• 2011年第38卷第8期文章目次
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    • >综述与专论
    • 来源于tRNA的小分子RNA——降解碎片还是新的调控分子

      2011, 38(8):681-687.

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      摘要:具有经典三叶草结构的tRNA作为细胞蛋白质合成机器的重要元件,已经拥有几十年深入细致的研究历史.但是,对于其功能的认识远没有止境,尤其在其作为潜在的基因表达调控分子前体的功能目前正逐渐被人们认识.最新的多项研究结果表明,在多种细胞系中通过高通量测序发现某种来源于tRNA的小片段RNA,这些剪切产物被认为与多种microRNA加工体系关键分子(如Dicer、Ago家族中的蛋白质)具有相互作用的能力.同时,报告基因检测系统的研究结果也暗示,这些小片段RNA具有类似microRNA的潜在调控功能,可能在细胞应对外界环境刺激时发挥重要的调节作用.如其具体的作用机制能够被更多的实验结果阐明,将极大地扩展我们对于非编码RNA调控功能的认识.

    • Gamma神经振荡产生机制及其功能研究进展

      2011, 38(8):688-693.

      摘要 (5860) HTML (125) PDF 0.00 Byte (10513) 评论 (0) 收藏

      摘要:Gamma神经振荡的频率在30~100 Hz之间,存在于动物和人类大脑的多个区域,如丘脑、体感皮层以及海马等部位,在各个尺度水平上都可被检测到.抑制性中间神经元组成的神经网络是产生此高频节律性活动的主要条件之一.皮层的gamma神经振荡与丘脑-皮层系统有关.Gamma神经振荡具有易化突触可塑性和调节神经网络的作用,主要参与感觉特征绑定、选择性注意以及记忆等高级功能.

    • 场景的一致性效应及其机制

      2011, 38(8):694-701.

      摘要 (4938) HTML (114) PDF 0.00 Byte (5686) 评论 (0) 收藏

      摘要:有关场景一致性效应的研究发现,人们对与背景语义一致的前景物体的命名、分类、搜索和再认等都快于与背景不一致的物体.和与情境一致的物体相比,与情境不一致的物体在中央顶区等部位,会诱发一个幅度更大的负波 (N390).旁海马皮层/旁海马位置区(PHC/PPA)和压部后皮层(RSC)是负责场景加工的重要脑区.场景一致性效应的时间进程可能首先由低空间分辨率(LSF)信息激活眶额皮层(OFC)(130 ms左右)、PHC/PPA和RSC,之后LSF信息与高空间分辨率(HSF)信息在颞叶进行整合.在诸多理论模型中,情境促进模型从生理角度对一致性效应作了较充分的解释.

    • >Perspectives
    • 中国神经科学十年进程

      2011, 38(8):702-705.

