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    非编码RNA专栏
  • 沈丽丽,付丽云,郭俊明
    中国生物化学与分子生物学报. 2019, 35(12): 1303-1311. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2019.10.1299
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    环状RNA (circular RNA, circRNA)广泛存在于多种生物细胞中,是一类由3′末端和5′末端经反向剪接共价结合形成的RNA分子。circRNA具有保守性、结构稳定、组织细胞特异性表达等特征。它们具有调控基因转录、充当微RNA海绵、参与蛋白质翻译及充当蛋白质诱饵等重要生物学功能,可影响细胞的增殖、凋亡、周期、迁移、侵袭和上皮间质转化等过程。circRNA与病毒性肝炎、肝纤维化、肝细胞肝癌、脂肪性肝病等重要肝疾病的病理生理过程密切相关。鉴于肝疾病是我国最常见的一类重大疾病,本文总结了国内外关于circRNA影响肝疾病发生发展的机制,希望为预防、诊断和治疗肝疾病提供新思路。

  • 叶雅芬,申奥,朱正明
    中国生物化学与分子生物学报. 2019, 35(12): 1312-1320. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2019.10.1322
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    肝细胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)治疗困难、预后很差,是肿瘤相关死亡中的第4大癌症,严重危害人类生命健康,但其具体发病机制却仍未完全阐明。因此,探索能调控肝细胞癌发生发展,作为肝细胞癌的诊断标志物或能预测患者预后的关键分子仍十分必要。环状RNA是前体mRNA通过反向剪接产生的由3′, 5′磷酸二酯键首尾连接形成的共价闭合环状结构,主要有外显子circRNA(exonic circRNA,ecircRNA)、环状内含子RNA(circular intronic RNA,ciRNA)及外显子内含子circRNA(exon-intron circRNA,EIciRNA)三大类。由于环状RNA具有普遍性、高度保守性和稳定性,其可以参与多种癌症的发生发展过程,并且可作为肿瘤的早期诊断标志物及预后因子,因此,这是一类新型且非常有潜力应用于临床诊治各阶段的分子。近年来,有大量关于环状RNA与肝细胞癌的研究。这些研究表明,环状RNA在肝细胞癌发生发展进程中发挥的作用十分重要,并且其机制多样。因此,本文主要关注环状RNA在肝细胞癌中的最新进展,总结不同环状RNA分子对于肝细胞癌细胞恶性表型、肿瘤干细胞及肿瘤微环境中免疫细胞的作用,以及其在肝细胞癌临床转移、分期、诊断、预后等各阶段中发挥的功能及其具体作用机制。此外,本文还提出了目前研究中存在的一些问题和不足,以期为未来的研究提供一些新的思路及策略。

  • 申奥,叶雅芬,朱正明
    中国生物化学与分子生物学报. 2019, 35(12): 1321-1326. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2019.10.1210
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    长非编码RNA(long non-coding RNAs, lncRNAs)在肿瘤发生、发展进程中承担重要角色,是近年来的研究热点之一。大量研究表明,浆细胞瘤变异易位基因1(plasmacytoma variant translocation 1, PVT1)可通过多种分子机制参与调控消化系统肿瘤的增殖凋亡、迁移侵袭、细胞自噬、血管生成、多药耐药及肿瘤代谢等过程,从而发挥致癌作用。本文主要就PVT1在消化系统肿瘤中的表达水平变化,及其与临床病理特征和预后的关系,以及PVT1对消化系统肿瘤的致癌作用机制和多药耐药机制等研究进展作一综述。

