氢气（hydrogen gas，H2）是新发现的生物气体信号分子。自2007年开始，有关H2的生理调控活性及信号转导功能受到广泛的关注，并逐步形成了研究氢气生物学效应和分子机理的一门新学科——氢气生物学。按照实际运用范围的不同，氢气生物学也可以划分为氢医学和氢农学。在医学方面，通过多种动物模型研究和部分临床试验，发现H2具有抗氧化、抗炎和抗凋亡的作用，而且H2对缺血/再灌注以及以炎症为基础的急性组织缺血性疾病和慢性退行性疾病（如帕金森病、阿尔茨海默病和动脉粥样硬化等氧化应激相关疾病）均具有较为理想的正面效果。在农学方面，相关报道还发现H2可以提高苜蓿、水稻和拟南芥对非生物胁迫的耐性，调控黄瓜、番茄、猕猴桃、芽苗菜、黑大麦和食用菌的生长发育和营养品质，延长洋桔梗、玫瑰和百合切花的保鲜以及提高家畜对病原微生物的抗性。本文首先探究了氢气生物学的发展历史，提出氢医学研究思路的源头是电解水，结合H2测定方法、内源H2的产生途径以及氢气生物学效应的分子机理和信号转导的研究成果，从给氢方式、生物学效应以及安全性等方面，介绍了氢医学和氢农学的现状，提出选择性抗氧化机制不能完全解释现有的氢生物学效应，反映相关分子机制的复杂性和多样性。最后，针对氢气生物学的若干重要的科学和实践问题进行了展望，并提出氢医学的进一步发展还依赖于大量且可信度高的临床试验，氢农业还需要完成多年多点的大规模大田实践。
Oncomine 是目前世界上最大的癌基因芯片数据库和综合数据挖掘平台之一，该数据库整合了GEO、TCGA和已发表文献来源的RNA和DNA-seq数据。数据库目前含有715个基因表达数据集（datasheet）、86 733个人体肿瘤组织和正常组织样本的信息，且有新的数据不断更新。Oncomine 数据库囊括的肿瘤类型有19种，包括：膀胱癌、脑/中枢神经系统肿瘤、乳腺癌、宫颈癌、结直肠癌、食管癌、胃癌、头/颈肿瘤、肾癌、白血病、肝癌、肺癌、淋巴瘤、黑色素瘤、骨髓瘤、卵巢癌、胰腺癌、前列腺癌、肉瘤。本文就如何利用Oncomine数据库，进行肿瘤组织中癌基因表达差异性分析以及基因共表达分析、癌基因在肿瘤组织中的表达及拷贝数分析、多组研究数据集的荟萃分析（metaanalysis）、以及癌基因表达与患者生存率关系等进行分析。通过该数据库可以对肿瘤癌基因进行研究前的筛查，有利于发现新的肿瘤生物标记物或治疗靶点，为临床科学研究奠定一定的理论基础。
羟基肉桂酰基转移酶（hydroxycinnamoyl transferase，HCT）属于植物酰基转移酶家族的一个重要分支，具有“HXXXD”和“DFGWG”两个保守序列，以多种酰基辅酶A（肉桂酰辅酶A、对香豆酰辅酶A、咖啡酰辅酶A、阿魏酰辅酶A和芥子酰辅酶A等）作为酰基供体，催化多种底物（莽草酸、奎尼酸、4羟基苯乳酸、龙胆酸和4羟基苯乙胺等）形成酯类或酰胺化合物。其酰基化产物可改善植物次生代谢产物的理化性质和生物活性，因此HCT被广泛应用于开发生物质能源、改良作物品种和研制抗炎药物，对植物次生代谢产物的合成与后修饰具有重要意义。本文系统介绍了HCT的序列特点、蛋白质结构特征、酰基化反应机制和其在工业、农业及医药行业的应用，并对HCT的未来发展前景进行了展望。
血管新生发生于机体多种生理病理过程中，已成为诸多病理过程的标志之一。自噬参与调节机体血管新生。在病变组织中，自噬不仅与血管形成密切相关，而且经调节血管新生向病理组织提供必要的氧与能量。通过抑制自噬可以抑制缺氧、能量缺乏等刺激诱导的血管新生。血管新生过程中相关细胞因子参与调节自噬而影响新生血管的形成。通过二者的作用，既可以促进血管新生，也可抑制血管新生，这种机制在机体生理和病理过程中具有重要的作用。本文从自噬通过血管新生细胞因子促进血管新生以及自噬通过血管新生细胞因子抑制血管新生两个方面概述了自噬在血管新生过程中的作用，为疾病的治疗提供新的思路与方法。