      摘要 (3354) HTML (133) PDF 0.00 Byte (3692) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了迎接21世纪的挑战,推动我国神经科学基础研究的快速发展,中国科学院于1999 年底在上海成立了中国科学院神经科学研究所(下简称上海神经所).经过十余年的发展,上海神经所取得了突出的成就,跻身国际水平研究所行列,为我国神经科学发展做出了重要贡献.在2009年上海神经所建立10周年之际,上海神经所的专家以“Neuroscience in China 2000-2009”为主题在《中国科学C辑·生命科学》(Sci China Ser C-Life Sci)2010年第三期发表了12篇综述文章,对中国神经科学领域过去的10年所取得的成就进行了综述,并对今后的学科发展进行了展望.这12篇综述文章涵盖了神经科学领域中发育神经科学、细胞分子神经科学、神经疾病的机制以及系统与计算神经科学等方面的研究内容[1]. 神经元的迁移(neuronal migration)和轴突导向(axon guidance)是神经系统发育的两个重要过程,具有相同的细胞生物学和生物化学机制[2-3].为了形成功能神经回路,神经元需要迁移到特定区域,并通过轴突导向找到正确的靶位,并与之形成突触.突触是介导神经元之间信息传递的非常特殊的结构,是神经系统完成各种功能包括学习记忆的物质基础[4].来自上海神经所的Yuan X B[5]在其所写的综述Axon guidance and neuronal migration research in China中介绍了中国科学家在轴突导向和神经元迁移取得的重要进展,特别强调了中国科学家在研究轴突导向的分子机制中所独创的实验方法,如单个神经元对局部导向因子反应的评价系统等.Luo Z G[6]在Synapse formation and remodeling中综述了国内突触发育的研究进展,并指出阐明突触发育的神经机制需要结合先进的成像技术以及遗传和生化方法.突触可塑性被认为是高级认知功能的细胞基础.Zhang X H和Poo M M[7]在Progress in neural plasticity一文中重点介绍了国内从突触可塑性、神经元与胶质细胞的通讯直至神经回路的可塑性等方面的重要发现.这3篇综述使读者对大陆、香港和台湾的多家科研单位相关实验室在突触形成、发育及其功能研究方面有一个整体的了解. 中枢神经系统中的神经胶质细胞具有不同的形态和生理特征,一直被认为主要是起被动支撑和营养神经元的作用[8].Duan S M[9]在Progress in glial cell studies in some laboratories in China一文中主要介绍了上海神经所在神经元与胶质细胞之间互作机制方面的研究进展.这些最新的研究结果扩展了我们的知识,强有力地证明神经胶质细胞主动参与了各种脑功能.此外该文概述了复旦大学神经生物学研究所、北京大学神经科学研究所、第二军医大学等单位相关实验室在神经胶质细胞与神经病理痛、胶质细胞损伤与凋亡等方面的工作[10-11].这些工作表明,胶质细胞在神经系统各种疾病中扮演着重要的角色.神经干细胞(neural stem cells, NSCs)是一类具有多潜能的干细胞,可以分化成神经元或是神经胶质细胞.Jiao J W[12]在综述Embryonic and adult neural stem cell research in China中介绍了国内在神经干细胞的发育调控及其在神经发生中功能研究所取得的重要进展.分子神经科学中对离子通道的研究是中国神经科学最活跃的领域之一.对离子通道的研究涉及神经元的各种功能,包括神经元的存活.Wang Y Z和Xu T L[13]在Ion channels in neuronal survival一文中介绍了上海神经所、徐州医学院和南方医科大学等单位相关实验室的工作,特别强调了Ca2+离子通道对神经元存活的截然相反的作用,对有关研究者很有启发. 神经退行性疾病(neurodegenerative disorders)是一类以中枢神经系统神经元进行性死亡为主要特征的脑疾病,其中阿尔茨海默病(AD)和帕金森病(PD)已经成为老年社会的常见病,给社会和家庭都造成了沉重的负担[14].神经退行性疾病的发病机制目前尚不清楚,存在着多种假说[15].因此揭示这类疾病的发病机制,将有利于找到早期有效的诊断与治疗方法[16].Zhou J W[14]在Recent progress in neurodegenerative disorder research in China”一文中,综述了国内科研单位(上海神经所、中南大学湘雅医学院、中国科学院生物物理研究所、中国科技大学、华中科技大学、北京大学神经科学研究所,北京宣武医院等)相关实验室在神经退行性疾病研究方面的最新进展,内容涉及确定中国人群中常染色体隐性遗传性早发型帕金森综合征的遗传特征,tau蛋白的功能、蛋白聚集的分子机制、确定AD诊断的生物标记以及潜在神经保护活性的蛋白质等. 在神经系统疾病方面,痛觉研究也是神经科学中的重要研究领域.中国科学家除了传统的痛通路的结构、神经化学和神经生理学研究,还开展了痛觉的脊髓感觉传入和大脑认知处理的细胞分子机制,以及针灸镇痛机制的研究[17].Zhang X[17]在Pain research in China一文中从初级感觉神经元的痛觉传递、急性和炎症痛的机制、神经病理痛的机制、脑内痛觉信息传递和针灸镇痛的机制5个方面介绍了国内相关单位(包括上海神经所,中国科学院生物化学与细胞生物学研究所,北京大学神经科学研究所、复旦大学神经生物学研究生物化学与细胞生物学研究所,第四军医大学等)实验室有关痛研究的进展,其中北京大学神经科学研究所在针灸镇痛的机制与应用研究方面具有中国特色和系统创新 性[18-19]. 视觉神经科学在中国科学院具有非常好的研究基础.过去的10年间,中国科学家在中枢视觉通路的信息处理[20-24]、视觉特征捆绑[25]、视觉感知学 习[26-27]、视觉系统相关疾病[28]等方面取得了丰硕的科研成果,Yao H等[29]在综述Visual neuroscience research in China中系统地介绍了上海神经所以及其他研究所(中国科学院生物物理研究所等)和大学(中国科技大学,复旦大学和北京师范大学等)的相关实验室在视觉神经科学研究中概况和进展,值得阅读.在视觉神经科学研究中,果蝇也是一个很好的模型动物,它与哺乳动物在视觉认知的遗传、细胞分子以及行为层次上存在相似的特征.借助果蝇丰富的分子遗传学工具,揭示果蝇视觉认知的神经机制,将为我们理解高等哺乳动物的认知功能提供实验基础.Guo A K等在Research progress on Drosophila visual cognition in China一文中重点介绍了国内在果蝇视觉认知方面的重要进展[30].计算神经科学的目标就是使用和开发数学模型与方法来阐明脑功能[31].计算神经科学是一个多学科高度交叉的领域,依赖于实验神经科学、人工智能、机器人、计算视觉、信息科学和机器学习[32-33].上海神经所的Wu S和上海交通大学的Liang P J在Computational neuroscience in China一文中介绍了中国计算神经科学发展的历史,以及10年间上海神经所和上海交通大学相关实验室取得的成果[31]. 综观该期的12篇综述,使我们对中国神经科学在过去10年(2000~2009年)的发展有了全面的了解.展望未来的10年,良好的开端预示着中国神经科学进入了发展的黄金期[34-36].正如蒲慕明 先生指出的“对神经科学不断增加的科研经费投入、大量在海外经过系统训练的优秀科研人员回国以及多种渠道的国际学术交流”营造了国内良好的科研环境,推动中国神经科学进入了一个新的发展阶段[1].