  • 白海静,靳伟,徐存拴
    中国生物化学与分子生物学报. 2019, 35(12): 1327-1332. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2019.10.1337
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    长非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)是一类长度超过200 nt并且缺乏蛋白质编码潜能的RNA分子。最初lncRNA被认为是由RNA聚合酶Ⅱ转录的副产物,且无生物学功能。随着转录组测序技术的发展,大规模的lncRNA被鉴定出来。越来越多的证据表明,lncRNA参与多种生物学过程,包括基因印记、基因组重排、染色质修饰、细胞周期调控、转录、剪接、mRNA降解和翻译。lncRNA异常表达与人类多种疾病相关,尤其是增生性疾病,包括胃癌、肝癌和直肠癌等。其中,睾丸相关的高度保守的致癌长非编码RNA(testis-associated highly-conserved oncogenic long non-coding RNA,THOR)是一种非常保守的非编码RNA,在睾丸中特异性表达,并广泛存在于人的多种肿瘤组织中,如肝癌、胃癌、鼻咽癌、肾细胞癌、骨肉瘤、视网膜母细胞瘤、黑色素瘤、非小细胞肺癌和舌鳞状细胞癌中,在其发生和发展过程中发挥重要作用。在鼻咽癌、肾细胞癌、骨肉瘤、黑色素瘤、非小细胞肺癌和舌鳞状细胞癌中,THOR主要通过与胰岛素样生长因子2 mRNA结合蛋白1(insulin-like growth factor 2 mRNA-binding protein 1,IGF2BP1)相互作用,促进肿瘤细胞的增殖。在肝癌中,THOR分别通过PTEN/AKT和β-联蛋白信号促进癌细胞的增殖和肝肿瘤干细胞的扩增。在胃癌和骨肉瘤中,THOR主要通过提高SOX9的表达增强癌细胞的干性。在视网膜母细胞瘤中,THOR主要通过提高c-myc的表达促进癌细胞增殖。在鼻咽癌中,THOR主要通过提高YAP的表达增强癌细胞的干性。

  • 王海珍,李步高,高鹏飞
    中国生物化学与分子生物学报. 2019, 35(12): 1333-1340. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2019.11.1252
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    哺乳动物肠上皮是一种拥有快速自我更新能力的组织,在维持机体免疫稳态与肠道应激后的损伤修复中发挥重要作用。源于隐窝底部的多能肠干细胞不断进行增殖、迁移与分化,并沿隐窝绒毛轴向上移动,从而维持肠上皮完整性。该过程受严格而复杂的基因调控网络参与。越来越多的数据表明,肠上皮完整性受到广泛的非编码RNA的调控,主要包括肠黏膜再生、保护与上皮屏障功能等方面。本文重点讨论了两类非编码RNA(包括microRNAs和lncRNAs)转录后调控肠上皮屏障功能的研究进展。其中,miR-503、miR-146和lnc-uc.173、lnc-SPRY4-IT1、lnc-plncRNA1、lnc-Gata6等,能够促进肠黏膜的更新,增强上皮屏障功能;相反,miR-222、miR-29b、miR-195和lnc-H19与lnc-BC012900等,抑制肠上皮再生并破坏肠上皮屏障功能。miRNAs、mRNAs与lncRNAs间构成复杂的分子网络,共同调控肠上皮稳态。深入研究与肠上皮相关的miRNAs和IncRNAs分子及其作用机制,探寻引起肠黏膜炎症的关键分子靶标,为肠道炎症临床诊治提供新方向与新方法。

  • 王梦蕾,赵淼,李用芳
    中国生物化学与分子生物学报. 2019, 35(12): 1341-1351. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2019.10.1219
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    MicroRNA(miRNA)是真核生物中具有重要调控作用的小分子非编码RNA。本文对miRNA官网miRBase数据库Release 22.1中隶属于植物界的绿藻门、苔藓植物门、蕨类植物门、裸子植物门、被子植物门共计82个物种的miRNA进行了统计分析。miRBase共收录植物miRNA 前体8 615个,成熟miRNA 10 414条,隶属于2 892个miRNA家族。绿藻门miRNA与其他4个门miRNA无同源性;对其他4个门植物miRNA的保守性进行研究,发现存在于2个植物门的miRNA家族有26个,属于中度保守miRNA家族;14个miRNA家族存在于3个及3个以上植物门中,属于高度保守miRNA家族,其中7个miRNA家族系苔藓、蕨类、裸子和被子植物共有,是植物中最保守的miRNA。分析表明,超过30个miRNA家族的植物有35种。进一步对40个中度或者高度保守miRNA在35种植物中的分布进行研究,发现miRNA家族及其成员在物种间的分布存在较大的差异。这些分布上的差异一方面反映不同植物中miRNA的研究深度不同,另一方面也反映出miRNA在植物进化过程中的适应性调整。研究不同植物中miRNA家族的分布,可在miRNA水平为植物早期进化同源性的研究提供分子依据。

