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• 2021年, 37卷, 第3期
  刊出日期：2021-03-22

    

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青年科学家论坛
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  整合因子复合物——基因转录调控的多能选手

  杭婧

  中国生物化学与分子生物学报. 2021, 37(3): 259-269. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2021.01.1634

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  整合因子复合物（integrator complex，INT）的发现极大地拓展了对小核RNA转录成熟和基因转录调控的认知，也重新掀起了相关领域的研究热潮。INT是1个至少由14个亚基组成、分子量超过1.4 MD的蛋白质复合物。它一方面通过内切酶活性切割转录本，执行功能；另一方面与PP2A磷酸酶结合，调节RNA聚合酶Ⅱ上C-端重复序列关键位点的去磷酸化，调控RNA聚合酶的转录活性，在多种RNA（信使RNA、小核RNA、增强子RNA等）的转录生成中均发挥重要作用。在小核RNA转录成熟的过程中，INT于转录起始被招募至聚合酶Ⅱ的CTD区，并随之在小核RNA基因上移动；识别3′成熟序列元件后，活性亚基切割转录本，完成短链RNA的转录成熟。同时，它还参与多个生物学过程，例如蛋白质编码基因的转录暂停-释放、转录延伸、增强子转录本生成、DNA和RNA代谢等。在生理病理功能方面，整合因子复合物及其组分在肿瘤发生与个体发育中的重要性也日益凸显。尽管如此，直到最近关于该复合物的组分与结构研究才有了新的突破。组成该复合物的14个亚基以大量的α螺旋为特点，在形成功能模块的基础上进一步组装成庞大的转录调控机器。本文将就整合因子复合物的组成、结构特点、功能研究、疾病关联与问题展望等方面展开论述。
综述
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  蛋白酶体调节颗粒的结构生物学特征及其功能

  余婷，关洪鑫，欧阳松应

  中国生物化学与分子生物学报. 2021, 37(3): 270-288. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2021.01.1523

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  蛋白酶体调节颗粒（regulatory particle，RP）参与调控许多重要信号通路的蛋白质降解，在维持细胞稳态中发挥重要作用。近年来，真核细胞蛋白酶体在癌症治疗中的作用机制及药物研发已引起了广泛关注，并有3种蛋白酶体抑制剂已用于临床治疗。随着蛋白酶体功能研究的不断深入，以及晶体学和冷冻电镜技术在其结构生物学研究中的广泛应用，目前已解析了3类蛋白酶体调节颗粒的原子结构。类型1是保守的调节颗粒19S（PA700）；类型2是11S蛋白酶体调节颗粒PA28（PA28α，PA28β，PA28γ）和PA26等；类型3是保守的Blm10/PA200蛋白酶体调节颗粒。其中，类型1以ATP依赖的方式发挥蛋白质降解活性，类型2和类型3以非ATP依赖的方式发挥功能。通过研究3种不同类型蛋白酶体调节颗粒的结构和功能，阐明了蛋白酶体活性调节机制并促进了基于蛋白酶体结构的抑制剂开发。本文以蛋白酶体调节颗粒的结构生物学研究为基础，系统地总结了3类家族蛋白质的结构生物学特征和其调节蛋白酶体活性机制的研究进展，这些将为深入了解蛋白酶体的作用机制及其在癌症治疗领域的药物设计提供重要的参考信息。
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  Parkin:一种作用极其广泛的E3泛素连接酶

  朱宸阅，原喜霞，李铁松

  中国生物化学与分子生物学报. 2021, 37(3): 289-299. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2020.12.1354

