刘佳文 , 吴倩 , 张昭寰 , 童金蓉 , 黄振华 , 刘静 , 潘迎捷 , 赵勇
2022, 49(2):273-283. DOI: 10.16476/j.pibb.2021.0050
摘要:胞外多糖是假单胞菌生物被膜的重要组成部分,能增强菌体对外界环境、抗菌剂和宿主防御的耐受性。假单胞菌能产生3种与生物被膜形成密切相关的核心胞外多糖:褐藻胶、Psl和Pel,它们在细菌细胞中的合成和转运分别依赖对应的褐藻胶、Psl和Pel生物合成系统。因此,本综述系统全面地总结了假单胞菌3种胞外多糖生物合成系统结构生物学的研究进展,重点围绕已知结构的蛋白质进行具体的结构和功能阐述。在此基础之上,对未来研究方向提出新的思路和见解,可为假单胞菌生物被膜形成机制及控制策略奠定扎实的理论基础。
张萌 , 李悦 , 张蕾 , 周明学 , 李思耐 , 刘卫红
2022, 49(2):284-291. DOI: 10.16476/j.pibb.2021.0088
摘要:动脉粥样硬化(atherosclerosis,AS)所致心脑血管疾病是一类严重危害人类健康的疾病。近年来研究发现,肠道菌群代谢物氧化三甲胺(trimethylamine oxide,TMAO)在AS发病机制中起到重要作用:抑制胆固醇逆向转运、上调清道夫受体的表达水平、促进泡沫细胞形成、缩小胆汁酸池、增强血小板反应性、增加血栓形成风险、损伤血管内皮细胞和促进炎症反应。TMAO对AS的具体影响以及作用机制已受到越来越多学者的关注。本文就TMAO的一般特性、TMAO在AS发展中的作用、通过干预TMAO防治AS的最新研究进展作一综述。
2022, 49(2):292-302. DOI: 10.16476/j.pibb.2021.0078
摘要:细胞内胆固醇水平动态平衡是细胞发挥生理功能的重要保障。破坏细胞内胆固醇水平动态平衡不仅增加心血管系统疾病患病风险,而且与许多代谢性疾病相关。细胞内胆固醇水平主要受胆固醇生物合成、摄取、流出和酯化的调节。3-羟基-3-甲基-戊二酰基辅酶A还原酶、角鲨烯单加氧酶和固醇调节元件结合蛋白2是胆固醇合成关键因子。尼曼-匹克C1型类似蛋白1、低密度脂蛋白受体和B族清道夫受体1是细胞摄取胆固醇的重要受体。三磷酸腺苷结合盒转运体A1、G1、G5/8和载脂蛋白A-I结合蛋白介导细胞内胆固醇流出。酰基辅酶A∶胆固醇酰基转移酶(ACAT)能酯化细胞内游离胆固醇。本文主要综述以上对细胞内胆固醇水平平衡有重要调节作用的关键因子研究新进展,以期为细胞内胆固醇水平调节提供新的靶点和研究方向。
2022, 49(2):303-317. DOI: 10.16476/j.pibb.2021.0115
摘要:细胞机械性能与细胞的生理状态与功能存在密切联系。早期对于细胞机械性能的研究受制于技术条件,只能获得细胞群的弹性或剪切模量,使得少量异质细胞的机械表型被淹没。近年来,单细胞机械性能检测技术得到了蓬勃发展。原子力显微镜、微吸管技术、光镊与光学拉伸、磁扭转流变仪与磁镊等单细胞机械性能检测技术展现出非常高的检测精度,但检测通量相对较低。新型微流控高通量检测方法的出现使检测通量呈几何式增长,有望解决大样本快速检测的需求。本文首先综述原子力显微镜、微吸管、光镊与光学拉伸和磁扭转流变仪与磁镊等单细胞机械性能检测技术。在此基础上,重点介绍细胞过孔、剪切诱导细胞变形和拉伸诱导细胞变形3种新兴微流控高通量检测技术的工作原理及最新研究进展,探讨各类方法的优缺点。最后,本文展望单细胞机械性能检测技术的未来发展方向。
2022, 49(2):318-327. DOI: 10.16476/j.pibb.2020.0329
摘要:Slit-Robo细胞信号转导通路调控多种多样的生理功能,不同的下游信号转导途径可产生不同的生理功能。其中最广为人知的功能是介导双侧对称生物体胚胎神经系统发育时的轴突排斥现象。近年来,作为一种在生物体内广泛表达的细胞信号转导通路,Slit-Robo的功能库已大大扩展,与神经发育、血管生成、器官及组织发育以及干细胞的增殖调节等均有关。本文就Slit-Robo细胞信号转导通路目前的研究进展做一综述。
2022, 49(2):328-348. DOI: 10.16476/j.pibb.2021.0017
