中国生物化学与分子生物学报-当期目录

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2024-02-27 00:00:00.0

颅缝发育与颅缝早闭的分子机制

叶剑青, 胡雪峰 — 2024-02-27 00:00:00.0

颅骨的发育依赖于颅缝(cranial suture)正常的骨供给,期间颅缝的间充质干细胞经历系统地增殖和成骨分化以保证骨的正常生长。遗传因素或外界干扰则可能引起干细胞的过度成骨分化,导致颅骨的过早闭合,称为颅缝早闭。颅缝细胞与细胞外基质、骨膜以及脑膜共同构成颅缝微环境(niche)。它们相互调节以保证颅缝的正常发育。临床研究发现,绝大多数颅缝早闭(craniosynostosis)患者都伴有硬脑膜和细胞外基质(extracellular matrixc,ECM)的异常。许多研究也发现,作用于颅缝的异常外界机械刺激也可能导致颅缝发育的异常。考虑到颅缝发育受多方面因素影响,本篇综述将介绍近年来有关颅缝微环境异常,以及机械力在调控颅缝发育中的研究进展,总结颅缝早闭发生的分子机制和目前研究方向,旨在为该病的诊断治疗提供新的思路。

N-乙酰基转移酶10通过催化赖氨酸残基和胞嘧啶碱基的乙酰化修饰在多种生物学过程和疾病中发挥作用

周锐, 隋亚奇, 赵文会 — 2024-02-27 00:00:00.0

N-乙酰基转移酶10(N-acetyltransferase 10,NAT10)是一种具有乙酰基转移酶活性的核仁蛋白质,可催化蛋白质赖氨酸残基和RNA胞嘧啶碱基的乙酰化修饰。近年来,大量研究表明,这些乙酰化修饰在端粒酶活性调节、细胞基本且核心功能的调节、细胞胁迫响应、DNA损伤修复、细胞周期调控、核糖体RNA的生物学合成、mRNA稳定性及翻译效率的调节等多种生命活动中发挥重要作用,并且与人类癌症、Hutchinson-Gilford早衰综合症(Hutchinson-Gilford premature aging syndrome, HGPS)的发生、发展和预后密切相关。然而,关于NAT10的研究仍存在一些局限性,例如NAT10完整的结构以及这些结构对其功能的影响仍未知,由NAT10调控的细胞基本功能也尚不清楚,并且NAT10对人类癌症和HGPS发展的具体影响机制也待阐明。本文从NAT10的结构、酶活性、生物学功能及其在疾病中的作用进行了综述,并提出了目前研究的局限性,展望了未来的研究方向,以期为NAT10的相关研究提供参考。

第三代EGFR-TKI耐药性机制及联合用药治疗的策略

周建宇, 秦晓红, 米立志 — 2024-02-27 00:00:00.0

表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor,EGFR)是一种受体酪氨酸激酶,参与如细胞的增殖、分裂和分化等生理过程,并在肿瘤的发生和发展中发挥重要作用。在非小细胞肺癌的靶向治疗中,靶向表皮生长因子受体的酪氨酸激酶抑制剂(tyrosine kinase inhibitor,TKI)取得了显著疗效。然而,伴随着EGFR T790M等突变的出现,患者会对第一代和第二代EGFR-TKI治疗产生耐药性。为此,开发的以奥希替尼(Osimertinib)为代表的第三代EGFR-TKI,在治疗携带EGFR T790M突变患者的耐药中取得了良好效果。但部分接受第三代EGFR-TKI治疗的患者仍会产生获得性耐药。目前,已知的耐药机制主要分为EGFR依赖型(EGFR自身激酶结构域突变)和EGFR非依赖型(异常旁路信号的激活、下游信号通路的激活、组织学表型转变)两类。本文对EGFR及第三代EGFR-TKI药物结构、主要的耐药机制和耐药后的治疗策略进行了全面综述与总结,并对未来克服EGFR-TKI耐药性的可能方向进行了分析。