    • >研究快报
    • 内质网蛋白44(ERp44)通过1, 4, 5-三磷酸肌醇受体介导基因转录

      2011, 38(8):706-712.

      摘要 (4841) HTML (178) PDF 0.00 Byte (4782) 评论 (0) 收藏

      摘要:细胞核内钙离子浓度的增加可以引起包括钙离子激活的基因转录在内的很多生理功能.运用Western blot、免疫荧光、实时定量聚合酶链反应、钙成像以及外源三磷酸腺苷刺激细胞释放钙离子等试验方法,发现1, 4, 5-三磷酸肌醇受体和内质网蛋白44(ERp44)在内质网和核膜上都有很好的共定位.外源三磷酸腺苷可以通过1, 4, 5-三磷酸肌醇受体刺激核内钙瞬变并磷酸化环磷酸腺苷反应原件结合蛋白(CREB)、刺激原癌基因c-Myc的表达.但是,这些功能都能被1, 4, 5-三磷酸肌醇受体抑制剂2-氨乙氧基二苯酯硼酸(2-APB)和过表达内质网蛋白44(ERp44)所抑制.这些结果均提示在子宫颈癌HeLa细胞中内质网蛋白44(ERp44)通过1, 4, 5-三磷酸肌醇受体而介导基因转录.

    • >研究报告
    • 人NPCEDRG基因启动子的克隆及CCAAT/NFY结合位点初步分析

      2011, 38(8):713-723.

      摘要 (3764) HTML (12) PDF 0.00 Byte (5455) 评论 (0) 收藏

      摘要:NPCEDRG基因是采用基因定位候选克隆策略获得的一个鼻咽癌候选抑瘤基因.NPCEDRG在鼻咽癌细胞和组织中表达下调,重新恢复NPCEDRG基因在CNE2细胞系的表达,可部分逆转CNE2 的恶性表型.为揭示NPCEDRG基因在鼻咽癌细胞和组织中表达下调的分子机制,联合应用生物信息学和报告基因载体系统分析方法对NPCEDRG基因启动子区进行克隆及功能分析,系统发育进化足迹分析结果表明,NPCEDRG基因5′端调控区-180~+235 bp区间在脊椎动物中高度保守,该保守区域中存在包括CCAAT/NFY、STAT1和SP1等转录因子结合位点.构建Luc和/或EGFP报告基因表达载体并检测其启动子活性,-146~-8 bp区域有较强的启动子活性,电泳迁移阻滞分析实验(EMSA)提示,CCAAT/NFY转录因子结合位点是NPCEDRG基因的转录调控元件.因此,研究确定-146~-8 bp区域是NPCEDRG基因核心启动子区域且启动子核心元件CCAAT/NFY可能参与NPCEDRG基因的转录调控.