  • 研究论文
  • 唐舒宁,龚丽景,赵小雅,付鹏宇,杨璐瑶
    中国生物化学与分子生物学报. 2019, 35(12): 1352-1360. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2019.10.1292
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    暴露在低氧环境下,可能会引起胃肠功能障碍和摄食量下降,打破骨骼肌蛋白质合成和分解平衡,造成骨骼肌萎缩。为探讨低氧环境下骨骼肌的萎缩是低氧环境引起的还是低氧诱发的摄食量减少所致,本研究检测大鼠腓肠肌中低氧时蛋白质合成与分解相关基因的蛋白质表达。将21只雄性SD大鼠,随机分为3组:常氧对照组、低氧组(氧浓度为12.4%,模拟海拔4 000 m高度)和配对组(大鼠的摄食量与低氧组前1 d的摄食量相同),每组7只,每天记录大鼠体重和摄食量。4周后,HE染色法观察腓肠肌肌纤维形态,Western印迹测试相关蛋白质水平。低氧组和配对组摄食量在低氧干预初期,较常氧对照组有显著性下降(P<0.05),干预后期差异不明显;干预期间,低氧组大鼠体重平均增加量(102.10 g)、体重(341.20 ± 16.75 g)、肌肉总量(226.83 ± 8.33 g)和腓肠肌肌纤维横截面积(12.67 ± 1.83 mm)较常氧对照组(128.00 g;377.50 ± 20.75 g;260.50 ± 9.35 g;15.78 ± 2.38 mm)和配对组(119.40 g;375.86 ± 11.30 g;262.29 ± 7.90 g;15.71 ± 2.82 mm)均显著下降,配对组较常氧对照组无显著性差异;4周干预后,与常氧对照组相比,低氧组大鼠腓肠肌中与低氧相关的HIF1α显著增加(1.42 ± 0.19, P<0.05),Akt和p-Akt/Akt显著降低 (1.44 ± 0.13; 0.47 ± 0.08, P<0.05),配对组上述3种指标相对表达量均无显著性差异;在蛋白质合成方面,低氧组mTOR较常氧对照组显著下降(0.63 ± 0.18, P<0.05),配对组较常氧对照组差异不明显;低氧组腓肠肌中,4EBP1(1.14 ± 0.14)和p70S6K1(1.14 ± 0.11)较配对组显著下降(P<0.05)。在蛋白质分解方面,低氧组p-FoxO1和p-FoxO1/FoxO1比值较常氧对照组显著下降(0.71 ± 0.15; 0.78 ± 0.14, P<0.05);低氧组大鼠腓肠肌中,Atrogin1、MuRF1、Beclin1、LC3Ⅰ及LC3Ⅱ/Ⅰ比值均高于常氧对照组(1.35 ± 0.12; 1.30 ± 0.22; 1.17 ± 0.11; 1.03 ± 0.11; 1.35 ± 0.13, P<0.05);配对组与常氧对照组间无明显差异。低氧环境下骨骼肌中蛋白质合成相关基因表达减少,蛋白质分解相关基因表达增加,造成骨骼肌萎缩,体重下降,此变化与摄食量减少无关。