造血前列腺素D合酶功能及其在过敏性疾病中的作用

樊易简, 刘羽辰, 初明 — 2024-02-27 00:00:00.0

造血前列腺素D合酶(hematopoietic prostaglandin D synthase, HPGDS)是一种谷胱甘肽转移酶,依赖于谷胱甘肽发挥活性作用,在巨核细胞系和多种免疫细胞中多有分布,广泛存在于多种组织,在过敏性疾病中发挥重要生物学功能。研究发现,HPGDS参与机体过敏反应的调控。HPGDS能够催化前列腺素H2(prostaglandin H2, PGH2)转化为前列腺素D2(prostaglandin D2, PGD2),PGD2和DP2受体结合,促进炎症因子的释放和过敏反应的发生。近年的研究发现,HPGDS在特应性皮炎(atopic dermatitis, AD)、食物过敏(food allergy)、过敏性鼻炎(allergic rhinitis)、过敏性哮喘(allelgic asthma)、嗜酸性食管炎(eosinophilic esophagitis, EoE)的发病中发挥重要作用,促进过敏反应和炎症性疾病的发生。HPGDS在不同疾病中发挥关键作用的细胞有所不同,HPGDS在特应性皮炎中的Th2细胞、过敏性哮喘中的肥大细胞、过敏性鼻炎和嗜酸性食管炎中的嗜酸性粒细胞中高表达,并在疾病的发生发展中发挥重要功能。值得注意的是,HPGDS可以作为治疗相关疾病的重要靶点,靶向HPGDS的药物,例如HQL-79、TAS-204、TAS-205、TFC-007等能够有效缓解存在HPGDS升高现象的多种过敏性疾病的症状。本文阐述了HPGDS的生物学功能,并综述了HPGDS在过敏性疾病中的重要作用和研究进展,以及HPGDS相关靶向药物研究,指出HPGDS在过敏性疾病发病中的重要性,为研发治疗过敏性疾病的药物提供新的思路。

钠-葡萄糖协同转运蛋白2及其抑制剂与相关疾病

丁百香 — 2024-02-27 00:00:00.0

葡萄糖(glucose)是生物最主要的供能物质,是活细胞的能量来源和新陈代谢的中间产物,并在细胞信号传递中发挥着重要作用。异常葡萄糖代谢经常与糖尿病、视网膜病变、阿尔兹海默症以及心血管疾病等相关。钠-葡萄糖协同转运蛋白2(sodium-glucose cotransporter 2,SGLT2)是机体内参与维持葡萄糖稳态的转运体之一,介导肾对葡萄糖的重吸收,对维持血浆葡萄糖稳定有着重要作用。钠-葡萄糖协同转运蛋白2抑制剂(sodium-glucose cotransporter 2 inhibitor,SGLT2i)可减少肾对葡萄糖的重吸收,对于血糖、血压、体重等产生积极影响。本文总结了当前SGLT2及其抑制剂的研究进展,综述了SGLT2结构及关键位点、SGLT2i作用机制,特别是近几年的研究发现,SGLT2i对肾及心血管的保护作用愈加明显,同时还能抵抗肿瘤细胞的发生和发展。最后,本文总结讨论了目前针对SGLT2i相关研究的瓶颈问题,为未来基于结构的抑制剂药物优化提供新思路。

基于干细胞与生物3D打印技术的皮肤组织工程研究与应用进展

李玲, 丁文, 刘明 — 2024-02-27 00:00:00.0

皮肤是人体内非常复杂的器官,构建仿生的皮肤模型一直是是临床和研究中的热点与难点。3D生物打印技术的出现解决了皮肤构建物的问题,它可以通过定制皮肤形状,精确分配细胞和其他材料,实现快速可靠的仿生皮肤替代品生产,满足临床和工业要求。此外,它具有优异的性能、灵活性、高分辨率、重现性和高通量,可以用于药物筛选、化妆品测试以及皮肤移植等,并且可以为更多烧伤或糖尿病患者提供有效的皮肤替代物。结合干细胞的3D生物打印技术给研究和医疗专业人员带来更多解决皮肤疾病的方案。多能干细胞是有吸引力的候选细胞,因为,它们除了在伦理上被接受外,还可以根据患者的情况进行基因定制,实现具有预定结构的细胞载体,可以纳入血管网络、毛囊和汗腺等仿生层次的结构,以提高组织功能和美学植入。该文主要综述3D生物打印技术进行皮肤构建的研究现状,重点讨论了不同3D生物打印工艺构建皮肤的特点,并剖析了含有附属器的皮肤构建物下游应用需求,为本领域在体外生理或病理模型构建、再生医学和临床等研究提供参考。

