2024, 51(1):5-19. DOI: 10.16476/j.pibb.2023.0032
摘要:多不饱和脂肪酸具有包括离子通道在内的众多作用靶点,通过作用于这些靶点,可以有效保护免疫系统、神经系统和心血管系统的功能,在一定程度上保护人体健康。电压门控钾离子通道家族KV7通道和大电导钙离子激活的钾离子通道(BKCa)广泛表达于机体的各类组织中,具有重要的生理或病理功能。本综述围绕KV7和BKCa通道,根据对已有报道的汇总,多不饱和脂肪酸可以增大KV7和BKCa通道的电流幅值,其中对KV7通道电流的影响主要是改变其电压依赖特性和最大电导值,而对BKCa通道电流的影响主要是改变其孔道区域关闭态的构象。此外,多不饱和脂肪酸对KV7和BKCa通道功能的调节也会受到共表达的辅助亚基影响,但相关机制有待进一步阐明。深入理解多不饱和脂肪酸对KV7和BKCa通道调节作用效果和分子机制,有助于全面理解KV7和BKCa通道的生理意义,并为相关疾病诊疗策略研究提供新的前景。
张旭 , 张蕾 , 许鹏琳 , 李天然 , 晁瑞青 , 韩正好
2024, 51(1):20-32. DOI: 10.16476/j.pibb.2022.0572
摘要:锰超氧化物歧化酶(MnSOD)催化两分子超氧自由基歧化为分子氧和过氧化氢。超氧自由基被Mn3+SOD氧化成分子氧的反应以扩散的方式进行。超氧自由基被Mn2+SOD还原为过氧化氢的反应以快循环和慢循环两条途径平行进行。在慢循环途径中,Mn2+SOD与超氧自由基形成产物抑制复合物,然后该复合物被质子化而缓慢释放出过氧化氢。在快循环途径中,超氧自由基直接被Mn2+SOD转化为产物过氧化氢,快速循环有利于酶的复活与周转。本文提出温度是调节锰超氧化物歧化酶进入慢速或者快速循环催化途径的关键因素。随着在生理温度范围内的温度升高,慢速循环成为整个催化反应的主流,因而生理范围内的温度升高反而抑制该酶的活性。锰超氧化物歧化酶的双相酶促动力学特性可以用该酶保守活性中心的温度依赖性配位模型进行合理化解释。当温度降低时,1个水分子(或者OH-)接近Mn、甚至与Mn形成配位键,从而干扰超氧自由基与Mn形成配位键而避免形成产物抑制。因此在低温下该酶促反应主要在快循环通路中进行。最后阐述了几种化学修饰模式对该酶的调节,说明锰超氧化物歧化酶受到多种形式的快速调节(变构调节与化学修饰)。这些快速调节直接改变酶的活化状态,进而调节细胞中超氧自由基和过氧化氢的平衡与流量,为揭示锰超氧化物歧化酶和超氧自由基的生理作用提供新理论。
2024, 51(1):33-46. DOI: 10.16476/j.pibb.2023.0014
摘要:p53蛋白是人体内十分重要的肿瘤抑制因子,通过调节细胞周期阻滞、诱导细胞凋亡等作用发挥肿瘤抑制功能。突变后的p53蛋白不仅具有显性负性效应(dominant negative effect,DN)抑制野生型p53蛋白功能,而且还通过功能获得性效应(gain of function,GOF)调节细胞代谢、侵袭、迁移等方式促进肿瘤的发生。p53蛋白在超过50%的肿瘤组织中发生突变,是肿瘤细胞区别于正常细胞的一个特异性药物靶点。因此,针对突变p53蛋白开发新型抗癌药物一直是研究的热点。长期以来,由于突变p53蛋白表面较为光滑,缺乏药物结合口袋,使其被认为是一个不可成药的靶点。随着高通量筛选技术的发展以及对突变p53蛋白结构的深入了解,许多靶向突变p53蛋白的小分子化合物被报道并在体外展现出较好的抗肿瘤活性,多款基于突变p53蛋白研发的化合物已经进入临床试验阶段。本文就靶向p53蛋白治疗肿瘤的直接和间接策略进行综述,重点针对突变p53蛋白重激活剂与降解突变p53蛋白的小分子化合物作用机制进行梳理,以期为后续开发靶向突变p53蛋白药物的创新提供帮助。
2024, 51(1):47-58. DOI: 10.16476/j.pibb.2022.0546