线粒体自噬（mitochondrial autophagy, or mitophagy）指的是细胞通过自吞噬作用，降解与清除受损线粒体或者多余线粒体，其对整个线粒体网络的功能完整性和细胞存活具有重要作用。线粒体自噬过程受多种途径调控，PINK1/Parkin通路是其中的一条，其异常与多种疾病的发生密切相关，如心血管疾病、肿瘤和帕金森病等。在去极化线粒体中，磷酸酶及张力蛋白同源物(PTEN)诱导的激酶1（PTEN-induced kinase 1，PINK1）作为受损线粒体的分子传感器，触发线粒体自噬的起始信号，并将Parkin募集至线粒体；Parkin作为线粒体自噬信号的“增强子”，通过对线粒体蛋白质进一步泛素化介导自噬信号的扩大；去泛素化酶和PTEN-long蛋白参与调控该过程，并对维持线粒体稳态具有重要作用。本文主要对PINK1与Parkin蛋白质的分子结构和其介导线粒体自噬发生的分子机制，以及参与调控该途径的关键蛋白质进行综述，为进一步研究以线粒体自噬缺陷为特征的疾病治疗提供理论基础。
虽然近年来肿瘤的治疗取得较大进展，乳腺癌依旧是威胁女性健康的主要杀手。近年来，乳腺癌相关的免疫治疗取得较大进展，肿瘤浸润淋巴细胞(TILs)、程序性死亡受体1(PD1)及其配体PDL1、肿瘤突变负荷等肿瘤标志物对乳腺癌免疫治疗具有预测作用，并与乳腺癌的预后相关。免疫检查点抑制剂，例如PD-1/PD-L1及细胞毒性T淋巴细胞抗原4(CTLA4)抑制剂在乳腺癌中取得极大进展，各期临床试验结果显示不同的效用。肿瘤疫苗的使用为乳腺癌免疫治疗的另一途径，虽然部分疫苗在临床试验中取得较好成效，但绝大多数仍需深入研究，乳腺癌免疫治疗之途仅为开端，依旧需要大量研究。本文简要介绍了乳腺癌免疫治疗相关的生物标志物、免疫检查点抑制剂以及肿瘤疫苗的研究进展。
抗增殖蛋白（prohibitins，PHBs）是一类进化保守的重要蛋白质。哺乳动物细胞中，抗增殖蛋白家族含有2个同源亚型PHB1和PHB2。PHBs涉及多种细胞功能，包括细胞增殖、细胞迁移和细胞凋亡。PHBs的亚细胞定位不同决定其行使不同的功能。细胞膜上的PHBs能够调节膜运输，并与细胞增殖迁移相关。细胞核内的PHBs参与调控转录和细胞周期。线粒体内膜上的PHBs参与维持线粒体基因组和线粒体形态的稳定，并参与线粒体内的凋亡途径。另外，PHBs可以在细胞核和线粒体之间“穿梭”，是细胞核与线粒体交流的重要媒介。近年来，PHBs的研究不断深入，发现PHBs与多种肿瘤的发生和发展密切相关。本文以PHBs在肿瘤发生发展过程中扮演的角色为切入点，从蛋白质的结构和定位，在肿瘤的发生、发展、迁移和凋亡中的作用及其靶向药物几方面进行综述。进一步揭示PHBs在不同类型肿瘤发生发展进程中的分子机制，为开发新的高效的药物靶点奠定了理论基础。
近年来，与医学相关的营养与代谢的研究出现不少新的认识与新发现。本文总结了以下5个方面的新概念：供能的营养物质不仅是供能，还需注意他们对健康的影响；以构成蔗糖分子一半的果糖为例，它竟然是促成代谢综合征、心脑血管病等疾病的因素；食物纤维是极其重要不可或缺的营养素；应高度重视维护正常肠道菌群，因为它与人体的健康与多种疾病密切相关；全食物营养不仅能维持生命，还能增强体质、避免和减少疾病；植物营养素具有抗氧化、抗炎症及抗癌等作用，是全食物营养不可或缺的组成部分。人体营养与物质代谢研究的终极目标是：增强体质，预防和减少疾病，健康长寿。希望本文能够带给读者一些启发。