缺血性脑卒中后促进转录因子EB核转位改善神经元自噬流障碍的分子机制

李尚丹, 邓仪昊, 何红云 — 2024-02-27 00:00:00.0

脑卒中(cerebral stroke)是由脑动脉出血或梗塞引起的急性脑血管病,约80%的脑卒中临床病例为缺血性脑卒中。自噬流障碍是导致神经元缺血性损伤的重要致病因素,而如何改善自噬流障碍从而减轻缺血性脑损伤的策略仍需深入探究。研究表明,转录因子EB (transcription factor EB, TFEB)是自噬-溶酶体信号通路的关键调节分子。TFEB的活性由其磷酸化水平决定,磷酸化的TFEB通过与14-3-3黏附蛋白结合存留于胞质,当其去磷酸化后则快速向核内转位,进而上调“协同溶酶体表达与调控 (coordinated lysosomal expression and regulation, CLEAR)”信号,促进溶酶体生成及自噬相关基因转录,从而增强自噬流。本文重点就TFEB核转位改善缺血性脑卒中神经元自噬流障碍的分子机制进行详细阐述,旨在为脑卒中治疗及脑缺血病理研究提供参考。

环状RNA——肿瘤干细胞中的新角色

陈懿禹, 叶婷 — 2024-02-27 00:00:00.0

环状RNA(circular RNAs, circRNAs)是一类具有闭环和高稳定性的RNA分子。近年来,circRNAs逐渐引起了众多研究关注,主要归因于它们在多种生理及病理过程中发挥生物学功能。其中,对于恶性肿瘤的作用尤为突出。肿瘤干细胞(cancer stem cells,CSCs)具有高度自我更新、不定向分化潜能、致瘤性及治疗抗性,开辟肿瘤细胞生物学及临床肿瘤学研究新维度,对研究人员及临床医生提出新的挑战。在本综述中,结合肿瘤干细胞生物学特性、circRNAs生物学结构、功能及检测技术,概述circRNAs参与肿瘤干细胞自我更新、分化、增殖、侵袭等不同表型的调控机制,同时探究circRNAs作为肿瘤干细胞生物标志物对于临床诊断、治疗及预后评估中的潜在价值。

磺胺间二甲氧嘧啶纳米抗体免疫磁珠的制备及其鉴定

程小容, 赵琳, 王迪, 王雅婷, 杨雅匀, 古少鹏, 何金鑫 — 2024-02-27 00:00:00.0

基于纳米抗体(nanobody,Nb)和磁小体(bacterial magnetic particles,BMPs)的免疫磁珠在污染物分离分析中具有良好的应用前景,然而,不同长度柔性连接肽(linker)对免疫磁珠性能的影响尚未见相关报道。为了探究柔性连接肽长度对免疫磁珠的性能影响,本研究使用pET-28a作为载体,在磺胺间二甲氧嘧啶(sulfadimethoxine,SDM)Nb基因上融合了不同长度的柔性连接肽,分别为pET28a-SDM-Nb-(G4S)1-Cys和pET28a-SDM-Nb-(G4S)4-Cys,并使用大肠杆菌BL21(DE3)作为重组工程菌进行表达,最终获得Nb-(G4S)1-Cys和Nb-(G4S)4-Cys重组蛋白质。利用异源双功能试剂3-(2-吡啶二巯基)丙酸N-羟基琥珀酰亚胺酯(N-succinimidyl-3-(2-pyridyldithiol)propionate,SPDP),分别将重组蛋白质与BMPs进行偶联,构建了免疫磁珠。利用免疫印迹对偶联结果进行了初步鉴定,并对偶联条件进行了优化。同时,使用透射电镜和Zeta电位分析仪对免疫磁珠的水合粒径、Zeta电位和分散性进行了分析。研究结果表明,SPDP能有效地将Nb-(G4S)1-Cys和Nb-(G4S)4-Cys定向固定在BMPs表面。通过差值法计算发现,Nb-(G4S)1-Cys与BMPs的偶联效率高于Nb-(G4S)4-Cys与BMPs的偶联效率。进一步表征结果显示,BMP-(G4S)1-Nb的Zeta电位绝对值更高,水合粒径更小,并且具有较低的多分散性指数,说明其在水相体系中具有更强的胶体稳定性。综上所述,利用BMPs和Nb-(G4S)1-Cys构建的免疫磁珠性能优于BMPs和Nb-(G4S)4-Cys构建的免疫磁珠。这为今后选择合适长度的连接肽构建高效的免疫磁珠分离分析SDM提供了理论依据。