    • 非转座子载体介导的转基因家蚕表达hIL-28A

      2011, 38(8):724-729.

      摘要 (4718) HTML (99) PDF 0.00 Byte (5384) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探讨非转座子载体介导转基因家蚕表达外源基因的可能性,将hIL-28A克隆进昆虫细胞表达载体pIZT/V5-His,构建了重组载体pIZT/V5-His-hIL-28A.利用精子介导法将该重组载体导入家蚕卵,通过绿色荧光筛选并结合PCR、DNA杂交等分子鉴定,证实成功获得了转基因家蚕.Western blotting结果显示,转基因家蚕表达重组hIL-28A的分子质量为25 ku,ELISA检测结果显示,hIL-28A在G3代转基因蚕、后部丝腺、脂肪组织冻干粉中的含量分别为0.198、0.320和0.238 ng/g.表明通过非转座子载体介导可以将外源基因导入家蚕基因组并实现外源基因的表达.

    • MK基因对小鼠子宫基质细胞蜕膜化进程的影响

      2011, 38(8):730-736.

      摘要 (4044) HTML (32) PDF 0.00 Byte (5303) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探索肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体(TNF related apoptosis inducing ligand,TRAIL)的死亡受体(mouse killer,MK)对小鼠子宫基质细胞蜕膜化进程的影响,构建MK基因过表达和siRNA干扰重组腺病毒.原代培养的小鼠子宫基质细胞感染MK过表达或者干扰重组腺病毒并诱导蜕膜化,72 h后用免疫细胞化学与流式细胞术分别检测蜕膜细胞的标志物催乳素(prolactin,PRL)与蜕膜细胞凋亡率的变化情况.妊娠d4小鼠子宫角注射MK重组腺病毒,观察胚胎植入点的数量变化.实验结果表明,与对照组相比,在诱导的蜕膜细胞中过表达MK使得催乳素的含量显著降低(P < 0.05),同时,蜕膜细胞的凋亡率明显升高(P < 0.05),而siRNA干扰之后催乳素的含量显著升高,凋亡率明显下降(P < 0.05),但是,宫角注射MK基因过表达和siRNA干扰重组腺病毒之后,胚胎植入数量均显著减少(P < 0.01).提示MK基因通过参与小鼠子宫内膜基质细胞的蜕膜化进程,调节蜕膜细胞增殖与凋亡之间的平衡从而影响胚胎的植入.

    • 慢病毒介导的RNA干扰ppGalNAc-T2基因表达抑制Jurkat细胞增殖和迁移

      2011, 38(8):737-743.

      摘要 (3975) HTML (12) PDF 0.00 Byte (4410) 评论 (0) 收藏

      摘要:在肿瘤中,黏蛋白O-糖基化有着重要的生物学功能.控制O-糖基化起始合成的是多肽∶N-乙酰氨基半乳糖转移酶家族,研究该酶家族对阐明O-糖基化在肿瘤中的作用机制有重要的意义.探讨了靶向干扰ppGalNAc-T2基因表达对白血病Jurkat细胞株增殖及迁移的影响.首先合成ppGalNAc-T2特异shRNA干扰及对照序列,将其连接至慢病毒干扰载体YH1;重组载体经双酶切、测序鉴定正确后与包装质粒共转染293T细胞,获得的病毒颗粒经过滤纯化后感染Jurkat细胞,流式细胞分选仪进行细胞分选以获得ppGalNAc-T2基因稳定干扰表达的Jurkat细胞,然后使用RT-PCR和Western blot方法对各组别细胞中ppGalNAc-T2基因表达情况进行分析,以确定ppGalNAc-T2基因表达被有效干扰;进一步利用MTT实验和Transwell实验分析ppGalNAc-T2基因干扰表达对Jurkat细胞增殖及迁移的影响.结果表明,成功构建了靶向干扰ppGalNAc-T2基因表达的慢病毒载体,感染Jurkat细胞后能稳定干扰ppGalNAc-T2基因表达.MTT和Transwell实验研究发现,下调ppGalNAc-T2基因表达对Jurkat细胞增殖和迁移有抑制作用.

    • miR-133b可能通过调控foxO1的表达影响小鼠B细胞发育

      2011, 38(8):744-750.

