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• 2019年, 35卷, 第2期
  刊出日期：2019-02-20

    

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  综述
  研究论文
  
  

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综述
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  调控肌肉生长发育的lncRNAs

  秦本源,李步高,曹果清

  中国生物化学与分子生物学报. 2019, 35(2): 113-120. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2019.02.01

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  长链非编码RNA（long non-coding RNA, lncRNA）是存在于真核生物体内的一种长度大于200 nt主要由RNA聚合酶Ⅱ转录而来的RNAs，且不具有编码蛋白质能力。作为机体基因调控网络的重要调节因子，lncRNA在X染色体沉默、脂肪代谢、细胞生长发育等方面发挥重要作用。近期研究结果表明，lncRNA通过介导表观遗传、转录水平和转录后水平调控等方式，参与骨骼肌的生长发育以及分化过程的调节，包括调控肌源性干细胞和成肌细胞的增殖、分化和肌管的融合等进程，从而影响肌肉的生长发育。本文概述了lncRNA的分类与生物学功能，归纳了lncRNA的作用机制，重点介绍参与骨骼肌生长发育调控的lncRNAs，分析目前lncRNA研究面临的机遇及挑战，展望未来研究的热点与方向，以期为lncRNA在肌肉生长调控方面开展深入研究提供参考。
  
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  NADPH依赖性硫氧还蛋白还原酶C在植物质体中的作用

  康振辉

  中国生物化学与分子生物学报. 2019, 35(2): 121-130. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2019.02.02

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  硫氧还蛋白的氧化还原调节作用在生物界中普遍存在。它能够还原目标蛋白的二硫键，而自身的活性位点则被氧化。因此，对于新的催化循环，则需要由相应的还原酶将其再次还原成活性形式。硫氧还蛋白对维持高等植物的光合效率同样具有重要意义。叶绿体中的硫氧还蛋白分别由铁氧还蛋白依赖性硫氧还蛋白还原酶和NADPH依赖性硫氧还蛋白还原酶C（NTRC）两种酶还原。NTRC的本质是一种黄素蛋白，除了具有还原酶活性外，还整合了一个硫氧还蛋白结构域，在叶绿体和淀粉体的氧化还原调节中处于核心地位。这种特殊的双功能酶在卡尔文-本森循环、氧化戊糖磷酸途径、抗过氧化、四吡咯代谢、ATP和淀粉合成、生长素和光周期调控中扮演了多重角色。本综述总结了NTRC的生理功能，并讨论了该蛋白质对植物质体氧化还原稳态的调节机制。
  
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  不同检测策略在预测非小细胞肺癌的PD1/PD-L1抑制剂临床疗效中的应用

  董艳,吴媚

  中国生物化学与分子生物学报. 2019, 35(2): 131-139. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2019.02.03

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  近10年来，程序性死亡因子1（programmed death-1, PD-1）及其配体（programmed death ligand-1, PD-L1）的抑制剂在非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer, NSCLC）的临床治疗中取得了重大突破，有望改变晚期NSCLC的治疗方式。然而，PD-1/PD-L1抑制剂在对NSCLC的治疗中需要借助有效的生物标志物以寻找受益人群（约20%～40%）。目前，临床上主要的判断标准是PD-L1的表达水平。本文综述了近年来在NSCLC中，与预测PD-1/PD-L1抑制剂疗效的PD-L1表达相关的检测方法，包括免疫组化、基于DNA/RNA水平检测、可溶性PD-L1的检测、正电子发射断层显像（positron emission tomography，PET）技术、多重免疫组化技术、流式细胞术和液体活检技术等，着重探讨了不同检测策略在评价PD-L1表达上的最新进展及应用前景，从而推动其在NSCLC免疫治疗中的临床应用。
  
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  病毒靶向人I型干扰素受体1的负调控机制

  陈邦涛，王誉雅，彭宜红

  中国生物化学与分子生物学报. 2019, 35(2): 140-145. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2019.02.04

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  人Ⅰ型干扰素（type I interferon, IFN-I）的诱生和应答在机体抗病毒固有免疫中发挥重要作用。但病毒多可逃逸宿主此类抗病毒免疫，导致感染和致病。Ⅰ型干扰素受体（interferon alpha receptor, IFNAR）是识别及结合IFN-I的一种跨细胞膜蛋白受体，其IFNAR1亚型在干扰素发挥抗病毒效应的启动阶段发挥关键作用；本文从IFNAR1蛋白质的表达、降解及其功能等方面，概述病毒以IFNAR1为靶点负调控IFN-I的抗病毒机制，以期为该领域基础研究和临床抗病毒策略提供有益的参考依据。
  
