建立了基于报告基因法检测IL-11生物学活性的新方法。该方法可有效提高检测准确性和灵敏度,并且缩短检测时间,具有一定的应用前景。

“分子生物学”是普通高等院校生物类相关专业的核心课。随着“双一流”建设、一流本科建设等政策的推进,全英文课程建设面对机遇与挑战。华东理工大学2019年首次开设《分子生物学全英文》课程,对课程建设进行了改革和实践,包括形象性、生动性与课堂授课的结合,先进性、前沿性与经典理论的结合,全方位覆盖教学过程等,有效推动了分子生物学课程的建设与实践。从“分子生物学”全英文课程教学执行4期的成效看,学生的专业和科研能力、学生国际化视野和英语学术交流能力、学生综合能力和满意度、授课教师的教研业务能力均得到有效提升,助力提升国家“一流本科”专业创新性人才培养及分子生物学课程建设。