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  Parkin，又名PARK2，自发现初始便与帕金森病(Parkinson’s disease, PD)密切相关。Parkin被认为是一种神经保护性基因。随着对其结构的深入了解，揭开了作为E3泛素连接酶的面纱。Parkin参与调控细胞周期、线粒体动态平衡和能量代谢等细胞进程，并与许多疾病息息相关，甚至在同一通路中发挥完全相反的作用，即细胞增殖和凋亡，表明这必是一个作用极其广泛且重要的基因。本文概述了Parkin的发现和结构及其自身抑制的特点，重点阐述其作为E3泛素连接酶参与的泛素化过程和进而引起的自噬、降解蛋白质、改变蛋白质亚细胞定位和蛋白质间互作等。这些或许都作为Parkin预防PD和抑制肿瘤的基础。在此基础上，总结了Parkin异常导致PD的两方面原因：蛋白质质量控制异常和线粒体功能障碍，并延展了Parkin异常致使线粒体功能障碍所引起的心血管及肾的疾病；Parkin与癌症的内在联系也从Parkin作为一种肿瘤抑制因子、调控细胞周期、细胞凋亡及转移、氧化应激及能量代谢等方面展开了介绍。并对其研究进行了展望，通过保持Parkin的活性状态或增强其表达，可能达到改善PD病人病情的目的。但Parkin抑制肿瘤生长的机制仍尚待破译，且要加强Parkin在介导PD与癌症风险间关系的潜在作用的研究。这些后续的深入研究为在相关疾病的诊断与治疗中作为靶标分子的应用奠定了基础。
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  运动与阿尔茨海默病：基于Tau蛋白翻译后修饰视角的研究述评

  杜黎涛，张宪亮，孙传宁

  中国生物化学与分子生物学报. 2021, 37(3): 300-309. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2020.11.1360

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  阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）是一种与年龄有关的神经退行性疾病，严重危害老年人的身心健康，给社会带来巨大的经济压力。但目前其发病机制尚不完全明确，临床仍无根治的有效方法。Tau蛋白是一种微管相关蛋白质，能够参与维持微管相关结构稳定，具有可溶性且不会聚集。在AD病理状态下，病人脑内Tau蛋白结构和功能异常。异常的Tau蛋白聚集成不可溶的神经纤维缠结，损害微管运输能力，导致病人认知功能障碍。Tau蛋白结构和功能的改变是由多种翻译后修饰过程来调控的，即将特定的化学修饰基团与Tau蛋白N-端或C-端结合，直接改变蛋白质的性质和功能。AD病人脑内Tau蛋白的磷酸化、糖基化、乙酰化及SUMO化等多种翻译后修饰异常，与Tau蛋白的降解和毒性物质的聚集密切相关。本文综述近年来的研究后发现，运动可以通过改善Tau蛋白翻译后的某些异常修饰来预防和改善AD，主要作用方式如下：(1）运动可通过抑制GSK3β和MAPK等蛋白激酶活性来抑制Tau蛋白的过度磷酸化，可能通过上调PP2A活性来促进Tau蛋白去磷酸化；(2）运动可通过提高GLUT1和GLUT3蛋白质水平，可能通过调节OGA和OGT活性平衡，提高蛋白质O-GlcNAc糖基化水平；(3）运动可能通过AMPK/mTORC1途径抑制p300以及激活SIRT1，降低Tau蛋白乙酰化水平；同时运动还可能通过抑制HDAC6，改善Tau蛋白KXGS基序异常乙酰化程度；(4）运动可能通过调节磷酸化与SUMO化共定位点，改善Tau蛋白异常SUMO化水平。
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  拮抗凋亡转录因子与肿瘤增殖及凋亡

  陈慕华，刘小锋，邢宝才

  中国生物化学与分子生物学报. 2021, 37(3): 310-315. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2020.09.1359