  • 李艳纯,周怡,王鑫,王旭,陈素峰,王莹,杜璟
    中国生物化学与分子生物学报. 2019, 35(12): 1361-1366. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2019.10.1188
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    二氢青蒿素(dihydroartemisinin,DHA)是青蒿素的一种衍生物,在多种肿瘤中表现出明显的抗肿瘤活性,但其具体机制不详。本文探讨了DHA对肝癌细胞的毒性作用机制。利用CCK-8试剂检测DHA对肝癌细胞株活力的影响,通过荧光探针染色及流式细胞术分析细胞内ROS及脂质过氧化物水平的变化;通过谷胱甘肽测定试剂盒检测细胞内还原型谷胱甘肽含量的变化,并通过免疫印迹分析DHA作用下细胞内铁死亡通路蛋白质中GPX4的变化。结果发现,DHA能显著抑制SMMC-7721及Huh-7细胞活力,其半数抑制浓度分别为23.74 μmol/L及26.92 μmol/L。 在35 μmol/L DHA 处理下,SMMC-7721及Huh-7细胞内ROS分别升高2.6倍和2.1倍,脂质过氧化物升高2.3倍和1.7倍。DHA可诱导细胞内GSH含量下降,并能下调铁死亡相关蛋白质GPX4蛋白水平。通过利用小分子抑制剂进行功能恢复实验发现,ROS抑制剂、铁螯合剂及铁死亡抑制剂都可不同程度恢复DHA引起的细胞活力下降。进一步检测发现,铁死亡抑制剂可抑制DHA诱导的脂质过氧化,并恢复GSH含量及GPX4蛋白水平。结果表明,在肝癌细胞中,DHA可通过诱导细胞发生铁死亡抑制肝癌细胞生长。

  • 端木忠,游奕琳,白曼,焦文宣,魏晓为
    中国生物化学与分子生物学报. 2019, 35(12): 1362-1374. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2019.11.1372
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    胃癌是国际上发病率较高的肿瘤,寻找新型有效的肿瘤标志物用于胃癌的诊断和疗效评估,对于胃癌的临床治疗有较大的帮助。本研究选取经临床确诊的155例胃癌患者为研究对象,探究血浆硫氧还蛋白还原酶(thioredoxin reductase, TR)在胃癌化疗后临床获益人群与未获益人群中检测水平的差异,以及其与治疗效果的关系。结果显示,未获益组TR阳性率为82.67%,显著高于获益组TR阳性率(48.94%)。受试者操作特征曲线(receiver operating characteristic curve,ROC)分析显示,未获益组人群与获益组人群的TR活性诊断阈值为8.95 U/mL,ROC曲线下面积(area under the curve,AUC)为0.8423,明显优于常规胃癌标志物癌胚抗原(carcinoembryonic antigen,CEA),肿瘤特异性抗原(cancer antigen,CA)19-9和CA72-4。同时,TR与常规胃癌标志物的联合检测提高阳性检出率至98.49%。TR被认为是一种新型的胃癌临床化疗疗效监测标志物,与临床疗效评价具有较高的一致性。

  • 刘燕,谢欣雨,陈赖强,苏方,王欢,焦仁杰,刘继勇
    中国生物化学与分子生物学报. 2019, 35(12): 1375-1383. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2019.11.1238
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    为鉴定新的参与黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)天然免疫信号通路调控的分子及作用机制,应用果蝇的Gal4/UAS系统敲低54个蛋白质激酶编码基因,分别利用革兰氏阳性菌(Enterococcus faecalis, E.faecalis)或革兰氏阴性菌(Erwinia carototovovora carototovovora 15, Ecc15)感染基因敲低果蝇,筛选参与果蝇天然免疫反应的蛋白质激酶。结果显示,全身性敲低蛋白质激酶Pitslre的果蝇感染E.faecalis或Ecc15 后,生存率降低,半致死时间LT50分别降低为对照组的66.7%和28.6%。相应的,Pitslre功能缺失导致革兰氏阳性菌和阴性菌分别感染后,Toll及IMD通路下游抗菌肽Drosomycin和Diptercin表达水平明显下降。在脂肪体和血淋巴细胞中特异性敲低Pitslre基因,导致革兰氏阳性菌及阴性菌感染后的果蝇半致死时间LT50分别缩短75%和90%,细菌载量分别升高约10倍。在果蝇S2细胞中,敲低Pitslre基因,导致细胞的抗菌肽Drosomycin、Attacin和Diptercin表达水平分别降低约50%。此外,通过免疫共沉淀实验检测Pitslre与预测存在相互作用的蛋白质TSC1、Rcd5和pbl之间的相互作用。综上所述,蛋白质激酶Pitslre参与果蝇天然免疫反应,在正向调控果蝇天然免疫Toll和IMD通路中发挥重要作用。