凋亡蛋白（apoptin）因可特异性诱导肿瘤细胞和转化细胞凋亡而备受广大研究人员的关注。但由于凋亡蛋白质本身结构特性等方面的原因，导致通过原核表达的蛋白质不稳定，很容易聚集沉淀，并且凋亡蛋白质本身也不能自主跨膜进入胞内发挥其生物学作用。本文考察了一种野生型凋亡蛋白N-末端缺失突变体tApoptin（1～43氨基酸残基缺失）在大肠杆菌中以可溶性形式表达，并且通过荧光显微镜和共聚焦显微镜观察到，这种N-端缺失突变体tApoptin与绿色荧光蛋白（green fluorescent protein, EGFP）的融合蛋白质具有自主进入A549、HeLa、H460和SK-OV-3等多种肿瘤细胞的能力，而且这种转运效率具有细胞特异性。与肝素钠共孵育可抑制tApoptin进入细胞的能力，推测tApoptin可能是通过与细胞表面硫酸乙酰肝素多糖结合后被内吞进入细胞。MTT的结果显示，突变体tApoptin依然保持了全长凋亡蛋白质的抗肿瘤特性，对所测试的多种肿瘤细胞生长都具有不同程度的抑制作用。与tApoptin给药组相比，tApoptin与传统中药材来源的商陆皂苷甲（esculentoside, EsA）联用的给药组，对测试的4种肿瘤细胞的药效提升约100倍以上。其中，对SK-OV-3细胞的提升效果最显著，提升463倍，半抑制浓度（half maximal inhibitory concentration, IC50）从27.37 ± 2.25 μmol/L 降低到 0.059 ± 0.003 μmol /L。流式细胞术分析表明，与tApoptin给药组相比，tApoptin与EsA联合的给药组细胞凋亡率显著增加（6.46 ± 0.34% vs. 41.9 ± 0.47%, P<0.001）。与溶酶体共定位的共聚焦结果表明，EsA可能通过破坏细胞中的溶酶体促使tApoptin释放到胞质内有效发挥其药理作用。
贝壳是一种具有优异力学性能的生物硬组织，贝壳基质蛋白质对贝壳的形成具有重要意义。厚壳贻贝(Mytilus coruscus)贝壳中发现一种类似胶原蛋白质的新型贝壳基质蛋白质，命名为collagen-like protein 2（CLP-2）。然而,该蛋白质的结构与功能以及对贝壳形成的影响机制尚不清楚。为此，本研究对CLP2开展了序列分析；进一步采取密码子优化结合原核重组表达策略，开展了CLP-2的重组表达；在此基础上分析了重组CLP-2对酸钙结晶的诱导、结晶速率抑制以及碳酸钙结合能力。对CLP-2的序列分析结果表明，该蛋白质序列中含有信号肽及两个Von Willebrand factor A（VWA）结构域。CLP-2在数据库中尚无高同源性蛋白质存在，表明这是一种较为新颖的贝壳基质蛋白。所获得的重组CLP-2对碳酸钙体外结晶表现出明显的诱导作用，扫描电镜以及傅里叶红外光谱结果表明，重组CLP-2可诱导碳酸钙晶体的形貌由立方体形转化为球形，并在高浓度下进一步转化为哑铃形；同时，重组CLP-2可促使碳酸钙晶体的晶型由方解石型向文石型转化；重组CLP-2在体外具有碳酸钙晶体结合作用；此外，重组CLP-2能显著抑制碳酸钙晶体的结晶速度（P<0.01）,并具有浓度依赖性。上述结果表明，厚壳贻贝贝壳CLP-2蛋白质在贝壳，特别是文石型肌棱柱层的生物矿化过程中具有重要作用。上述研究为深入了解贻贝贝壳的形成机制，以及胶原类蛋白质对生物矿化过程的影响奠定了基础。
细胞色素P450 (cytochrome P450, CYP450)是一类血红素氧化酶。细胞色素P450家族2亚家族R成员1（cytochrome P450 family 2 subfamily R member 1, CYP2R1）是一种主要在肝组织中表达的维生素D羟化酶。目前，对于小鼠CYP2R1蛋白质的结构、物化特性和病理机制的理了解仍十分有限。本研究结合基因克隆和生物信息学分析，获得小鼠CYP2R1基因CDS序列及其生物学特征。