中国生物化学与分子生物学报

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沈梓芸, 高友鹤

中国生物化学与分子生物学报. 2022, 38(12): 1571-1585. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.10.1242

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生物标志物是与机体生理及病理生理状态相关的可监测到变化的生化指标,尿液不属于内环境,没有稳态机制,能够积累并反映机体生理状态的早期变化,有潜力辅助疾病的早期诊断和预后监测。得益于非侵入性的收集方式,尿液可以被连续、大量、重复收集并便捷、稳定地保存,且组分相对简单,易于分析,是理想的标志物研究样本。但临床尿液样本蛋白质组可能会受到生活习惯、用药情况等多种混杂因素的影响,而动物模型方便控制变量,可以最大程度减少混杂因素的干扰,并使得在疾病发生、发展极早期采集样本成为可能;此外,患者的疾病分期、分型、用药情况等信息不能被忽视,现有样本策略和分析方式有待优化,例如,对同一个人不同时期、不同状态(例如患病前后)的尿液样本进行前后对照是一种理想的分析方式,这种方式能够消除个体间差异性的影响,符合个性化、精准化医疗的趋势;在无自身对照样本的情况下,一对多的分析方法能够更好地体现个体与健康群体的差别,辅助未知疾病的诊断和鉴别。尿液大分子的膜保存方式使得临床样本的保存更加简单经济。尿液生物标志物领域研究的进步需要政策和伦理的支持、资金和人力长期持续的投入以及大样本、大数据的辅助。本文综述了尿液生物标志物的重要概念、理论思想、发展历程、研究现状、主要方法和技术以及未来展望等内容,期望能较为全面地展示尿液蛋白质组在生物标志物领域广阔的应用前景。

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核酸适配体在肿瘤免疫治疗中的应用

韩冬梅, 金昊

中国生物化学与分子生物学报. 2022, 38(12): 1586-1592. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.04.1607

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核酸适配体是指通过指数富集的配体系统进化技术(systematic evolution of ligands by exponential enrichment, SELEX)技术得到的一种可以高特异性、高亲和性识别靶标物质的单链DNA或RNA,可以作为靶向性治疗的分子探针。指数富集的配体系统进化技术即SELEX技术是在体外合成一个随机序列的文库,通过4个步骤孵育、分离、回收、扩增即可获得相对应的核酸适配体。通过几十年的发展,如今SELEX技术已成为一种重要的研究手段。核酸适配体具有稳定性强、分子量小、易进行化学合成和修饰、能特异性结合包括从小分子到细胞等靶标,识别范围广等优点,被广泛应用在肿瘤领域。免疫治疗与传统的肿瘤治疗方式不同,它是增强机体自身免疫系统来达到清除体内肿瘤细胞的一种方式,已被临床证明是治疗多种癌症的有效方法,例如针对免疫检查点CTLA4和PD-L1/PD-1的抗体,临床试验取得了成功,这为肿瘤的治疗带来了新的思路方法。目前,相关的免疫治疗药物已经上市应用于临床治疗,但是通过免疫治疗获益的肿瘤患者相对较少且会产生严重的副作用。核酸适配体与免疫相结合,为肿瘤的治疗提供了一种新的研究思路。本文总结了近年来针对免疫系统筛选获得的核酸适配体及其在肿瘤免疫治疗中的应用。

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益生菌的功能基因导入和基因编辑

徐根兴

中国生物化学与分子生物学报. 2022, 38(12): 1593-1603. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.03.1608