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  肿瘤是目前临床常见的疾病之一。肿瘤的经典治疗方式主要包括手术切除、放疗和化疗。近年来肿瘤治疗的手段不断发展，但许多进展期的肿瘤仍然未见较有效的治疗方式，因此亟需新的治疗手段。肿瘤细胞的特点是具有无限增殖和抵抗凋亡的能力。因此，鉴定参与肿瘤细胞增殖和凋亡的基因将为肿瘤治疗提供潜在的靶点。拮抗凋亡转录因子（apoptosis-antagonizing transcription factor，AATF），又称Che-1，最早发现能与RNA聚合酶Ⅱ（RNA polymerase II, pol II）的核心亚基hRPB11（human RNA polymerase II (pol II) subunit）和视网膜母细胞瘤易感基因（retinoblastoma susceptibility gene，Rb）相互作用，并抑制Rb的生长抑制功能。现又发现，Che-1能与RNA聚合酶I（RNA polymerase I, pol I）结合，进而促进RNA聚合酶I依赖的转录，影响核糖体合成。在细胞应激下，Che-1的定位、稳定性受到翻译后修饰(post-translational modification, PTM)的调控。在肿瘤细胞应对DNA损伤、凋亡刺激及其他应激时，Che-1通过调控增殖和凋亡相关基因，进而调节肿瘤的发生发展。此外，Che-1的表达存在一个负反馈机制调节。本文拟对Che-1在肿瘤中作用的最新进展作一简要综述。
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  线粒体质量控制与米色脂肪之间的关系

  林翠，秦虹

  中国生物化学与分子生物学报. 2021, 37(3): 316-320. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2020.09.1335

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  近年来，肥胖患病率不断上升，肥胖已成为全球性公共卫生问题。肥胖能够增加高血压、冠心病等心血管疾病的发病风险，防治肥胖已经成为亟待解决的社会问题。米色脂肪是一种产热型脂肪细胞，可在受到寒冷、药物、运动等外界刺激下由白色脂肪细胞转化而来，但其形态和功能却与白色脂肪细胞不同，而与棕色脂肪细胞类似，即米色脂肪同样含有丰富的线粒体，可通过产热来消耗机体的能量，是预防和治疗肥胖的新靶点。线粒体是真核细胞中能量代谢的主要场所，其可为机体提供所需的能量。最近有研究显示，线粒体质量控制对米色脂肪的转化和产热功能具有关键作用。线粒体质量控制通过调控线粒体数量和质量的相对稳定来维持线粒体和细胞的正常活动。线粒体质量控制包括线粒体生成、线粒体自噬及线粒体融合/分裂。线粒体生成与线粒体自噬可以调控线粒体更新与降解，线粒体融合/分裂是线粒体修复的重要环节。有研究发现，线粒体数量、形态和功能的变化会对米色脂肪的生成、维持和产热造成影响，但是目前的研究还未完全阐明线粒体质量控制和米色脂肪之间的关系。本综述通过探讨线粒体生成、自噬及融合/分裂对米色脂肪的影响，探讨线粒体质量控制与米色脂肪的之间的关系，以期为预防和治疗肥胖提供新的思路。
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  X连锁凋亡抑制蛋白的功能及其在肿瘤中的作用

  赵俊杰，赵晓琴

  中国生物化学与分子生物学报. 2021, 37(3): 321-327. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2020.12.1432

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  X连锁凋亡抑制蛋白（X-linked inhibitor of apoptosis，XIAP）是目前发现的最具特征性与作用最强的内源性凋亡抑制蛋白质。XIAP特征性结构是其BIR结构域和RING结构域，它们都是XIAP发挥抗凋亡作用的重要结构。多种内源性抑制蛋白质（XAF1、Smac和Omi）能通过不同的方式抑制XIAP的抗凋亡作用。XIAP能直接抑制胱天蛋白酶凋亡途径的起始至持续阶段，通过直接结合胱天蛋白酶、激活NF-κB途径及其它信号途径等多种方式，参与抑制细胞凋亡的死亡受体途径和线粒体途径，对调控肿瘤细胞的生存和发展必不可少。XIAP在多种肿瘤组织中高表达。XIAP的高表达还与肿瘤的发生发展、耐药性、治疗及愈后密切相关。XIAP缺失会明显降低肿瘤细胞的成瘤性。同时，XIAP阻断多个信号通路汇集而成的细胞凋亡下游。因此，XIAP已成为临床上抗癌药物设计的一个新靶点。目前，临床上采用XIAP治疗肿瘤的3个方向为小分子抑制剂、反义寡核苷酸类抑制剂以及XIAP基因沉默。本文将从XIAP抗细胞凋亡的生物学功能及其在肿瘤疾病的发生发展、耐药性、治疗及预后中的作用作一介绍。
研究论文
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  过表达长非编码RNA SLC25A25-AS1可抑制HeLa细胞的增殖、迁移和侵袭