随后，利用pcDNA3.1-CYP2R1真核表达载体，通过细胞划痕、MTT分析、real-time qPCR方法检测异源表达CYP2R1对肺癌细胞A549、胃癌细胞7901、肝癌细胞HepG2以及正常细胞HEK293T细胞的迁移、增殖和细胞周期基因表达的影响，探明其对癌细胞增殖的作用。结果显示，由C57BL/6小鼠肝组织的CYP2R1基因，序列长度1 506 bp，其中，CDS 468 bp。其编码的155个氨基酸，与其他11个物种间的同源性均较高，其三级结构与人CYP2R1略有不同。构建的pcDNA3.1-CYP2R1真核表达载体，可在体外培养细胞中提高CYP2R1基因mRNA表达105倍以上，蛋白质水平提高约30倍。值得注意的是，异源表达CYP2R1在癌细胞增殖中的作用具有差异性，其中，CYP2R1通过显著降低细胞周期蛋白基因CyclinD1(P<0.05)和Caspase3(P<0.01)，而抑制7901细胞的增殖。该研究结果为进一步探索CYP2R1的生物学作用，特别是在分析其对癌细胞增殖方面提供了基础研究数据，并为进一步明确CYP2R1在癌症相关治疗中的重要意义奠定了理论基础。
外泌体是指释放到细胞外微环境中的直径约50～130 nm的纳米级的膜性囊泡。嗅黏膜间充质干细胞（olfactory mucosa mesenchymal stem cells，OM-MSCs）作为一类新发现的间充质干细胞，在许多疾病中均具有治疗作用，且其内在机制与其旁分泌的外泌体密切相关，但OM-MSCs外泌体的分离、鉴定及生物学特性的研究尚未见报道。本研究采用超速离心法提取OM-MSCs培养液中的外泌体，应用流式细胞术及免疫荧光进行细胞鉴定后，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。采用CCK8增殖实验，Western印迹和划痕实验，分析其对人脑微血管内皮细胞增殖和迁移的影响。电镜、Western 印迹和纳米粒径分析的结果显示：OM-MSCs来源外泌体形态多为圆形，直径约为40～150 nm；表达外泌体标记物CD63，CD81；CCK-8法检测显示：不同浓度的OM-MSCs源外泌体可提高人脑微血管内皮细胞的增殖活性，且其增殖促进作用具有浓度依赖性（P<0.05）。Western 印迹检测结果显示：相比空白对照组，OM-MSCs源外泌体可显著提高内皮细胞的增殖细胞核抗原蛋白质水平表达（P<0.01），细胞划痕实验结果显示，OM-MSCs源外泌体可增强内皮细胞的迁移能力，且高于对照组（P<0.01）。本研究表明：通过超速离心法可以分离纯化获得OM-MSCs源外泌体，且该外泌体具有促进人脑微血管内皮细胞迁移和增殖的作用。
合成生物电路在生物传感及生物计算方面成为了广泛应用的工具。工程化生物电路系统具有良好的灵活性，同时也具备模块化的特征。在本文中，研究了基于单链DNA开关调控的多功能生物电路的构建方法。通过将计算机辅助设计的单链DNA开关作为核心控制元件，并利用长度为20 bp的toehold区域来激活单链DNA开关，驱动了简单的单向式、循环式以及级联的多层次的生物电路系统。在级联式电路系统中，通过调整单链DNA开关的结构，使信噪比从2.996变成5.274。同时，单链DNA开关作为长单链DNA（784 bp）的一部分，在无细胞蛋白质系统中实现了基因表达调控。因此，本文研究的工程化方法为今后复杂的人工生物电路的构建提供了坚实的技术基础。