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益生菌已经在临床和食品领域应用多年,其安全性和有效性已经获得人们的认可。随着分子生物学技术的发展,采用益生菌作为载体进行基因导入或基因编辑,这些遗传改造的益生菌一部分已经作为新的药品或疫苗进入到临床应用阶段。携带功能基因的益生菌定殖于肠道进行表达和缓慢释放,这类益生菌作为活体药物获得益生菌和功能基因的双重功效,可用于治疗某些疑难病症。携带蛋白质抗原基因的益生菌定殖于肠道进行表达,可诱导肠道黏膜免疫、细胞免疫和体液免疫,这是一条更安全的口服疫苗途径。成簇的规则间隔短回文重复序列(clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR)及其相关蛋白(CRISPR-associated protein,Cas)以其高效与便捷性推动了益生菌基因编辑的发展。这篇综述介绍了CRISPR-Cas9操作系统在益生菌方面的应用。对传统遗传操作较难的益生菌采用CRISPR-Cas9技术进行基因编辑,使其基因敲除和基因突变,基因敲入和基因调控等更为简单、高效和易操作。这些CRISPR/Cas9、CRISPRa和CRISPRi技术在益生菌的基因表达调控和代谢工程等领域具有巨大的应用潜力,例如医药、食品以及工业等相关重要产品的获得。本文总结了益生菌基因导入和基因编辑在生物制品生产中的相关应用,最后对其未来的研究方向进行展望。

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β-拘留蛋白2的活性调控机制

杞萌, 魏伟, 孙妩弋

中国生物化学与分子生物学报. 2022, 38(12): 1604-1611. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.04.1635

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β-拘留蛋白2(β-arrestin2)是arrestins家族的一个成员,广泛表达于全身组织,其不仅可以调节大多数G蛋白偶联受体(G-protein coupled receptors,GPCRs)的脱敏、内化,还能调节多种非GPCRs的内化,或作为支架蛋白质参与MAPK、PI3K/AKT等信号通路。越来越多的研究发现,β-arrestin2在肿瘤、自身免疫性疾病、纤维化疾病、心血管疾病、代谢性疾病等多种疾病进展过程中表达异常,提示其可能在疾病的病理过程中发挥重要的调控作用。β-arrestin2功能的发挥不仅与其在细胞中的表达水平有关,更依赖于对其活性的调控。但对于β-arrestin2的活性如何被调控,以及其活性如何影响其生物学功能的关注较少。近年来,陆续有研究报道了β-arrestin2可发生磷酸化、泛素化、SUMO化、S-亚硝基化等翻译后修饰,探讨了其翻译后修饰的可能位点,并发现翻译后修饰可影响β-arrestin2的细胞定位、调节受体内吞的作用、β-arrestin2与信号分子的相互作用及下游信号通路,对了解β-arrestin2活性调控在细胞中的作用具有重要意义。本文在介绍β-arrestin2的结构特征及其参与的信号转导通路的基础上,对近年来β-arrestin2的翻译后修饰等活性调节机制的研究进展进行综述,以期为以β-arrestin2为可能靶点的药物开发提供参考。

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RNA结合蛋白与巨噬细胞炎症因子表达

付育, 何天柳, 李霓

中国生物化学与分子生物学报. 2022, 38(12): 1612-1620. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.04.1653

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RNA结合蛋白(RNA-binding proteins,RBPs)是转录后基因表达的关键调控因子,参与剪接、出核、翻译和稳定性等RNA代谢调控。RBPs表达或功能异常可导致炎症性疾病、代谢性疾病以及神经系统疾病等多种疾病的发生发展。炎症是机体对外界刺激及损伤的防御性免疫反应。巨噬细胞作为机体重要的免疫细胞,通过快速响应刺激并且释放大量炎症因子,进而调控炎症反应。巨噬细胞中炎症因子的表达受到转录以及转录后水平的调控。其中,RBPs参与大量RNA的转录后调控过程。研究发现,一方面,RBPs直接结合炎症因子mRNA中的顺式作用元件,参与其mRNA稳定性和翻译等过程,例如TTP(tristetraprolin);另一方面,某些RBPs通过参与炎症信号通路中一些关键基因mRNA的稳定性、翻译或选择性剪接调控,进而间接影响炎症因子表达及分泌。例如,剪接因子3A亚基1(splicing factor 3A subunit 1, SF3A1)。本文主要总结RBPs在mRNA稳定性、翻译和选择性剪接不同转录后水平调控巨噬细胞炎症因子表达的作用机制。这些RBPs从不同的层面直接或者间接参与调控炎症因子的表达,有些相互协同,有些相互拮抗,是宏观的、整体的对机体炎症反应的调控。深入探讨RBPs调控巨噬细胞炎症因子以及炎症反应的作用机制,对于从不同角度认识、预防以及治疗炎症性相关疾病,具有重要意义。