摘要:多囊蛋白2(polycystin-2,PC2,或称TRPP2,PKD2)是一种瞬时受体电位通道(transient receptor potential channel,TRP),在维持细胞正常的Ca2+信号传导中起着关键作用,也是最常见的单基因常染色体显性遗传多囊肾病(transient receptor potential channel,ADPKD)的潜在病因之一。PC2可自身组装为同源四聚体离子通道或与其他蛋白质形成异源受体-离子通道复合物,参与调节机械感觉、细胞极性、细胞增殖和凋亡等多种生理功能,导致囊性细胞从正常的吸收、静止状态转变为病理性分泌、增殖状态。本文阐述了PC2蛋白相关结构域以及通道特性在维持细胞内Ca2+信号传导中的关键作用,并总结了PC2在细胞膜、纤毛、内质网以及线粒体等特定亚细胞定位形成多囊蛋白复合物,参与多种细胞分化、增殖、存活和凋亡相关信号通路,为确定特异性的有效的ADPKD干预治疗途径和靶点药物提供新的思考方向。
2024, 51(1):59-69. DOI: 10.16476/j.pibb.2022.0545
摘要:萝卜硫素是一种来源于十字花科类蔬菜的天然活性物质,具有强大的抗氧化和抗癌能力。研究表明,萝卜硫素可通过调节Nrf2、NF-κB、HSF1-HSP信号通路和调控表观遗传,从而作用于II相解毒酶、HDAC和DNMT,影响癌症、神经退行性疾病等疾病的发生、发展。此外,由于萝卜硫素具有易吸收易代谢等特点,用纳米材料包裹萝卜硫素可提高其生物利用度和稳定性,更好发挥其疗效。近年来已有多项I/II期临床实验显示,萝卜硫素具有良好的成药性,这表明萝卜硫素在治疗癌症和神经退行性疾病方面有极高的药用潜力。本文主要针对萝卜硫素的药代动力学、作用靶点、安全性及其在肿瘤和神经退行性疾病中的研究进展进行综述,为萝卜硫素未来应用于肿瘤和神经退行性疾病的治疗提供参考。
瞿俊 , 晏霜 , 雷龙天洋 , 欧阳妃君 , 张海涛 , 秦旭平
2024, 51(1):70-81. DOI: 10.16476/j.pibb.2022.0628
摘要:肿瘤是危害人类健康的重大疾病之一。目前用于肿瘤治疗的方法有手术治疗、化学药物治疗、放射治疗等。然而,传统的治疗方法存在治疗效果不佳、易引发多药耐药、毒副作用大等缺点,仍需进一步探索新的肿瘤治疗靶点和策略。线粒体作为细胞的能量转换器,被认为是肿瘤、心血管和神经性疾病新药设计的最重要靶点之一。纳米药物递送载体具有易被主动靶向基团修饰的特点,可实现细胞乃至细胞器的精准靶向给药。本文从抑制肿瘤细胞增殖、促进肿瘤细胞凋亡、抑制肿瘤复发与转移、诱导细胞自噬等方面综述了线粒体靶向纳米载体在肿瘤诊疗中的应用。
魏赣江 , 王玲 , 朱菁楠 , 王笑 , 臧禹然 , 郑晨光 , 杨佳佳 , 明东
2024, 51(1):82-93. DOI: 10.16476/j.pibb.2022.0509
摘要:社交行为对于个体身心健康和社会发展都极其重要。社交行为障碍已成为多种精神类疾病的典型临床表征,对个体的发展有严重不良影响。前额叶皮层作为调节社交行为的关键脑区之一,参与了社交、情绪、决策等高级功能,其内部神经元、神经胶质细胞的活动变化及相互作用对调节社交行为有着重要影响,而且前额叶皮层与其他脑区之间的协作也会影响不同的社会行为。本文回顾了前额叶皮层中神经元、神经胶质细胞以及脑区投射与社交行为关系的最新研究,系统综述了前额叶皮层在社交行为调节中的作用,以期为社交障碍的神经机制和有效诊疗提供参考。
2024, 51(1):94-110. DOI: 10.16476/j.pibb.2022.0508
摘要:跨通道迁移是指将在一种感觉通道获得的知识应用于另一感觉通道的能力。跨通道迁移的相关研究探索了大脑表征不同感觉通道信息的方式,为减少重复学习、提高认知加工效率提供了新的见解。为较好地概括跨通道迁移的特点和机制,本文首先介绍了在物体识别、类别学习和时间知觉等不同领域对跨通道迁移效应的实验研究,之后介绍了支持跨通道迁移的表征类型和相关理论,梳理了跨通道迁移产生的理论及采用事件相关电位(ERP)和功能磁共振成像(fMRI)等技术探讨跨通道迁移神经机制的研究进展,并指出了影响跨通道迁移的因素。最后,对目前跨通道迁移研究成果及其潜在应用进行了总结,并对这一领域未来的研究问题进行了展望。