胃癌是发病率及死亡率均较高的消化道恶性肿瘤之一，严重威胁人类的生命健康。血清肿瘤标志物的检测对提高早期胃癌的检出率，改善胃癌的治疗有重要的意义。核酸适配体以其灵敏度高、靶向性强等优势显示出了较强的临床适用性。本研究以双向热循环消减指数富集式配基系统进化(systematic evolution of ligands by exponential enrichment，SELEX)技术为支持，纳米（琼脂）磁珠材料为载体，胃癌血清及正常人血清为筛选靶标，结合高通量测序技术建立了快速高效的核酸适配体筛选方法。经过19轮双向筛选，获得高重复率的胃癌血清特异性核酸适配体序列10条及正常人血清特异性核酸适配体序列8条。将这些序列分别混合并制成检测试剂A、B，结合实时荧光定量PCR（quantitative real-time PCR，qPCR）技术，对100份临床血清样本进行特异性验证。通过比较分析，建立了快速高效的胃癌血清检测技术。结果显示，核酸适配体GAP1与NAP1的二级结构类似于抗体的“Y”型，且呈茎环状。检测试剂A、B对胃癌及正常人血清的检出率分别为92%和88%。表明本技术可以较准确地筛选得到高特异性和强亲和力的核酸适配体，体现了核酸适配体作为新型肿瘤标志物在临床检测及治疗的应用潜力。
人类U3蛋白14C基因(HUTP14C)是人类U3蛋白14A基因(HUTP14A)的假基因。两者转录本序列同源性高达95%。常规RT-qPCR技术在检测HUTP14A mRNA丰度时，HUTP14C的存在会影响检测结果。本研究旨在建立检测HUTP14A mRNA时排除HUTP14C干扰的RTPCR方法。本研究设计出能分别从多种肿瘤细胞DNA和RNA中特异性扩增HUTP14A和HUTP14C的引物，避免假基因HUTP14C对其同源基因HUTP14A检测的干扰。在检测细胞系HUTP14A mRNA时，通过DNaseⅠ消除RNA中污染的HUTP14C DNA，用靶向HUTP14C 3′-UTR的siRNA沉默HUTP14C mRNA后，再用RTPCR检测HUTP14A mRNA丰度，使结果更加准确。在18对肝癌及癌旁组织中，利用特异性引物进行RTPCR检测，HUTP14A和HUTP14C mRNA的表达略高于癌旁组织。本研究提示，针对有假基因存在的功能基因，对其mRNA丰度进行检测时，在提取细胞或组织总RNA后，用DNaseⅠ处理，再用RNA直接进行PCR扩增，排除DNA污染后，再进行RT-PCR或RT-qPCR扩增。大多假基因具有较长的3′-UTR区，在该区域设计siRNA特异性沉默假基因的mRNA后，用RT-qPCR检测功能基因的mRNA丰度，可以排除假基因mRNA的影响。在病理组织中检测功能基因的mRNA丰度时，可以根据假基因和其功能基因的序列差异设计出特异扩增功能基因的引物，从假基因的3′-UTR区设计特异扩增假基因的引物，通过RT-qPCR技术分别检测二者的mRNA。
分子克隆是现代生物学研究的核心技术之一，是基因工程、蛋白质工程中的重要手段。为提高分子克隆实验的操作效率，本研究设计并合成基于聚合酶引物不完全延伸（polymerase incomplete primer extension，PIPE）现象的质粒克隆位点序列。并以此为基础统一相关引物的设计方案，避免传统酶切——连接法中需针对不同载体MCS序列设计不同引物的缺点。该方案利用13 bp定长接头序列，在同一体系中使用2对引物、2种线性化模板同时扩增载体和插入片段，通过20个循环，在1次PCR过程中即合成可供转化使用的带缺口质粒产物。在NEB Q5酶系统中，利用此法将3种荧光素酶序列插入pET-15b及pET-21b(+)载体，均获得成功。且利用商品化感受态细胞（转化效率 > 5×108 cfu/μg）转化后所获得转化子数量均在300个以上，其中含插入片段的阳性克隆比例可达85%以上。基于本方案的设计及作用原理，可将其应用于10 kb以内载体和插入片段的快速重组。且具有通用性强、耗时少、阳性克隆得率高和成本低等优点，是传统DNA重组方法的有益补充，可作为各实验室的常规分子克隆手段之一。