  王文杰，王迪，倪若璇，赵玫，孙晓杰，黄声凯，白萍，雷呈志，黄常志

  中国生物化学与分子生物学报. 2021, 37(3): 328-338. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2021.01.1594

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  长非编码RNA SLC25A25-AS1在结直肠癌的发展中具有肿瘤抑制作用，然而，其在宫颈癌中作用机制有待深入研究。本文研究了宫颈癌和宫颈上皮内瘤变（cervical intraepithelial neoplasia,CIN）病人血清中SLC25A25-AS1的异常表达，并探讨了SLC25A25-AS1在宫颈癌发展中可能的作用机制。采用RT-qPCR检测正常对照组，宫颈癌病人和CIN病人血清中SLC25A25-AS1的表达水平。在体外和体内研究中分析了SLC25A25-AS1在宫颈癌系HeLa细胞中的重要作用。与健康对照组相比，宫颈癌病人血清中的SLC25A25-AS1含量降低。在体外，SLC25A25-AS1的过表达抑制HeLa细胞的增殖、迁移和侵袭。体内裸鼠成瘤实验表明，注射过SLC25A25-AS1过表达的HeLa细胞的裸鼠皮下肿瘤的重量和体积明显小于注射对照细胞的裸鼠（P<0.05）。SLC25A25-AS1在宫颈癌的发生发展中可能发挥重要作用，有望成为宫颈癌的新治疗靶点。
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  二氢硫辛酰转乙酰基酶通过乙酰化磷酸葡糖酸脱氢酶促进核酸合成

  孙明明，乔亚亚，李垒垒，山长亮，张帅

  中国生物化学与分子生物学报. 2021, 37(3): 339-346. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2021.01.1240

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  丙酮酸脱氢酶复合物（pyruvate dehydrogenase complex，PDC）是位于线粒体内的多酶复合物，催化丙酮酸不可逆地氧化脱羧转为乙酰辅酶A，二氢硫辛酰转乙酰基酶（dihydrolipoyl acetyltransferase, DLAT）是PDC的1个亚基。PDC在细胞线粒体呼吸中发挥关键作用。但是DLAT在核酸合成中的作用仍不清楚。在本研究中，首先利用GEO数据库、Oncomine数据库和人类蛋白质图谱数据库分析发现，DLAT在肺癌组织中的表达明显高于癌旁组织(P=0.0002)，并且高表达DLAT的病人有较短的生存期（HR=1.47，logrank P=4e-09）。因此推测，DLAT在肿瘤生长中发挥关键作用。进而本文构建了敲低DLAT的肺癌细胞系，并用免疫印迹结果验证了DLAT敲低效果。进一步的研究发现，敲低DLAT将降低戊糖磷酸途径第3个酶磷酸葡糖酸脱氢酶（6-phosphogluconate dehydrogenase，6PGD）的乙酰化水平，进而降低6PGD酶活性，从而导致核酸合成受阻（P<0.01），最终抑制肺癌细胞增殖(P<0.01)。机制研究发现，DLAT通过乙酰化6PGD而使其酶活性增强，进而提高核酸合成，从而达到促进肺癌细胞增殖的作用。综上所述，本研究为DLAT作为潜在的靶点，为药物开发和临床肺癌的治疗提供了新的思路。
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  呼吸道苦味信号转导抑制与小鼠哮喘相关

  郭雪冬, 李秀娟，仪慧兰

  中国生物化学与分子生物学报. 2021, 37(3): 347-353. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2021.01.1522