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基于G4-配体的DNA模拟酶在生物传感中的发展与应用

戴枫, 陈卓颖, 段晓雷

中国生物化学与分子生物学报. 2022, 38(12): 1621-1629. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.03.1614

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鸟苷酸-四联体DNA (G4 DNA)是由富含串联重复鸟苷酸(G)的DNA或RNA序列形成的G4片层,并堆叠而成一类独特的核酸二级结构。G4 DNA结合多种特异性配体可形成具有催化过氧化氢活性的G4 DNA模拟酶(G4 DNAzyme)。由于G4 DNAzyme存在着序列构成简便灵活、适合多样传感平台检测等特点,其在新型生物传感方法研发、医学检测新技术研究等领域中应用前景广阔。本文主要依据G4 DNA结合配体的不同,对近年来新发展出的G4 DNAzyme进行分类与回顾,归纳为含氯化血红素(hemin)的G4-Hemin DNAzyme与非G4-Hemin DNAzyme。前者是目前G4 DNA模拟酶的研究主流——本文主要归纳了G4-Hemin DNAzyme在金属阳离子、生物小分子及生物大分子的检测分析方向上所取得的重要研究进展,并阐述其在生物传感领域的影响和优势;后者中的配体则主要包括金属阳离子N-甲基吗啡啉(4-methylmorpholine,NMM)、硫磺素T(thioflavin T,ThT)及新型金属配体(Cu²⁺＼Ce^{3 +})等。本文归纳其构成多样的G4 DNAzyme在生物传感领域、医学检测方向的最新研究进展与应用实例。全文最后对G4 DNAzyme的未来研究方向,以及进一步提高其催化检测灵敏度和准确性的积极作用提出展望。

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微生物源脂肽的生物合成和分子调控

刘伟, 李英, 杜春梅

中国生物化学与分子生物学报. 2022, 38(12): 1630-1639. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.05.1571

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微生物源脂肽具有抑制真菌和细菌的生长、抗病毒和抗肿瘤等多种生物活性,在农业生物防治、临床医疗、环境治理等多种领域具有巨大的应用潜力。然而,低产量一直是影响其推广应用的瓶颈。深入了解脂肽合成的关键因素和调控策略对于提高其产量和纯度至关重要。本文概括了3大家族脂肽surfactin、fengycin和iturin的结构、功能及应用前景,介绍了NRPS和NRPS-PKS两种合成系统的结构域和功能,阐释了脂肽生物合成过程中侧链脂肪酸的合成、脂肪酸的活化及与氨基酸的连接、肽链的延伸和环化三个阶段的模块组装和酶催化活动,以及三大家族脂肽合成操纵子开放阅读框的组成;总结了导入或缺失关键基因、定点突变、模块替换、强启动子替换、修饰前体路径等多种遗传操作对脂肽产量的影响,以及群体感应肽信息素、sigma因子等全局调控因子对脂肽合成基因表达的调节。指出利用多组学联用深入探讨脂肽合成的全局分子调控机制和加强结构域蛋白互作和分子动力学研究是提高脂肽产量和纯度以及创造新脂肽的理论基础,提出了利用基因组装和编辑等合成生物学方法及代谢工程技术提高脂肽产量和挖掘新型脂肽靶向性的可能途径,为推进脂肽的生产和应用进程提供科学参考。

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核不均一核糖核蛋白R基因沉默抑制非小细胞肺癌细胞恶性转化

刘玲玲, 苟铉婧, 桂书琴, 何小凤, 王琴容, 谢渊, 赵艳, 周建奖

中国生物化学与分子生物学报. 2022, 38(12): 1640-1650. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.08.1305