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  革兰氏阴性菌TonB-ExbB-ExbD复合物的功能、作用机制、分布及进化分析

  岳慧贤，程安春，刘马峰

  中国生物化学与分子生物学报. 2019, 35(2): 146-155. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2019.02.05

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  革兰氏阴性菌在生长繁殖过程中需要从外界摄取营养物质。一些小分子营养物质可以自由地通过革兰氏阴性菌的细胞膜，而一些大分子营养物质的转运需要特异性的TonB复合物依赖性的外膜受体进行转运。TonB复合物由TonB、ExbB、ExbD构成，是革兰氏阴性菌对外界营养物质主动转运过程的能量提供单位，在革兰氏阴性菌分布广泛。近年来，对TonB-ExbB-ExbD复合物的功能、结构及作用机制取得了重大研究进展，然而此复合物在不同的细菌也存在功能及作用机制上的差异。基于此背景，本文综述了TonB复合物的功能和结构研究进展，并分析了TonB复合物在革兰氏阴性菌中的分布、进化，比较了不同革兰氏阴性菌此复合物的差异，有助于进一步发现和揭示TonB复合物的新功能。
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  SUMO化和磷酸化的相互作用和共同修饰

  吴树强,朱水山

  中国生物化学与分子生物学报. 2019, 35(2): 156-163. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2019.02.06

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  翻译后修饰如磷酸化、乙酰化、甲基化、泛素化和SUMO化调节不同蛋白质的不同功能。磷酸化可能是最常见的修饰之一，蛋白质磷酸化通过一系列的激酶和磷酸酶催化，从而改变蛋白质功能。SUMO修饰是一种类泛素化修饰。SUMO修饰包括活化、结合、连接和解离，涉及多个酶多个步骤的催化过程。SUMO化可调节蛋白质相互作用、亚细胞定位、蛋白质稳定性和转录活性。关于磷酸化和SUMO化的蛋白质翻译后修饰，已有广泛研究报道。但很少关注于磷酸化和SUMO化之间的相互作用，以及它们对蛋白质的共同修饰。本文综述了蛋白质磷酸化和SUMO化之间的相互作用，以及共同修饰对细胞生理和肿瘤的影响。
  
研究论文
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  不同亚细胞定位的alpha-突触核蛋白对SK-N-SH细胞的毒性影响

  赵云，韩玉坤，郑焱，杨慧，张建亮

  中国生物化学与分子生物学报. 2019, 35(2): 164-170. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2019.02.07

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  在帕金森病中，alpha-突触核蛋白（α-synuclein）累积与聚集所产生的细胞毒性是发病的重要原因。本文目的是探求不同亚细胞定位的α-突触核蛋白对于细胞的毒性影响。分别在α-突触核蛋白前插入核输出序列（nuclear export sequence，NES）或核定位序列（nuclear localization sequence，NLS）,使其特定地表达在细胞质或细胞核中。构建成功的质粒分别在神经母细胞瘤SK-N-SH细胞中表达，通过免疫荧光与Western印迹法检测蛋白质的表达情况。结果显示，NES-α-synuclein特异性地在细胞质中表达，NLS-α-synuclein特异性地在细胞核中表达。乳酸脱氢酶法检测结果表明，相较于WT-α-synuclein组，NES-α-synuclein组的乳酸脱氢酶的释放量减少26.54%，NLS-α-synuclein组的乳酸脱氢酶释放量增加12.85%。CCK8法检测细胞活性结果表明，相较于WT-α-synuclein组，NES-α-synuclein组的细胞活力提高35.51%，NLS-α-synuclein组的细胞活力减少7.93%。上述结果提示，胞质内表达α-synuclein对于细胞的毒性更小，而细胞核内表达的α-synuclein对细胞有更强的毒性作用。这些发现为研究帕金森病的分子机制提供了新的研究思路。
  
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  有氧运动改善AD模型APP/PS1双转基因小鼠中枢神经元线粒体融合分裂动态平衡

  牟连伟，顾博雅，李岩，赵丽

  中国生物化学与分子生物学报. 2019, 35(2): 171-178. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2019.02.08