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  鉴于哮喘病患病人数众多，约有一半的病人病情得不到较好的控制，急需新的治疗方法和药物。最近研究发现，苦味受体（bitter taste receptors，T2Rs）在多个组织中表达，且苦味剂对哮喘有治疗潜力，T2Rs有可能成为哮喘治疗的新靶点。本文选C57BL/6小鼠随机分为对照组、二氧化硫（sulfur dioxide，SO2）组、卵清蛋白（ovalbumin，OVA）组和OVA + SO2组，通过建立哮喘模型分析哮喘病发生和演进与苦味信号转导的关系。研究发现：与对照组相比，OVA组和OVA + SO2组小鼠肺泡灌洗液（bronchoalveolar lavage fluid，BALF）中白细胞总数和分类细胞数（嗜酸性粒细胞、中性粒细胞、淋巴细胞和巨噬细胞）显著增加（P＜0.05），气管黏蛋白Muc5ac基因表达上调（P＜0.01），肺组织病理性损伤，表现哮喘样特征；SO2组无明显炎症反应；小鼠气管和肺中T2rs及其下游信号转导分子味导素 α 亚基（gusducin-α，α-gust）和瞬时电位阳离子通道M5（transient receptor potential cation channel subfamily M member 5，Trpm5）基因的转录，因呼吸道炎症和疾病而改变，其中OVA组和OVA + SO2组肺内T2r108、T2r135和T2r137表达下调，Trpm5转录受到抑制（P＜0.05），表明哮喘发生与呼吸道T2rs及下游信号转导分子转录抑制有关，OVA + SO2联合暴露能增强哮喘小鼠呼吸道苦味信号转导途径抑制，与该组呼吸道炎症和损伤加重的结果相一致。研究结果表明，哮喘性疾病的发生和演进与呼吸道苦味信号转导抑制有关，选择适合的激动剂激活呼吸道苦味信号转导途径，可能对哮喘病的预防和治疗有积极的作用。
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  白藜芦醇通过上调SIRT1/RUNX2表达促进多发性骨髓瘤病人骨髓间充质干细胞成骨分化

  潘杰，陶叠宏，任莉，苏传勇，陈志炉，蒋慧芳，王珏，钱令波

  中国生物化学与分子生物学报. 2021, 37(3): 354-362. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2021.01.1530

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  骨髓瘤骨病（myeloma bone disease, MBD）是多发性骨髓瘤（multiple myeloma, MM）最主要的并发症之一。骨髓瘤骨病骨损伤发生的病因是肿瘤细胞浸润以及骨髓微环境改变等因素导致的破骨细胞活化和成骨细胞抑制。骨髓间充质干细胞（bone marrow mesenchymal stem cell, BMSC）是成骨细胞的主要来源，促进BMSC的成骨分化可能是治疗骨髓瘤骨病的可行方法之一。白藜芦醇（resveratrol, RES）是一种天然多酚类植物激素。已有研究发现，白藜芦醇具有调节骨质代谢的功能。但白藜芦醇对多发性骨髓瘤病人骨髓间充质干细胞（MM-BMSC）成骨分化的作用和机制尚不明确。本研究成功分离、培养并鉴定了10例MM-BMSC。通过检测碱性磷酸酶（alkaline phosphatase, ALP）活性和骨钙素（osteocalcin, OCN）水平，以及茜素红染色发现，白藜芦醇具有促进多发性骨髓瘤病人骨髓间充质干细胞成骨分化的作用。生物信息学分析提示，沉默信息调节因子1（silent information regulator 1, SIRT1）可能是白藜芦醇调控多发性骨髓瘤病人骨髓间充质干细胞成骨分化的靶基因。体外细胞研究发现，白藜芦醇可增加SIRT1表达（P<0.001），且用siRNA干扰SIRT1表达后多发性骨髓瘤病人骨髓间充质干细胞碱性磷酸酶活性下降（P<0.05），骨钙素表达减少（P<0.01），茜素红染色矿化结节减少。多发性骨髓瘤病人骨髓间充质干细胞经白藜芦醇处理后，Runt相关转录因子2（runt related transcription factor 2, RUNX2）mRNA（P<0.001）和蛋白质（P<0.01）表达水平上升。应用siRNA干扰多发性骨髓瘤病人骨髓间充质干细胞 SIRT1表达后，细胞RUNX2 mRNA（P<0.01）和蛋白质（P<0.05）表达均下降。综上所述，本研究发现，白藜芦醇通过上调SIRT1/RUNX2表达促进多发性骨髓瘤病人骨髓间充质干细胞成骨分化。白藜芦醇有可能成为骨髓瘤骨病治疗的潜在有效药物。
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  KLF7通过抑制缺氧诱导因子1α转录影响肉鸡脂肪组织发育