      摘要 (3736) HTML (82) PDF 0.00 Byte (5089) 评论 (0) 收藏

      摘要:microRNAs (miRNAs)是一类具有转录后调控作用的非编码RNA,在发育、细胞增殖、凋亡及肿瘤发生等多种生理和病理过程中发挥重要作用.为全面了解小鼠B细胞中miRNAs的表达模式,利用流式细胞仪(FACS)分选处于不同发育时期的B细胞,采用TaqMan®低密度芯片对其进行检测,筛选到pre-B阶段9个miRNAs表达量显著上调.将筛选出的miRNAs进行靶基因预测,并对预测靶基因进行功能聚类和通路分析,发现约4%的基因参与免疫系统过程,包括Bcl2、Kit等.选取foxO1与miR-19b、miR-142-3p、miR-106b、miR-182及miR-133b进行初步功能验证,双荧光素酶报告系统及Western blot检测结果均显示,miR-133b可直接作用于foxO1 3′UTR从而降低foxO1的表达.结合人类和小鼠B细胞中foxO1的表达情况分析,其表达模式同miR-133b表达模式呈负相关,说明miR-133b可能参与了B细胞发育过程中foxO1的表达调控过程.

    • 玉米黑粉菌CYP51稀有密码子和mRNA二级结构分析及与杀菌剂戊唑醇分子对接

      2011, 38(8):751-758.

      摘要 (4291) HTML (59) PDF 0.00 Byte (5462) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过截短玉米黑粉菌CYP51(P450-14DM,UmCYP51)基因(去除编码跨膜区部分)和选取不同的表达载体,构建了9种重组表达质粒,在大肠杆菌中进行UmCYP51基因的表达,发现只有BL21(DE3)/pET32-Um-35重组表达工程菌获得了表达.对稀有密码子和mRNA翻译起始区二级结构进行分析,结果表明稀有密码子和 mRNA 翻译起始区二级结构对UmCYP51蛋白的表达都有影响.适用于稀有密码子表达的菌株 Rosetta(DE3)不利于UmCYP51蛋白的表达;同时只有翻译起始区二级结构自由能值最低的重组载体pET32-Um-35可以表达.为了设计以UmCYP51为靶标的新型抗真菌抑制剂,基于最新解析的真核生物人类的CYP51晶体结构,利用同源模建的方法构建了UmCYP51的三维结构并进行了分子动力学模拟优化.通过与商品化杀菌剂戊唑醇进行分子对接获得了此类抑制剂与UmCYP51的理论结合方式,阐述了戊唑醇分子的杀菌机理,为开发新型的抗真菌抑制剂奠定了基础.

    • >技术与方法
    • 酶反应速率方程的普适形式

      2011, 38(8):759-767.

      摘要 (5516) HTML (42) PDF 0.00 Byte (7029) 评论 (0) 收藏

      摘要:酶反应速率方程的普适形式是应用于相互关联的大规模代谢途径动力学建模的重要方法.把酶反应速率方程写成Michaelis-Menten-King-Altman方程形式可以使得动力学参数(或函数)容易与数据库中的实验数据相接轨,并可以处理任意数量的底物和产物,有利于大规模的计算.普适形式可以同时描述正、负反应方向,并能精确地用于准稳态条件.展示了在三类生物体系中广泛存在的酶反应机制中普适方程的严格推导过程,并讨论了普适方程的特点,针对不可逆反应酶反应产生的产物抑制效应可以自然消除,总结了在普适速率方程中体现调节剂的作用和协同作用.

    • 一种新的DNA序列进化距离及其应用

      2011, 38(8):768-776.

      摘要 (3994) HTML (61) PDF 0.00 Byte (8088) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究核苷酸变异,通过DNA序列的同源率,建立了DNA序列进化的动力学方程,进而得到了一种新的物种间进化距离dy(选择进化距离).由于核苷酸替代模型有很多,选用其中的4种模型,计算出其相应的选择进化距离dy,该进化距离包含了4种模型下的p距离、替代率为常数的距离d和替代率服从Г分布的Г距离dG.进一步根据动力学方程的特点,将模型转化为一元线性回归问题,用最小二乘法求得选择模型中的动力学参数b和各核苷酸位点每年的平均替代速率r.以16个物种的线粒体基因序列为例,说明这种新的进化距离并通过构建不同进化距离下的基因进化树来对各进化距离进行比较.结果表明:选择进化距离dy是一种有效的构建进化距离的方法.

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