  • 文凤,樊萍,隆令,胡嘉恒,李培正,黄娟,徐进,邱国平,甘胜伟,孙善全
    中国生物化学与分子生物学报. 2019, 35(12): 1384-1391. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2019.10.1246
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    神经细胞水肿是胆红素脑病(bilirubin encephalopathy,BE)发生发展过程中的重要病理变化。水通道蛋白-4(aquaporin-4,AQP4)的表达及分布异常与多种疾病所致细胞毒性脑水肿的发生发展具有密切联系。但胆红素脑病中AQP4的表达变化规律及其在病理进展中的作用尚不清楚。采用7日龄SD大鼠小脑延髓池注射胆红素溶液的方法,建立新生大鼠胆红素脑病模型。胆红素脑病模型根据胆红素作用时间的不同,分为12 h、24 h、48 h、72 h和7 d组。采用HE及尼氏染色,检测各新生大鼠脑组织的病理改变;应用透射电镜(TEM),检测胆红素作用24 h后,鼠脑组织超微结构的变化;应用免疫荧光及Western 印迹,检测 AQP4在脑组织中的表达变化。通过上述实验,以探讨AQP4的表达变化与胆红素所致脑损伤的关系。HE及尼氏染色结果显示,随着胆红素沉积时间的延长,神经细胞逐渐肿胀,细胞间隙增大,尼氏小体数量逐渐减少;电镜结果显示,胆红素脑病24 h后神经细胞线粒体出现肿胀;免疫荧光染色显示,24 h组AQP4的表达范围明显增加,其后表达范围逐渐减少,表达强度也随之减弱;Western 印迹结果显示,AQP4表达在不同时间点呈现先增高后降低的趋势,在24 h达到峰值(24 h组1.38 ± 0.11 vs 对照组0.87 ± 0.21, P<0.05),在之后的各时间点上,AQP4的表达呈现下降趋势,而72 h组与7 d组AQP4表达均低于48 h组(P<0.05),基本恢复到对照组的表达水平(P>0.05)。上述结果提示,胆红素脑病中胆红素的毒性作用将引起AQP4表达量的改变,AQP4的表达变化与胆红素脑病中细胞毒性脑水肿的发生相关,并且可能在胆红素脑病脑损伤的进展中发挥作用。

  • 颜子千,盛智梅,邓梓坤,张宝刚
    中国生物化学与分子生物学报. 2019, 35(12): 1392-1399. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2019.11.1142
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    吞噬和细胞活力蛋白1(engulfment and cell motility protein 1,ELMO1)可以促进多种癌细胞的侵袭和转移,但ELMO1的表达是否受miRNA的调控鲜有研究。本研究旨在探讨miR-145与ELMO1表达的相关性,以及miR-145通过结合ELMO1的mRNA对乳腺癌侵袭的影响。通过TargetScan (http://www.targetscan.org/)靶基因预测软件预测与ELMO1的3′UTR结合的miR-145。荧光素酶结果证实两者互补结合。Transwell侵袭结果显示,miR-145组和siELMO1+miR-145组MDA-231乳腺癌细胞穿膜数较对照组分别降低40%(P<0.05)和79%(P<0.05)。siELMO1+miR-145组和siELMO1组细胞穿膜数则无显著差异(P>0.05)。结果提示,miR-145通过与ELMO1的mRNA结合抑制细胞侵袭。qRT-PCR显示,低侵袭的MCF-7乳腺癌细胞miR-145的表达量较高侵袭的MDA-435细胞高80%(P<0.05),较MDA-231乳腺癌细胞高75%(P<0.05),即miR-145与癌细胞侵袭能力呈负相关。Western印迹结果表明,miR-145组ELMO1表达量低于阴性对照组,miR-145 抑制组ELMO1表达量高于抑制剂NC组(P<0.05),证明miR-145抑制ELMO1的表达。qRT-PCR显示,过表达miR-145后ELMO1 mRNA含量与对照组无显著差异(P>0.05)。结果提示,miR-145对ELMO1的调控作用通过抑制其翻译实现。F-肌动蛋白聚合实验表明,miR-145组和阴性对照组于20 s和60 s时F-肌动蛋白聚合结果存在明显区别(P<0.05)。Western 印迹结果表明,miR-145组活化的Rac1表达量较阴性对照组降低60%(P<0.05),抑制剂NC组活化的Rac1较miR-145 抑制组降低55%(P<0.05);miR-145组磷酸化的整合素β1较对照组于15 min时降低42%(P<0.05),于30 min时降低31%(P<0.05)。由此得出的miR-145过表达显著促进乳腺癌细胞F-肌动蛋白聚合、Rac1活化和整合素β1磷酸化结论。综上所述,miR-145通过靶向ELMO1的 mRNA抑制ELMO1翻译,从而抑制乳腺癌的侵袭。