富马酸二甲酯通过Nrf2/HO-1信号通路缓解细颗粒物对雌性大鼠胎盘的氧化损伤

李江珂, 董恩恒, 张丰泉, 张俊强, 伍源 — 2024-02-27 00:00:00.0

近年来,已有大量的流行病学调查证实,孕产妇暴露于PM_2.5可能导致妊娠并发症和不良妊娠结局的风险增加。本研究旨在探讨孕前PM_2.5暴露对大鼠胎盘的损伤及富马酸二甲酯(dimethyl fumarate,DMF)对其调控机制。40只6周龄SPF级雌性SD大鼠,随机分为对照组(生理盐水)、低剂量PM_2.5组(1.5 mg/kg PM_2.5)、高剂量PM_2.5组(7.5 mg/kg PM_2.5)、DMF对照组(生理盐水+50 mg/kg DMF)和DMF干预组(7.5 mg/kg PM_2.5＋50 mg/kg DMF)。大鼠每 2 d染毒1次,共持续40 d。经PM_2.5暴露后,高剂量PM_2.5组胎鼠数量、胎鼠平均体长、超氧化物歧化酶(SOD)活性和总抗氧化能力(T-AOC)、白细胞介素-10(IL-10)含量明显低于对照组(P＜0.05);丙二醛(MDA)含量高于对照组(P＜0.05);经DMF处理后,DMF干预组的T-AOC含量显著高于高剂量PM_2.5组(P＜0.01),能够明显缓解PM_2.5诱导的氧化损伤作用。H&E染色结果显示,暴露组胎盘组织迷路区血细胞有不同程度的减少,高剂量PM_2.5组血管脉络不清晰,DMF干预组胎盘迷路区的血细胞明显增多,血管脉络清晰整齐。Western印迹结果显示,低剂量PM_2.5组和高剂量PM_2.5组核因子E2相关因子(Nrf2)、血红素加氧酶1(HO-1)蛋白质水平低于对照组(P＜0.01),与高剂量PM_2.5组相比,DMF干预组的Nrf2、HO-1蛋白质含量明显增高(P＜0.05)。综上所述,DMF可能通过Nrf2/HO-1信号通路缓解孕前PM_2.5对胎盘造成的氧化损伤,提高机体的抗氧化能力。

TNF-α和VEGF协同作用小鼠胚胎干细胞衍生的血管内皮祖细胞促伤口愈合

杨影, 陈东升, 赵艾艾, 何才蓉, 陈凤娇, 何运雪, 郑梅, 陆莹, 丁洁 — 2024-02-27 00:00:00.0

皮肤伤口愈合是世界范围内的重大临床难题之一,血管生成和炎症反应是影响伤口愈合和组织再生的关键环节。内皮祖细胞(endothelial progenitor cell, EPC)在血管内皮修复和招募炎症细胞促伤口愈合过程中发挥重要作用。然而,体内直接输送EPC低效且会损害细胞存活力和功能进而影响治愈效率。因此,改善EPC的生物学功能以促进伤口愈合很有必要。本研究将小鼠胚胎干细胞(mouse embryonic stem cells, mESC)在10 ng/mL VEGF和5 ng/mL bFGF的作用下诱导获得CD133⁺CD34⁺EPC。以mESC衍生的EPC为研究对象,将外源性肿瘤坏死因子-α (tumor necrosis factor- α, TNF-α)和血管内皮生长因子 (vascular endothelial growth factor, VEGF)作用于mESC-EPC,结果表明,10 ng/mL TNF-α和10 ng/mL VEGF协同处理组相比于单因子处理显著促进EPC的黏附、细胞迁移和管腔形成能力(P < 0.01)。进一步通过建立小鼠局部皮肤全层创伤模型,在创周处注射10 ng/mL TNF-α和10 ng/mL VEGF协同EPC治疗明显加速伤口愈合(P < 0.05),再生皮肤真皮层增厚(P < 0.001),促进血管生成素ANG1和ANG2介导CD31⁺内皮细胞构成的毛细血管网络成熟。随着伤口愈合程度的加深,促炎因子TNF-α在蛋白质水平的表达下调(术后13 d,PBS组、EPC组、VE组、TE组和VTE组的TNF-α相对表达量分别为0.73± 0.01、0.60 ± 0.02、0.42 ± 0.02 、0.36 ± 0.01和0.34 ± 0.03),创造有利于伤口愈合的炎症微环境。综上所述,10 ng/mL TNF-α和10 ng/mL VEGF的协同作用强化EPC的生物学功能,并通过促进新血管生成和早期炎症反应加速小鼠皮肤伤口闭合和组织重塑,为细胞干预伤口愈合治疗提出新的思路。