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核不均一核糖核蛋白R(hnRNPR)是一种与mRNA生物学功能密切相关的RNA结合蛋白质,与多种肿瘤细胞的恶性转化相关。然而,在非小细胞肺癌(NSCLC)中的作用机制尚不清楚。本研究通过检索公共数据库发现,hnRNPR蛋白主要在肺癌细胞核中表达,hnRNPR mRNA在非小细胞肺癌组织中高表达,并且与肺腺癌患者的生存率呈负相关;hnRNPR的表达与非小细胞肺癌患者的性别、T分期显著相关(P<0.05)。构建hnRNPR基因沉默的非小细胞肺癌稳定细胞株,检测细胞功能变化,结果显示,hnRNPR基因沉默抑制了细胞增殖、迁移和侵袭能力以及上皮-间质转化(EMT),并将细胞周期阻滞在G₁期(P＜0.01)。生物信息学分析显示,非小细胞肺癌中hnRNPR基因与9 310个基因的表达正相关(皮尔逊相关系数>0,P<0.05),与10 680个基因的表达负相关(皮尔逊相关系数<0,P<0.05)。综上所述,hnRNPR在非小细胞肺癌中高表达,可能作为剪接体的组分,通过调节相关基因的表达,促进了NSCLC细胞的恶性转化。

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解纤维梭菌纤维小体黏附域与锚定域相互作用的差异性

刘娜, 闫治华, 申哲伟, 许成钢

中国生物化学与分子生物学报. 2022, 38(12): 1651-1660. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.10.1262

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黏附域(cohesin)与锚定域(dockerin)的相互作用是纤维素酶复合体-纤维小体(cellulosome)组装的基础,该作用是自然界已知最强的相互作用力之一。为解析纤维小体的装配机制,本研究以解纤维梭菌(Ruminiclostridium cellulolyticum)纤维小体为研究对象,通过Pull-down和等温滴定量热(ITC)的方法,分析并比较不同簇的3个黏附域与7个锚定域之间的相互作用。结果表明,不同簇黏附域与锚定域的相互作用具有显著差异。其中,Coh1与Doc-0729的相互作用最强,K_a为10⁸M^-1,Coh7与Doc-0729、0931作用力强,K_a为10⁷M^-1,而Coh8 与Doc-0931、1656、0752作用强,K_a也达到10⁷M^-1。总之,Doc-0729、0931、1656与3个Coh的结合力均较高。本研究揭示了纤维小体黏附域与锚定域的组装具有偏爱性,这为人工纤维小体的设计和装配奠定了理论基础。

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Akt1K64/276与SUMO1结合激活ERK1/2-Elk1-BDNF信号通路

孟利, 杜彩萍

中国生物化学与分子生物学报. 2022, 38(12): 1661-1670. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.11.1322

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本研究主要从蛋白质结构分析Akt1 SUMO化的位点及位点的突变对其结构与功能的影响。采用多种软件分析Akt1 SUMO化位点和Akt1野生型(Akt1wt)及Akt1K64/276R的理化性质、亲/疏水性及二/三级结构;分析结果显示,Akt1K64/276R较Akt1wt,亲/疏水性未改变,α-螺旋和β-折叠都有少量的不同。三级结构分析显示,与野生型组相比,Akt1K64R氢键增多。以Myc-Akt1wt-pcDNA3.1为模板,采用PCR定点突变技术扩增出Myc-Akt1K64/276R。DNA序列分析结果显示,Myc-Akt1K64/276R基因序列编码赖氨酸(K)的密码子AAG被成功突变为精氨酸(R)密码子AGG。免疫沉淀和免疫印迹结果显示,不共转PIAS3,Akt1 也能与SUMO1结合;Myc-Akt1wt和Myc-Akt1K64/276R均可在HEK293细胞中高效表达;转染Myc-Akt1K64/276R组SUMO化水平降低了70%左右(P<0.05)。免疫印迹结果显示,在小鼠海马神经细胞HT22中,Myc-Akt1wt 组ERK1/2磷酸化水平及BDNF蛋白水平是突变组的约1.5倍(P<0.05);野生型组p-Elk1是突变体组的2倍(P<0.05),而mTOR、P70S6K、4E-BP1的表达及磷酸化均无显著改变。以上结果表明,Akt1中K64/276的突变对蛋白质结构和表达未见影响,仅引起Akt1 SUMO化降低及下游ERK1/2-Elk1-BDNF信号通路的抑制。