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  线粒体融合分裂平衡是线粒体动力学的需要。本研究观察12周规律有氧运动对APP/PS1双转基因小鼠中枢神经元线粒体融合分裂动态平衡的影响。本研究采用3月龄雄性APP/PS1小鼠（AD模型）随机分为AD安静组（AS）、AD运动组（AE），同月龄雄性C57BL/6J小鼠做正常对照组（CS）。AE组进行12周规律跑台运动，5 d/周，60 min/d。前10 min运动速度12 m/min，后50 min运动速度15 m/min，跑台坡度为0°。八臂迷宫实验检测小鼠工作记忆错误频率和参考记忆错误频率；Western印迹检测小鼠皮层、海马组织中线粒体分裂蛋白Drp1和Fis1的含量，以及Drp1的活性（p-Drp1-Ser616）、线粒体融合蛋白Mfn1、Mfn2、Opa1的表达水平；透射电镜观察皮层、海马线粒体形态结构、健康线粒体比率及线粒体平均直径。本研究证实AS组较CS组工作记忆错误频率显著提高（P<0.05），12周有氧运动显著降低工作记忆错误频率（P<0.05）。AS组小鼠皮层Fis1蛋白和海马脑区Drp1、Fis1蛋白表达水平及皮层、海马脑区Drp1蛋白的活性增加（P<0.05）。而皮层Mfn1和海马Mfn1、Mfn2蛋白表达水平显著降低（P<0.05）。12周有氧运动显著减低Fis1、Drp1蛋白表达及Drp1蛋白的活性，提高Mfn1、Mfn2蛋白表达水平（P<0.05）。AS组小鼠皮层、海马线粒体多呈现球形，部分线粒体膜结构消失，线粒体嵴结构紊乱。且AS组较CS组小鼠健康线粒体比率降低、直径缩短。12周规律有氧运动可明显改善线粒体形态和结构，提高健康线粒体比率及直径。本研究提示，12周规律有氧运动可有效抑制皮层、海马脑区线粒体分裂蛋白Drp1和 Fis1的表达，降低Drp1的活性（p-Drp1-Ser616），上调线粒体融合蛋白Mfn1、Mfn2的蛋白表达水平，改善线粒体形态和结构以促进线粒体质量控制，是有氧运动改善AD模型空间学习记忆能力的分子机制之一。

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  前列腺癌细胞来源的外泌体诱导巨噬细胞极化

  彭一琳,倪煦东,曹帆,刘琦,胡银英,黄艳琴,闵卫平,王志刚

  中国生物化学与分子生物学报. 2019, 35(2): 179-186. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2019.02.09

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  外泌体(exosome)是直径约30～150 nm的由细胞分泌的一种具有生物学活性的囊泡。有些来自癌细胞的外泌体可以将巨噬细胞(macrophages，Mφ)极化为M2亚型，但前列腺癌细胞来源的外泌体在巨噬细胞极化中的作用仍缺乏研究。本研究采用超滤法提取前列腺癌细胞PC-3M-2B4和PC-3M-IE8条件培养基中的外泌体（PCa-exo）。分别用透射电子显微镜、纳米粒径分析及Western印迹对外泌体形态、颗粒大小和表面的特异性分子标志进行分析鉴定。用PKH67标记外泌体，观察PCa-exo能否被巨噬细胞吸收。免疫荧光分析PCa-exo处理巨噬细胞后，M2型巨噬细胞表面分子标志CD206的表达差异。用q-PCR观察PCa-exo诱导后的巨噬细胞中IL-10、IL-1β等细胞因子的表达。电镜、Western印迹和纳米粒径分析的结果显示，PCa-exo形态多为圆形，直径约为40～150 nm, PCa-exo能被巨噬细胞大量吸收。PCa-exo诱导后，巨噬细胞中CD206荧光表达显著增高，IL-10、IL-1β及IL-12等炎症因子的表达水平与M2/TAM亚型巨噬细胞的表达谱一致。本研究表明，前列腺癌细胞来源的外泌体能诱导巨噬细胞极化为M2表型。
  
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  泛素活化酶Ube1活性中心疏水区关键苯丙氨酸位点的丙氨酸突变对泛素传递活性的影响

  方帅,彭康莉,金博,赵博

  中国生物化学与分子生物学报. 2019, 35(2): 187-195. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2019.02.10

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  泛素化系统调节真核细胞中几乎所有的生命活动，参与细胞内绝大多数蛋白质的降解，而疾病的发生往往伴随着相关蛋白质的异常。研究与疾病相关蛋白质的泛素化途径，通过该途径促进或抑制其活性对疾病的研究和治疗具有重大的意义。然而，细胞内的泛素传递网络错综复杂，天然条件下很难确认某一特定蛋白质的泛素化途径。我们前期工作建立的正交泛素传递途径中的泛素和泛素化酶含有特殊的突变，是鉴定某一特定E3下游蛋白质底物的有效手段。但E1与E2结合位点的突变设计仍有待完善。本研究重新审视了E1-E2的相互作用，着眼于泛素活化酶Ube1活性中心内的疏水区，突变了该区上3个关键的苯丙氨酸残基为丙氨酸，即F637A、F729A、F741A，并设置合理的实验对照来探究此突变对泛素从E1向E2传递活性的影响。结果表明，突变体mUbe1较好地阻断了与UbcH7的识别及Ub的传递，提示本研究涉及的3个关键苯丙氨酸位点对E1-E2互相识别的重要性，及其作为新的正交泛素传递途径中E1突变位点的合理性。
  