  • 张楠,崔晓腾,赵春妍,苏超,任媛媛,杨洁,高星杰
    中国生物化学与分子生物学报. 2019, 35(12): 1400-1408. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2019.10.1247
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    CRISPR/Cas9 (clustered regularly interspaced short palindromic repeats-Cas9 nuclease) 基因编辑技术是近年来新兴的一种可以实现基因特异性敲除和敲入的技术。本文利用CRISPR/Cas9基因编辑系统,将3×FLAG标签定点敲入HeLa细胞SND1基因前方,使细胞内源性表达的SND1蛋白带有3×FLAG标签,并观察SND1与应激颗粒及加工体的定位情况。设计针对SND1基因起始密码子ATG附近的sgRNA,以px459为表达载体,构建出重组真核表达质粒。设计含有3×FLAG及待插入位置上下游150 bp同源臂的序列,经公司合成获得重组质粒。将2个质粒共同转染HeLa细胞,使用嘌呤霉素筛选阳性细胞,挑取单克隆后培养。Western 印迹表明,细胞表达3×FLAG-SND1融合蛋白质。提取细胞基因组DNA进行测序。测序无误获得稳定株后,用流式细胞术检测细胞周期和凋亡,发现与WT细胞相比无显著性差异。同时,使用0.5 mmol/L亚砷酸钠处理,细胞发生氧化应激,eIF2α蛋白磷酸化增加,胞浆中出现应激颗粒,SND1与应激颗粒标志蛋白TIAR存在共定位现象,但不存在与加工体蛋白DCP1α的共定位。

  • 技术与方法
  • 石镜明,白彩娟,李岩松,张海骄, 孙正启
    中国生物化学与分子生物学报. 2019, 35(12): 1409-1418. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2019.11.1353
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    β淀粉样蛋白(amyloid β peptide,Aβ)与细胞膜间的相互作用很可能是阿尔茨海默症病(Alzheimer disease, AD)重要的风险因素。模型膜研究方法在该领域的应用和更新持续至今,但仍存在一些问题有待解决,例如,Aβ插膜后聚集状态与Aβ融合到脂质体膜聚集状态的差异,Aβ插膜后形成微通道的时间及与磷脂成分的关系等。本文试图解析这两个问题,同时,系统地总结出常用的和更新的模型膜研究方法,这些方法包括单层膜插膜及电镜样品的制备,脂质体制备方法的改进,脂质体膜上Aβ42经过高盐及酸清洗后的Western 印迹检测,ANTS-DPX研究脂质体泄漏等。研究结果显示:(1)胞外及膜内Aβ42单体与脂质体膜作用后的聚集状态存在差异,Aβ42单体插膜后更容易聚集成纤维,而膜内融合的Aβ42呈现寡聚体形式;(2) Sepharose CL-4B柱过滤比微型挤出器制备的脂质体更加均一分散;(3)Aβ42在膜上形成微通道很可能是一个缓慢的过程,且与脂质体的磷脂种类相关。这些方法为Aβ42与细胞膜的相互作用提供了实用的研究手段,同时也为其他膜蛋白质与细胞膜的相互作用提供了可以借鉴的办法。研究结果使β淀粉样蛋白代谢过程更加清晰。

  • 作者索引
  • 中国生物化学与分子生物学报. 2019, 35(12): 1419-1421.
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  • 征稿简则
  • 中国生物化学与分子生物学报. 2019, 35(12): 1422-1423.
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