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早幼粒细胞诱导凋亡过程中Bcl-2动态平衡表达

肖亦舒, 梁俊杰, 许兰, 刘春亚, 李冬娜, 任立成

中国生物化学与分子生物学报. 2022, 38(12): 1671-1680. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.11.1236

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细胞凋亡机制的探索对于急性早幼粒细胞白血病治疗至关重要。B细胞淋巴瘤-2(B-cell lymphoma-2,Bcl-2)基因家族是调控细胞凋亡的关键基因。拮抗和促进细胞凋亡的动态平衡决定细胞的命运。本研究通过对凋亡相关基因的表达水平与细胞生长趋势的分析表明,高三尖杉酯碱与全反式维甲酸联合处理细胞可以更有效地促进早幼粒细胞凋亡(P<0.05)。随着药物浓度变化,Bcl-2与相关基因的表达呈现先升高后降低的趋势(P<0.05)。低浓度药物处理时,抗凋亡蛋白质Bcl-2表达升高,阻止细胞凋亡(P<0.05)。随药物浓度的升高,Bcl-2表达降低,细胞凋亡率提高,进入深度凋亡期(P<0.05)。荧光显微镜观察与流式细胞术的方法验证了细胞凋亡的情况。本研究进一步阐明了高三尖杉酯碱联合全反式维甲酸诱导早幼粒细胞凋亡过程中,Bcl-2及细胞凋亡与增殖的相关基因表达水平的变化与分子机制,为深入探索药物联合诱导凋亡提供可靠支持,为临床治疗做出基础理论的补充。

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野猪DHX36解旋酶酶学特性及保守性分析

徐思颖, 郭海磊, 奚绪光

中国生物化学与分子生物学报. 2022, 38(12): 1681-1693. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.09.1289

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DHX36解旋酶(DEAH-box helicase 36)在生物体内广泛存在,可作为外源核酸传感器广泛参与机体免疫反应,因其对G-四链体具有高度亲和性和解旋活性而备受关注。目前已报道了3个物种DHX36解旋酶的三维结构,但其酶学活性的保守性研究鲜见报道。本文以哺乳动物野猪(Sus scrofa)DHX36解旋酶(SsDHX36)为研究对象,通过生物化学与生物物理研究技术系统研究了其酶学性质,并对比其与低等无脊椎动物黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)DHX36解旋酶(DmDHX36)的活性,探究DHX36在物种间的功能保守性。本研究通过原核表达系统,分离纯化得到了纯度大于95%的SsDHX36解旋酶;利用荧光偏振和快速停留技术得到SsDHX36的最佳酶学反应条件,发现SsDHX36对G4 DNA具有平行构型的亲和选择性,对富含鸟嘌呤的ssDNA具有结合和解旋的底物偏好性;结合单分子荧光共振能量转移技术对SsDHX36和DmDHX36进行活性比较,发现两者与G4 DNA结合的构型选择性和对富含鸟嘌呤DNA的底物偏好性是保守的。但两者对不同序列长度ssDNA的亲和性差异显著,SsDHX36受序列长度影响较大且亲和力随序列长度的增加而增强,而DmDHX36则完全相反。本文克隆纯化了SsDHX36解旋酶并研究了其酶学活性,着重分析了SsDHX36和DmDHX36的功能保守性,为理解DHX36的保守功能机制,探究基于DHX36与富含鸟嘌呤序列互作的免疫反应酶学活性基础和靶向药物设计提供了理论与实验基础。

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人工纤维小体骨架蛋白的分子设计与自组装

闫治华, 刘娜, 刘远声, 许成钢

中国生物化学与分子生物学报. 2022, 38(12): 1694-1702. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.10.1327