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  苦荞α-螺旋发夹抗菌肽的分子改造抑制植物真菌活性

  崔晓东,王婷芬,杜晶晶,王转花

  中国生物化学与分子生物学报. 2019, 35(2): 196-204. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2019.02.11

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  本研究对来源于苦荞的α-螺旋发夹抗菌肽FtAMP抗真菌机制与结构之间的关系进行了研究。首先人工合成了FtAMP分子中N-端和C-端的α-螺旋(FtAMP-N和FtAMP-C），探究两个α-螺旋究竟是哪个螺旋在起抗菌作用。然后以FtAMP为模板，α-螺旋区电荷和两亲性特征为变化要素，利用螺旋轮投影和特定氨基酸残基替换的方法，对其进行初步分子改造，并通过对多肽结构和活性比较，探讨FtAMP结构-功能的关系。研究表明，FtAMP-N和FtAMP-C都显示出良好的抗菌活性。根据螺旋轮投影方法分析螺旋的两亲性特征，并以FtAMP氨基酸序列为模板，分别表达4个FtAMP突变体(FtAMP-E12A、FtAMP-E12A/E9K、FtAMP-E12A/E9A和FtAMP-E12A/E9K/T24E）。圆二色光谱分析显示，4个多肽都可正确折叠成α-螺旋结构，在208 nm和222 nm处有典型的双负峰，表明氨基酸的改变及其表达过程中并未改变多肽的二级结构。抗真菌活性分析显示，与FtAMP相比，4种突变体对植物真菌的抑制作用均有一定增强。特别是FtAMP-E12A/E9K突变体，其抗真菌作用增强约1倍，同时诱导溶血活性并不显著，选择特异性提高近2倍。该研究也进一步表明，α-螺旋发夹抗菌肽发挥抗真菌效应主要与其螺旋结构有关，而与其抑制剂的活性位点没有关系，为该类抗菌肽结构和功能的关系提供了一定的参考。
  
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  CBP/P300介导的PTIP乙酰化可能促进下游肿瘤相关基因CCDC121和GPR75的转录

  钟燕燕,王嘉东

  中国生物化学与分子生物学报. 2019, 35(2): 205-211. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2019.02.12

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  PTIP(Pax transactivation domain-interacting protein，PAXIP1)蛋白参与MLL3(lysine methyltransferase 2C，KMT2C)/MLL4(lysine methyltransferase 2B，KMT2B)组蛋白H3K4甲基转移酶复合体，促进基因的转录激活。但关于PTIP蛋白的乙酰化修饰及人宫颈癌细胞中PTIP转录激活靶基因的研究尚无报道。本研究以稳定表达SFB-PTIP蛋白的293T细胞株为对象，通过免疫沉淀和Western印迹法发现，PTIP蛋白能够发生乙酰化修饰，乙酰转移酶CBP/P300介导PTIP蛋白的乙酰化过程，CBP是主要乙酰转移酶。去乙酰化酶HDAC1/2/3介导PTIP蛋白的去乙酰化过程。选择性HDAC1-3抑制剂MS-275促进PTIP蛋白乙酰化水平上升，且呈剂量和时间依赖性。以人宫颈癌HeLa细胞为研究对象，RNA-seq和RT-qPCR证明，CCDC121(coiled-coil domain containing 121)和G蛋白偶联受体75 (G protein-coupled receptor 75, GPR75)是PTIP的转录激活靶基因（P<0.01）。和对照相比，MS-275介导的蛋白质乙酰化水平上升，促进基因CCDC121和GPR75的mRNA转录呈现不同程度的剂量依赖性上升（P<0.01，P<0.05）。由此推测，MS-275有可能是通过促进PTIP蛋白的乙酰化水平，促进CCDC121和GPR75的转录。但其详细机制有待进一步研究。本研究对今后深入探讨PTIP乙酰化修饰对下游肿瘤相关基因转录的调节和功能，如肿瘤发生、进展等方面的调控机制提供了基础。

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  蓝氏贾第虫无义mRNA的降解

  吕佳,柴杨丽,周宝春,柴宝峰

  中国生物化学与分子生物学报. 2019, 35(2): 212-221. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2019.02.13