  金钊，邵淑丽，谭茗，李金炜，贾炳豪，王维禹，周瑶，崔婷婷，孙婴宁

  中国生物化学与分子生物学报. 2021, 37(3): 363-371. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2021.01.1334

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  Krüppel样转录因子7(Krüppel-like factor 7, KLF7)是脂肪形成的负调控因子，而缺氧诱导因子1(hypoxia-inducible factor 1, HIF1)促进缺氧诱导的哺乳动物脂肪组织发育。本实验室前期利用ChIP-seq技术，发现在鸡的缺氧诱导因子1α(hypoxia-inducible factor 1 alpha, HIF1α)基因上游存在1个KLF7的结合峰，提示KLF7可能调控HIF1α基因转录。为此，本研究首先利用ChIP-PCR技术验证ChIP-seq结果，发现KLF7能够与HIF1α基因5′侧翼区结合。双荧光素酶报告基因与qRT-PCR结果显示，过表达KLF7能够显著下调HIF1α(-4 432/-4 182)的荧光素酶报告基因活性（P<0.01），抑制HIF1α基因表达。与野生型质粒相比，将生物信息学预测的KLF7结合基序“TGCGCAGCAA”(-4 300/-4 290)缺失突变后， HIF1α(-4 432/-4 182)报告基因活性显著增强（P<0.01）。此外，选取第19代1～7周龄东北农业大学高、低脂双向选择品系肉鸡(Northeast Agricultural University broiler lines divergently selected for abdominal fat content, NEAUHLF)作为实验材料，利用qRT-PCR检测HIF1α基因在肉鸡腹部脂肪组织中的表达规律。结果显示，HIF1α在1～7周龄高脂系肉鸡中的相对表达量均高于低脂系，提示HIF1α对鸡脂肪组织发育具有促进作用。在永生化鸡前体脂肪细胞系(immortalized chicken preadipocyte cell line, ICP1)诱导分化过程中，HIF1α相对表达量逐渐升高。综上所述，HIF1α是转录因子KLF7的一个靶基因，KLF7可能通过抑制HIF1α基因转录参与鸡脂肪组织发育过程。
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  有机磷水解酶纳米胶囊的调控及其对酶活性和稳定性的影响

  涂诚昭，雷美玲，叶霖

  中国生物化学与分子生物学报. 2021, 37(3): 372-379. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2021.01.1546