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纤维小体是厌氧微生物分泌的能够高效降解木质纤维素的一种多酶复合体。其骨架蛋白质的大量重组合成是人工纤维小体构建的关键。为了构建全长的结构复杂的能招募大量酶亚基的骨架蛋白质,本研究对解纤维梭菌Ruminiclostridum cellulolyticum骨架蛋白CipC进行分子模块化设计,并分别与肽-蛋白质共价偶联系统SpyTag/SpyCatcher和SnoopTag/SnoopCatcher融合表达。然后分别通过非固定化和固定化组装策略对人工纤维小体骨架蛋白质进行了初步组装。结果显示,SpyTag和SpyCatcher、SnoopTag和SnoopCatcher之间自发形成稳定的共价异肽键,而且SpyTag和SnoopCatcher,SnoopTag和SpyCacther之间无交叉反应。最终成功组装出含有不同数量黏附域的骨架蛋白质,实现骨架蛋白链的延伸。本研究为构建结构更复杂、活性更高的人工纤维小体提供了新的设计思路并奠定了其技术基础。

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miR160a与其靶基因在西瓜嫁接苗中参与抵御低温胁迫

李严曼, 蔡秀秀, 朱磊, 李胜利, 马长生, 王永, 穆瑞霞, 孙守如

中国生物化学与分子生物学报. 2022, 38(12): 1703-1713. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.10.1244

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miR160在许多研究中被报道靶向生长素响应因子(ARF)并参与植物的生长发育,但其在葫芦科作物以及嫁接西瓜耐冷性中的调控机制尚不清晰。本研究利用生物信息学技术对miR160a进行了保守性分析、候选靶基因ARF的预测及验证、结合位点分析以及ARF基因家族的进化分析。本文以西瓜(Citrullus lanatus )为接穗材料,分别以印度南瓜(Cucurbita maxima )、中国南瓜(Cucurbita moschata )和美洲南瓜(Cucurbita pepo) 作为嫁接的砧木材料,以C6实生苗为对照,通过8^oC低温处理7 d后统计冷害指数,检测不同组织中miR160a和靶基因ARF的表达情况来探究嫁接西瓜miR160a与其靶基因在抵御低温胁迫中的调控作用。结果表明:嫁接显著提高了西瓜植株的抗冷性,影响了miR160a和其ARF靶基因的表达,并且miR160a与其靶基因整体上呈现负向调控的模式来参与嫁接西瓜抵御低温胁迫的过程。本文为今后深入研究嫁接耐冷体系提供了新的参考依据和研究基础。

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小鼠正常黑素细胞和小鼠B16黑素瘤细胞的环状RNAs表达谱

魏希扬, 汪郑州, 姬凯元

中国生物化学与分子生物学报. 2022, 38(12): 1714-1725. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.10.1233

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黑素瘤是一种多发于皮肤的恶性肿瘤,因其侵袭性强,预后差等特点一直是科研人员关注的热点。环状RNAs(circRNAs)是一种新型内源性非编码RNA,广泛参与动物生长发育、细胞分化和信号转导等生理过程,但circRNAs在黑素瘤细胞内的分子机制尚未被充分解析。本研究以小鼠(C57BL/6J)正常黑素细胞及B16黑素瘤细胞为研究对象,采用二代测序技术分析两种细胞间circRNAs表达特性。测序结果显示,小鼠正常黑素细胞和黑素瘤细胞中共有851个circRNAs,其中195个差异表达circRNAs(DECs)。GO及KEGG数据库注释发现,DECs的来源基因主要参与细胞周期(cell cycle)、紧密结合(tight junction)、Rap1 信号通路(Rap1 signaling pathway)、TGF-beta 信号通路(TGF-beta signaling pathway)等与细胞增殖、迁移相关的信号通路;探究发现,黑素瘤细胞中显著性高表达的circE2F5(circ-3:14578602|14606309)通过上调E2F5的表达促进黑素瘤细胞增殖。circRNA靶基因预测发现,73个DECs 存在miRNA的结合位点,多个潜在靶向miRNAs参与黑素细胞增殖和迁移等过程。本研究通过对DECs来源基因功能注释、DECs靶向miRNAs预测,获得多个与黑素瘤细胞增殖和迁移相关的DECs,期望为黑素瘤研究提供新的见解。

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缺氧诱导因子-1α调节叉头框蛋白1表达促进大鼠外周血间充质干细胞缺氧存活

刘朝云, 叶嘉豪, 彭钊, 熊磊, 张少衡

中国生物化学与分子生物学报. 2022, 38(12): 1726-1735. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.11.1371