摘要:Kelch 样ECH 关联蛋白1(Kelch-like ECH-associated protein 1,Keap1)是E3泛素连接酶的底物识别亚单位,在蛋白质的泛素化修饰中起重要作用。蛋白质的泛素化修饰作为一种重要且复杂的蛋白质翻译后修饰,在自噬和蛋白酶体系统中作为降解信号而被利用。野生型Keap1能够识别、结合多种底物蛋白质并通过Keap1-Cul3-Rbx1复合物泛素化。此外,Keap1还作为一种抑癌蛋白而被广泛研究,已发现诸多Keap1的体细胞突变或等位基因的异常缺失诱发人类多种疾病。当前的研究主要围绕在Keap1-Nrf2系统而很少涉及到其他下游底物。鉴于Keap1在细胞中的重要功能及广大的发展空间,这篇综述将对Keap1目前的研究现状进行总结。包括:泛素-蛋白酶体系统(ubiquitin-proteasome system,UPS),Keap1的结构、功能、突变,Keap1的泛素化底物及Keap1的相关疾病,探讨Keap1在疾病中的临床意义及研究中存在的机遇与挑战。
2022, 49(2):349-358. DOI: 10.16476/j.pibb.2020.0448
摘要:外泌体是一种在细胞间信息传递和物质运输中起重要作用的细胞外囊泡,它携带来源于宿主细胞的蛋白质、脂质和RNA等物质,并对受体细胞的生理状态产生重要影响。黄病毒科病毒如丙型肝炎病毒和冠状病毒科病毒如新型冠状病毒导致的疾病严重威胁人类健康,深入了解黄病毒科和冠状病毒科病毒与宿主的相互作用,对于筛选治疗的细胞靶点以及外泌体疫苗的研究具有重要意义。外泌体在黄病毒科和冠状病毒科病毒感染过程中扮演着非常重要的角色,越来越多的研究表明,外泌体的蛋白质和RNA具有抗病毒效应,病毒可以通过劫持外泌体介导的细胞通讯来损害宿主及促进病毒传播。本文旨在通过总结黄病毒科和冠状病毒科病毒与外泌体相互作用的研究进展,为RNA病毒感染机制及抗病毒研究提供参考。
郭越 , 韩璐文 , 齐志豪 , 杜昕奇 , 关松磊 , 贾宇
2022, 49(2):359-369. DOI: 10.16476/j.pibb.2020.0269
摘要:DNA损伤修复(SOS反应)是细菌适应环境、抵抗外界压力和修复自身损伤的重要机制。为了解SOS反应的过程,全面揭示细菌生存机制,本研究对DNA损伤修复的过程、调节及适应性变化进行文献综述。结果表明,内源和外源的诸多压力都可以激活SOS反应,抗生素是激活该反应的主要因素。RecA在感知外界压力和系统启动过程中发挥重要作用,也是整个反应调控的重要靶点。LexA作为阻遏蛋白是整个反应的抑制剂,SOS反应启动后,其释放下游一系列的DNA修复基因,进而完成DNA的损伤修复。SOS反应的结局包括:DNA精准修复、减慢或停止细胞分裂、染色体基因突变率增高、毒力/致病性改变、耐药性增强或耐药基因水平传播。了解SOS反应的整个过程,有助于揭示细菌适应环境的生存代谢过程,为致病菌的防治奠定理论基础。
2022, 49(2):370-380. DOI: 10.16476/j.pibb.2021.0090
摘要:目的 肺癌的发病率和致死率高居世界恶性肿瘤首位。尽管肺癌的诊断与治疗治疗已取得进展,但其发病率和致死率仍呈逐年上升的趋势,因此急需寻找有效的干预靶标和治疗手段。方法 本文验证了通过自噬抑制剂干预铁蛋白自噬、增加肺癌细胞对化疗药物敏感性的多药联用策略。通过免疫印迹分析及免疫荧光测定了细胞中铁蛋白的自噬性降解(铁蛋白自噬),通过分析细胞数量及细胞周期测定了细胞增殖,通过分析细胞耗氧速率评估了细胞线粒体氧化磷酸化水平。结果 铁螯合剂去铁胺可诱导肿瘤细胞发生铁蛋白自噬;氯喹等自噬抑制剂可有效抑制去铁胺诱导的铁蛋白降解,显著抑制肿瘤细胞线粒体氧化磷酸化,并引发细胞周期阻滞、抑制细胞增殖;去铁胺、氯喹与一线化疗药物顺铂或依托泊苷的联合给药可显著增强化疗药物对肺癌细胞的毒性。结论 通过自噬抑制剂和铁螯合剂干预细胞铁代谢有望成为提升肺癌化疗治疗效果的潜在新策略。
2022, 49(2):381-394. DOI: 10.16476/j.pibb.2021.0010