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  纳米胶囊化是提高有机磷水解酶（organic phosphorus hydrolase，OPH）稳定性，进而实现其实用化的最具前景的解决方案。纳米胶囊一方面能够有效保护有机磷水解酶免于失活，但另一方面胶囊的存在也会阻碍底物与酶活性中心的接近。因此，通过调节纳米胶囊的结构来调控有机磷水解酶纳米胶囊活性和稳定性是十分值得研究的课题。本文用N-羟基琥珀酰亚胺丙烯酸酯（N-succinimidyl acrylate，NAS）将有机磷水解酶表面丙烯酰化，以丙烯酰胺（acrylamide，AAM）和N-（3-氨丙基）甲基丙烯酰胺盐酸盐（N-(3-aminopropyl) methacrylamide hydrochloride，APM）为单体，在有机磷水解酶蛋白表面进行原位自由基聚合反应，制备了单分散的有机磷水解酶纳米胶囊（OPH nanocapsule，nOPH）。用透射电镜和傅里叶红外光谱对nOPH结构进行了表征。研究了不同NAS投料量在37℃下对有机磷水解酶纳米胶囊活性，及其热稳定性和有机溶剂稳定性的影响规律。当NAS投料量在75∶1以下时，纳米胶囊的存在对有机磷水解酶活性未见影响，而当大于这一投料比时，酶活性会因胶囊致密程度的上升而下降。在加热下或有机溶剂中，有机磷水解酶纳米胶囊的酶活性呈现出随着NAS投料比的增加先增加而后下降的趋势。以上结果表明，酶活性可以通过在由有机磷水解酶制得有机磷水解酶纳米胶囊的过程中，调节纳米胶囊至合适的致密程度来最大程度的保留。合适的致密程度还能显著提高有机磷水解酶纳米胶囊热稳定性和有机溶剂稳定性。这对进一步实现有机磷水解酶的实用化具有重要意义。
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  MYOZ2通过负调控TCAP的表达促进C3H10T1/2细胞成脂分化

  吴怡琦，李文霞，杨帅，张燕伟，何志强，李文新，杨阳，赵燕，刘宏，张明青，高鹏飞，蔡春波，郭晓红，李步高，曹果清

  中国生物化学与分子生物学报. 2021, 37(3): 380-390. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2021.02.1685

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  本研究旨在明确钙调磷酸酶肌小节结合蛋白2（myozenin2，MYOZ2）的组织表达特性，阐明其对C3H10T1/2细胞成脂分化的影响及可能的作用机制。采集180日龄马身猪、60日龄ICR小鼠、35日龄罗斯肉鸡和12月龄小尾寒羊背最长肌、皮下脂肪和肝组织，检测MYOZ2基因mRNA表达。结果显示，MYOZ2基因在所检测的物种中表现出相似的组织表达规律，在背最长肌表达量最高，皮下脂肪与肝组织低水平表达。在C3H10T1/2细胞中沉默MYOZ2基因后，qRT-PCR结果显示，与对照组相比，成脂关键基因PPARγ、FABP4表达极显著下调（P<0.01）；Western 印迹结果表明，PPARγ蛋白含量显著降低（P<0.05）；油红O染色发现，沉默MYOZ2基因后脂滴数明显减少，甘油三酯含量显著降低（P<0.05）。利用qRT-PCR技术检测沉默MYOZ2基因后，脂肪代谢相关基因SCD、FASN、SREBP1、NR1H3、DGAT1、PNPLA2、HSL、CES1、CPT1等的表达，结果显示，SCD、FASN、SREBP1、PNPLA2、HSL极显著下调（P<0.01），NR1H3显著下调（P<0.05），DGAT1表达下调但差异不显著，CES1、CPT1显著上调（P<0.05）。利用STRING数据库构建MYOZ2相关蛋白质互作网络图，发现MYOZ2可能通过肌联蛋白帽（Titin-cap，TCAP）与PPARγ相互作用进而影响成脂分化。沉默TCAP基因，qRT-PCR结果显示，与对照组相比，成脂关键基因PPARγ、FABP4表达极显著上调（P<0.01）；Western 印迹结果表明，与对照组相比，PPARγ蛋白含量显著升高（P<0.05）；油红O染色发现，沉默TCAP基因后脂滴数明显增多，甘油三酯含量显著升高（P<0.05）。利用qRT-PCR技术检测沉默MYOZ2后TCAP基因的表达结果显示，沉默MYOZ2后TCAP的表达极显著升高（P<0.01）。综上所述，MYOZ2基因在背最长肌中表达量最高，在皮下脂肪和肝组织中也有少量表达。此外，MYOZ2可能通过MYOZ2-TCAP-PPARγ途径影响成脂关键基因PPARγ和FABP4的表达，进而调控脂肪酸代谢相关基因SCD、FASN、SREBP1、NR1H3、DGAT1、PNPLA2、HSL、CES1、CPT1，在成脂分化过程中发挥重要作用。
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  受体相互作用蛋白质激酶3通过上调整合素β3促进骨关节炎相关病变