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间充质干细胞(mesenchymal stem cells, MSCs)是再生医学中临床使用最多的干细胞之一。外周血间充质干细胞(peripheral blood mesenchymal stem cells, PBMSCs)以其获取简便、创伤小和具有多向分化能力等优势,在人类缺血性疾病的治疗方面具有重要应用前景。但尚未建立在缺氧环境下,使PBMSCs高存活和高扩增培养方法。本研究旨在探讨HIF-1α(hypoxia-inducible factor -1α, HIF-1α)通过调节叉头框蛋白1(forkhead box C1, FoxC1)表达,促进PBMSCs缺氧存活和扩增的作用。采取SD大鼠外周血,分离出单个核细胞(mononuclear cells, MNCs),培养第3代后得到MSCs,随机将细胞进行以下3种处理,并分组:未处理组(Control, CON)、HIF-1α激动剂组(dimethyloxallyl glycine, DMOG,0.1 mmol/L,DMOG组)和HIF-1α抑制剂组(BAY87-2243,50 nmol/L,BAY组),进行缺氧培养PBMSCs,观察各组不同时间点(1 h、10 h、20 h、30 h、40 h、50 h、60 h、70 h、80 h)PBMSCs凋亡和增殖情况。应用qRT-PCR和Western 印迹观察细胞FoxC1表达情况,及抗凋亡分子Bcl2和凋亡信号分子Bax和胱天蛋白酶3(caspase3)表达情况。MNCs经过3代培养后,可得到纯度较高的PBMSCs。但是,这些细胞在体外缺氧培养30 h即发生凋亡,但经HIF-1α激动剂DMOG能抑制其凋亡,能使PBMSCs缺氧延长到60 h以上。与CON组比较,DMOG处理使DMOG组PBMSCs活力升高2.6倍(P<0.001),细胞老化率(SA-β-gal阳性细胞百分率)降低70.1%(P<0.001),细胞凋亡率(Annexin V+PI+细胞百分率)减少64.6%(P<0.001)。加入HIF-1α抑制剂BAY87-2243则引起相反的变化:培养20 h后细胞增殖能力明显减弱,与CON组比较,BAY组细胞活力明显下降(P<0.001),老化率增加35.6%(P<0.001),细胞凋亡率增加38.1%(P<0.001)。进一步研究发现,DMOG可上调HIF-1α表达,促进FoxC1表达(DMOG组较CON组升高2.3倍,P<0.001),上调抗凋亡蛋白Bcl2(DMOG组较CON组升高3.8倍,P<0.001)、下调凋亡蛋白Bax和胱天蛋白酶3表达(各下降86.5%和85.0%,均P<0.001),而加入BAY87-2243显著降低HIF-1α、FoxC1和Bcl2表达,上调Bax和胱天蛋白酶3表达(与CON组比较,均P<0.001)。由此可见,HIF-1α-FoxC1是影响MSCs缺氧存活和增殖的重要信号途径,这有助于提高PBMSCs在缺氧环境中存活和扩增。

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生物化学课程“四化”形成性考核体系的构建与实践

赵长江, 张海燕, 杨辉

中国生物化学与分子生物学报. 2022, 38(12): 1736-1742. https://doi.org/10.13865/j.cnki.cjbmb.2022.09.1321

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课程考核是评价课程教与学效果的重要方式,在人才培养过程中发挥了指挥棒的作用。本文针对目前我国高等院校课程考核普遍存在的主要问题,以生物类专业基础课程“生物化学”为载体,通过文献研究、调查反馈和实践检验等方法,探索构建并实践“四化”形成性考核体系。其中考核主体的扩大化在主体范畴和考核载体两层面进行构建,考核过程的动态化在过程节点和反馈时效两个层面进行构建,考核内容的生态化在面向个体和群体两个维度进行构建,考核方式的多元化在考核形式、考核方法和计分方式三个层面进行构建。经过我校6个专业的6轮优化实践,对学生的学习和教师的教学均产生显著促进作用。

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作者索引

中国生物化学与分子生物学报. 2022, 38(12): 1743-1746.

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征稿简则（2022年修订）

中国生物化学与分子生物学报. 2022, 38(12): 1747-1748.

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