摘要:目的 肺癌是世界上最常见的癌症之一,在众多肺癌患者中,肺腺癌(lung adenocarcinoma,LUAD)的死亡率最高。基因表达谱的变化与肿瘤的发生和发展过程有关,通过识别与LUAD患者相关的诊断和预后基因标志物,可以为肺腺癌的预防和治疗提供理论依据。方法 本研究以肿瘤基因组图谱(The Cancer Gene Atlas,TCGA)数据库为基础,采用加权基因共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis,WGCNA)、差异基因分析、cox回归分析、蛋白质互作网络(protein-protein interaction,PPI)分析等方法筛选与LUAD形成过程高度相关的hub基因。将TCGA和基因型组织表达(GTEx genotype tissue expression,GTEx)数据库中的RNA数据合并划分为训练集和内部验证集,利用基于支持向量机的递归特征消除算法(support vector machine recursive feature elimination feature,SVM-RFE)构建诊断模型并进行验证。GSE32863和GSE31210数据集分别用于验证诊断模型的准确性和基因标志物的预后价值。结果 SVM-RFE算法得到的5个基因标志物(anln、cenpa、plk1、tpx2、cdca3)模型在LUAD患者分类中具有显著的诊断能力。功能富集分析表明,这5个基因与肿瘤发生发展的生物学过程密切相关。此外,这5个基因高表达的LUAD患者的预后表现不良,死亡率显著高于低表达的患者。结论 我们的研究为LUAD的诊断和预后提供了具有5个基因特征的模型,这对于开发用于精确治疗的新靶点具有重要意义。
2022, 49(2):395-400. DOI: 10.16476/j.pibb.2021.0001
摘要:目的 为了在细胞培养过程中便捷地分析细胞的数目和形态。方法 本文将深度学习应用到细胞识别中,实现了一种可以通过普通光学显微镜拍照,并直接在培养皿中进行细胞识别计数的方法。结果 通过构建U-Net网络结构,并对贴壁细胞和悬浮细胞图像进行标记训练,来实现贴壁细胞和悬浮细胞的分割计数。同时,用该算法绘制细胞生长曲线以及计算抑制剂的抑制率,以验证该算法的实用性。结论 应用深度学习分割光学显微镜下的细胞图像是一种可行的方法。
杨五洲 , 黎恒 , 于小华 , 张洁 , 黄新云 , 赵真旺 , 曹奇 , 唐朝克
2022, 49(2):401-412. DOI: 10.16476/j.pibb.2021.0014
摘要:目的 研究miR-216b在破骨细胞分化中的功能和靶基因,探讨其对破骨细胞胆固醇外流的影响。方法 建立RANKL刺激诱导RAW 264.7破骨细胞前体细胞分化的细胞模型。进行抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP)染色测定以评估破骨细胞分化。通过生物信息学分析和双荧光素酶报告基因预测和分析miR-216b与其靶基因ABCG1 3'非翻译区(3'UTR)的结合以及自由能。转染miR-216b模拟物或抑制剂以验证miR-216b 在破骨细胞分化中的作用。液体闪烁计数用于测量来自RAW264.7巨噬细胞衍生的破骨细胞[3H]标记的胆固醇流出。通过高效液相色谱(HPLC)检测RAW 264.7巨噬细胞中的脂质积累。实时定量PCR(RT-qPCR)和蛋白质印迹分析用于评估破骨细胞中ABCG1的转录和转录后水平。结果 当细胞用miR-216b模拟物转染时,破骨细胞的数量、破骨细胞的平均直径和融合指数显著增加,如抗酒石酸酸性磷酸酶阳性染色和显微镜测定所揭示。MiR-216b抑制剂显示出完全相反的结果,这为我们的发现提供了额外的证据。生物信息学分析和双荧光素酶报告基因检测表明,miR-216b靶向ABCG1的3'UTR。进一步研究表明,miR-216b抑制破骨细胞中 ABCG1的mRNA和蛋白质水平。此外,我们还发现ABCG1 siRNA对ABCG1的沉默增加了破骨细胞的数量、破骨细胞的平均直径和融合指数。MiR-216b通过抑制ABCG1表达减少破骨细胞的胆固醇流出。结论 总的来说,这些研究表明miR-216b下调ABCG1表达并抑制破骨细胞胆固醇流出,从而扰乱胆固醇稳态并促进破骨细胞生成。