  程锦，蒋艳芳，段小宁，傅欣，张继英，胡晓青，敖英芳

  中国生物化学与分子生物学报. 2021, 37(3): 391-400. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2021.02.1687

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  骨关节炎（osteoarthritis，OA）是最常见的慢性致残性关节疾患，目前尚无针对病因的有效治疗手段。程序性坏死在多种疾病中扮演关键角色，受体相互作用蛋白质激酶3（receptor-interacting protein kinase 3, RIP3）是程序性坏死进程的关键调控因子。有研究显示，RIP3在人与鼠骨关节炎退变软骨组织中表达水平显著上调，提示程序性坏死的发生，但RIP3在软骨中的具体病生理角色仍不明确。本研究拟对过表达RIP3前后的软骨细胞转录物组进行测序分析，探索RIP3在骨关节炎进程中发挥作用的具体机制。RNA测序结果显示，RIP3的过表达诱发软骨细胞中244个基因表达上调，277个表达下调。通过进一步构建基因间共表达作用网络，筛选出16个候选靶基因在mRNA水平进行验证，证实RIP3对磷脂酰肌醇3激酶调节亚单位5（phosphoinositide-3-kinase, regulatory subunit 5，Pik3r5）、整合素β3（integrin subunit beta 3，Itgb3）及成髓细胞瘤转录因子第2亚型（MYB proto-oncogene like 2，Mybl2）的表达上调作用最为显著。CCK-8以及乳酸脱氢酶活性检测结果表明，利用siRNA沉默Itgb3的表达可显著抑制RIP3诱发的软骨细胞活力下降及程序性坏死，同时也抑制了RIP3对软骨细胞中分解代谢相关基因Mmp1、Mmp13与Il6的表达上调作用，以及其对合成代谢相关基因Acan、Col2a1与Sox9的下调作用。本研究证实，RIP3通过上调软骨细胞中Itgb3的表达诱发软骨细胞坏死与软骨基质代谢紊乱，并最终导致软骨退变，为骨关节炎的临床治疗提供了新靶点，同时进一步明确了程序性坏死的病理生理学意义。
教育与教学
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  运用《生物化学》歌曲，辅助《生物化学》教学

  李玉玺，刘慧敏，杨荣武

  中国生物化学与分子生物学报. 2021, 37(3): 401-406. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2020.12.1306

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  《生物化学》以生物体为对象，研究其生命的化学本质，是生命科学领域的核心课程。长期以来，由于生物化学课程知识点多、范围广和内容抽象，在一定程度上会影响学生学习的自信心，压抑其学习过程中的兴趣，致使学习的积极性不高。最近10～20年里，国外将科学（science）、技术学（technology）、工程学（engineering）及数学（mathematics）的教育与艺术学（arts），特别是与艺术学中的音乐结合实施教学，形成一种所谓的STEAM (STEM + Arts) 策略，对STEM教育进行辅助，取得了不错的效果。基于以上情况，结合国内生物化学教学实际，笔者尝试将生物化学歌曲应用于课堂教学过程中，辅助教学。生物化学歌曲可以将抽象难懂的生物化学知识转变成悦耳动听的歌曲，在教学过程中能激发学生的学习兴趣，活跃课堂气氛，使学生在学习过程中爱上生物化学；在生物化学歌曲的创作过程中，能促进学生的思考创新，内化重点难点，使深奥的问题形象化；在学习过程中用歌声展现生物化学的魅力，让知识成为有趣的知识，让其成为有趣的学习者。本文介绍了国内生物化学歌曲发展壮大历程，结合具体实例从利用生物化学歌曲引入教学、理解生物化学内容、密切联系生活三方面评论了生物化学歌曲在辅助生物化学教学中的应用，并从歌词的改编、旋律的选择、歌曲的传唱、教学的设计等方面需要注意的问题进行讨论。