沙蚕蛋白酶高效降解变异新冠病毒S蛋白作用与S蛋白的生化特性分析

阚慕洁, 白若伦, 刘智奇, 白宇, 王少华, 刘剑凯, 洪敏 — 2024-02-27 00:00:00.0

从今年3月起,WHO不再将新冠病毒感染,列为全球关注的灾害性卫生事件,但是新感染病例依然存在,其原因与病毒基因组经常突变,引起特异抗体失效和免疫逃逸有关,同时特异性治疗药物依然有限。病毒S蛋白是病毒感染宿主细胞的关键结构,S蛋白质突变,导致其结构生化特征和功能等随之变化。我们曾分析了世卫组织(WHO)认定的野生型和5种关切变异毒株的生化特征,并研究证实了日本刺沙蚕碱性丝氨酸蛋白酶(ASP_NJ)可以高效与相对特异地降解野生型病毒S蛋白。本文分析了Omicron 变异毒株(BA.2、BF.7、XBB.1)S蛋白质与ASP_NJ相关的生物化学特征,并经SDS-PAGE分析,直观证实了ASP_NJ可以高效降解这些S蛋白质,但变异株S蛋白抵抗ASP_NJ消化能力更强一些。本文还报告了ASP_NJ对野生型假病毒的影响,初步结果显示,ASP_NJ可能具有减少野生型假病毒感染293T-CAE2受体细胞的作用。这些结果表明,ASP_NJ有可能成为一种新工具酶,用于研究新冠病毒的结构与功能。

miR-485-5p靶向氧连接的N-乙酰氨基葡萄糖转移酶抑制前列腺癌细胞的增殖、迁移与侵袭

胡东来, 赵梓岐, 李元, 杨丽, 雷艳丽, 楚元奎 — 2024-02-27 00:00:00.0

前列腺癌是男性生殖系统最常见的恶性肿瘤。尽管采用雄激素剥夺疗法等策略在一定程度上对治疗前列腺癌有效,但大多数患者最终会进展为临床尚无有效治疗手段的去势抵抗性前列腺癌。因此,寻找新的更加有效的前列腺癌治疗靶点就显得尤为关键。多项研究表明,微RNA(microRNAs,miRNAs)的异常表达与肿瘤的发生相关。已有报道显示,miRNA-485-5p(miR-485-5p)在多种肿瘤中发挥抑癌作用,但其在前列腺癌中的作用在较大程度上仍未可知。本研究旨在探究miR-485-5p在前列腺癌细胞增殖、迁移与侵袭的作用与机制。生物信息学预测和qRT-PCR检测发现,miR-485-5p在前列腺癌中表达下调。平板克隆形成实验、Transwell实验和划痕愈合实验证明,转染miR-485-5p模拟物显著抑制前列腺癌细胞的增殖、迁移与侵袭。生物信息学预测、双荧光素酶报告法、Western 印迹和qRT-PCR检测证实,氧连接的N-乙酰氨基葡萄糖转移酶(O-linked N-acetylglucosamine transferase, OGT)是miR-485-5p的一个下游直接靶标。进一步的分析和检测显示,OGT在前列腺癌中呈高表达,转染OGT的siRNA能够显著抑制前列腺癌细胞的增殖、迁移与侵袭,同时有效逆转转染miR-485-5p抑制物所发挥的促癌作用。综上所述,miR-485-5p可以通过负向调控OGT进而抑制前列腺癌细胞的增殖、迁移与侵袭。本研究结果有助于进一步阐释miR-485-5p在前列腺癌中发生发展的作用和机制,可为寻找前列腺癌的治疗靶点提供实验依据。

2021年度《中国生物化学与分子生物学报》高被引频次论文