张少璐 , 骆树瑜 , 邱玉玲 , 张向宇 , 钟玉绪 , 孔德新
2022, 49(2):413-419. DOI: 10.16476/j.pibb.2021.0105
摘要:目的 探讨两种吲哚美辛制剂在口腔溃疡愈合中的作用。方法 大鼠右颊用铁钉烫烧造模,分为吲哚美辛凝胶给药组(YN)、复方苯佐卡因凝胶阳性对照组(NP)、吲哚美辛喷雾给药组(YP)、口腔炎喷雾阳性对照组(PP)、正常对照组(N)和阴性对照组(M)。采用HE染色、组织学标准定量评价溃疡面再上皮化及肉芽组织形成情况,比色法检测溃疡组织一氧化氮(nitric oxide,NO)、一氧化氮合酶(nitric oxide synthase,NOS)活性水平,免疫组化检测大鼠溃疡组织表皮生长因子(EGF)及其受体(EGFR)、血管内皮细胞生长因子(VEGF)表达情况。结果 YP、YN、NP、PP组溃疡面积较M组均减小,组织学定量评价显示YP、YN、NP、PP组得分均高于M组(P<0.05);给药后,YP组NO和NOS水平显著低于M组(P<0.05);EGF在YP、YN、NP、PP组的表达均高于M组和N组(P<0.05);EGFR在YP、YN、NP、PP组的表达与N组相比明显升高(P<0.05);VEGF在YP、YN、NP、PP组的表达均低于M组(P<0.05)。结论 两种吲哚美辛制剂均能起到减轻大鼠口腔溃疡炎症反应、促进愈合作用。
2022, 49(2):420-430. DOI: 10.16476/j.pibb.2021.0081
摘要:目的 细胞力学特性与细胞生理病理变化过程及机体健康状态密切相关,研究细胞力学特性对于揭示生命活动内在机制具有重要科学意义。原子力显微镜(AFM)的出现为单细胞研究提供了新的技术手段,它不仅可以在溶液环境下对单个活细胞的形貌结构进行高分辨率成像,还能够对细胞力学特性进行定量测量。基于AFM的单细胞力学特性研究在过去数十年中取得了巨大的成功,为细胞生理病理行为带来了大量新的认识,已成为生命科学领域的重要研究方法。然而,由于AFM探针自身难以进行药物递送,目前在超微量药物刺激下的AFM细胞力学特性实时探测方面仍然面临巨大挑战。本文通过将微针与AFM结合,发展了可对单细胞进行精准药物激励及力学特性同步测量的方法。方法 基于三维操纵仪、微量注射泵、医用注射器、聚四氟管和玻璃微针在荧光倒置显微镜上搭建了基于微针的单细胞显微注射系统,并利用拉针仪对毛细玻璃管拉制得到玻璃微针。选取NIH 3T3(小鼠胚胎成纤维细胞)、HEK 293(人胚胎肾细胞)和MCF-7(人乳腺癌细胞)3种细胞进行实验。在光学显微镜导引下利用微针将染色剂/药物分子注射到单个细胞,随后控制AFM探针移动到被注射的细胞表面获取力曲线。利用Hertz-Sneddon模型对力曲线进行分析得到细胞杨氏模量。结果 首先分析了微针针尖孔径尺寸对细胞注射的影响,针尖尺寸较大(针尖外径大于1 μm)时容易对细胞造成明显机械损伤。随后在光学显微镜导引下利用微针将蓝色墨水/PI染液注射到单个细胞并对目标细胞进行连续光学成像,结果显示墨水/PI染液被成功注射至目标细胞。最后将微针和AFM结合对超微量化疗药物(阿糖胞苷)刺激下单个细胞杨氏模量变化进行了测量, 结果显示化疗药物刺激后会导致细胞力学特性改变。结论 结合微针和AFM可对单个细胞施加精准化学刺激并对化学刺激后的细胞力学特性进行同步测量,为超微量药物作用下的单细胞力学特性分析提供了新的思路。
2022, 49(2):431-437. DOI: 10.16476/j.pibb.2020.0199
摘要:目的 随着生物产业的快速发展,越来越多的生物企业涌现,其中以生物医药企业为主。如何促进生物企业产出效率是政府和企业自身最关心的问题。方法 论文构建了生物产业上市企业绩效评估DEA模型,对全国370家生物产业上市企业的投入产出效率情况进行评估。结果 全国生物产业上市企业平均综合技术效率为0.596,还有很大进步空间。结论 制约中国生物产业上市企业综合技术效率的主要因素是纯技术效率;较大型生物产业上市企业应优化投入、减少冗余,较小型生物产业上市企业则需要扩大企业规模。
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