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  无义介导的mRNA降解途径（nonsense-mediated mRNA decay，NMD）作为细胞内的一种重要的mRNA质量监控机制，可以降解含有提前终止密码子（premature termination codon，PTC）的异常转录本，从而避免截短蛋白质对细胞的毒害，但其详细的分子机制有待进一步阐释。蓝氏贾第虫（Giardia lamblia)作为一种寄生性单细胞原生动物，进化地位特殊，对其NMD途径的研究有利于阐明基因表达调控的分子和进化机制。本研究通过酵母双杂交及体外pull-down实验分析了贾第虫NMD途径因子上游移码蛋白1(Giardia lamblia up-frameshift 1，GlUPF1)、贾第虫RNA结合蛋白（Giardia lamblia HRP1, GlHRP1）、贾第虫核糖核酸外切酶（Giardia lamblia Ski7p，GlSki7p、Giardia lamblia XRN1，GlXRN1）之间的相互作用关系。结果表明，GlUPF1全长与GlHRP1、GlXRN1(1~500 aa)、GlSki7p间均可发生相互作用。而且GlUPF1的CH结构域和C端结构域分别与GlHRP1、GlXRN1（1~500 aa）、GlSki7p相互作用。说明GlUPF1在贾第虫NMD途径中作为招募平台，在无义mRNA识别和降解过程中发挥重要作用。为此，结合本实验室之前的研究结果，我们提出原生动物贾第虫的NMD途径：在提前终止密码子处SURF(SMG1-UPF1-eRF1-eRF3)复合物形成后，GlUPF1被磷脂酰肌醇3-激酶(suppressor with morphogenetic effect on genitalia 1，SMG1)磷酸化修饰, NMD途径激活，随后GlUPF1与HRP1相互作用，将转录本标记为NMD底物；GlUPF1进而招募下游贾第虫5′-3′核糖核酸降解酶GlXRN1、贾第虫3′-5′ 核糖核酸降解因子GlSki7p，最终降解靶标mRNA。
  
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  CTRP4基因表达上调通过抑制炎症因子调控食欲调节相关蛋白表达

  李悦劼,黄礼义,虞乐华,吴丹冬

  中国生物化学与分子生物学报. 2019, 35(2): 222-228. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2019.02.14

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  上调中枢补体C1q/肿瘤坏死因子相关蛋白4(complement-C1q/tumor necrosis factor-related protein 4, CTRP4) 可以改变下丘脑食欲调节相关蛋白的表达，抑制小鼠摄食且降低其体重。然而，CTRP4如何调控食欲调节相关蛋白的表达尚不清楚。本研究通过上调小鼠神经母细胞瘤细胞(N2a)中的CTRP4，探讨CTRP4调控食欲调节相关蛋白的潜在作用机制。通过对N2a细胞未做干预、转染绿色荧光蛋白(green fluorescent protein, GFP)重组腺病毒和CTRP4过表达重组腺病毒，将其分为空白对照组(Control组)、阴性对照组(Ad-GFP组)及CTRP4过表达组(Ad-CTRP4组)。干预72 h时，用实时荧光定量PCR(RT-PCR)检测细胞CTRP4 mRNA表达，采用Western 印迹检测细胞CTRP4、Pomc、Npy、p-STAT3/t-STAT3、TNF-α、IL-6、SOCS3在蛋白质水平的表达。结果显示，与对照组相比，Ad-CTRP4组的CTRP4 mRNA水平(26 258.44±10 403.47 vs. 1.81±0.79 vs. 1.00±0.00, P<0.01)及蛋白质水平显著增加(10.44±7.99 vs.0.64±0.62 vs. 1.00±0.75, P<0.01)。Ad-CTRP4组的p-STAT3/t-STAT3(3.38±1.70 vs. 0.86±0.57 vs. 1.00±0.63, P<0.01)和Pomc(1.81±0.19 vs. 1.15±0.18 vs. 1.00±0.22, P<0.01)表达均显著增高；SOCS3(0.69±0.15 vs. 1.00±0.12 vs. 1.00±0.07, P<0.01)，IL-6(0.40±0.19 vs. 1.03±0.17 vs. 1.00±0.16, P<0.01)，TNF.α(0.39±0.27 vs. 1.05±0.46 vs. 1.00±0.29, P<0.05)及Npy (0.55±0.14 vs. 1.21±0.38 vs. 1.00±0.24, P<0.05)表达均显著下降。上述结果提示，在N2a细胞中，上调CTRP4可能通过抑制炎症因子TNF-α和IL-6，降低负性调节因子SOCS3的表达，增加STAT3磷酸化表达水平，从而调控食欲调节相关蛋白的表达。