2024, 51(1):111-122. DOI: 10.16476/j.pibb.2022.0571
摘要:如何减少注意资源的消耗、提升人类在动态视觉持续性注意任务中的表现,是持续性注意研究关注的重点问题,具有理论和实践的重要意义。多目标追踪任务是研究个体持续性注意的常用实验室方法。多目标追踪任务中,观察者可以利用基于物体特征的分组效应将多个运动目标知觉为一个更大的运动单元,从而减少注意资源的消耗、提高追踪任务表现。为了进一步节省注意资源、提升注意追踪的表现,研究者提出了注意追踪中分组效应的可加性问题。分组效应的可加性表现为基于两个及以上特征的分组对追踪表现的提高优于基于一个特征的分组。可加性的研究对理解不同分组效应的认知机制,个体动态视觉追踪中的注意机制和注意资源分配等具有重要意义。本文对以往的行为以及神经影像学研究进行了汇总,讨论了不同类型分组效应的知觉加工机制及其可加性,系统阐述了基于不同表面特征的不可加性,和基于表面特征与特定时空特征可加性的认知及其神经基础。未来可以从行为学实验角度探究更多基于不同特征分组效应的可加性,或者从注意追踪中基于不同分组效应的神经机制入手,探讨分组效应的可加性问题,为分组效应的分类及可加性研究提供更多认知和神经层面的依据。
洪甜 , 李静雯 , 李仁爱 , 陈尔凝 , 赵璐璐 , 杜美红
2024, 51(1):123-135. DOI: 10.16476/j.pibb.2023.0009
摘要:磁性细胞分选技术是一种利用超顺磁性纳米复合材料进行细胞分选的细胞高度特异性快速分选技术,在免疫学、干细胞学、肿瘤学和临床医学等领域应用广泛。本文综合阐述了磁性细胞分选技术的分类和应用,讨论了近几年出现的几项基于磁性细胞分选的新技术和面临的挑战。重点分析了磁性细胞分选产品生物学评价的必要性,并提出了10项与磁性细胞分选产品相关的生物学评价技术参数:得率、纯度、无菌、细胞毒性、细胞形态、活率、细胞的光散射特性、细胞的荧光抗体标记能力、细胞活化、细胞增殖,该评价技术参数的提出对磁性细胞分选规范化应用具有重要的推动作用。
2024, 51(1):136-144. DOI: 10.16476/j.pibb.2023.0071
摘要:紫外交联免疫沉淀(UV cross-linking immunoprecipitation,CLIP)技术最初建立于2003年。通过紫外交联、免疫沉淀、逆转录及后续的高通量测序等步骤,可在全转录组范围鉴定特定RNA结合蛋白(RNA-binding proteins,RBP)的靶标RNA序列和结合位点。在近20年的应用过程中,该技术被不断改进和完善,可操作性、实验结果的准确性都有所提升,技术的应用范围也有所拓展。本文对CLIP技术的基本原理、实验方法、实际应用进行介绍,着重比较几种主流CLIP技术的异同,并对如何选择具体的技术路线提出建议。
申锴 , 高飞 , 黄须强 , 卢小鹏 , 周慧敏 , 李卫荣 , 铁镝
2024, 51(1):145-157. DOI: 10.16476/j.pibb.2022.0632
摘要:水中构筑物表面生物膜的形成会加速构筑物的腐蚀,严重影响其使用效率和寿命;成熟后的生物膜老化脱落或受水力剪切作用进入主体水中,会造成水体二次污染,对动植物生长和人类生活造成重大影响。生物膜的形成是由单个细菌黏附到表面开始的,经过可逆黏附到不可逆黏附的过渡后,细菌分泌的胞外聚合物(extracellular polymeric substances, EPSs)会加速表面微菌落的形成,再通过细菌间的群体感应(quorum sensing,QS)使细菌启动表型和基因型变化,最终促使成熟生物膜的形成。本文综述了生物膜形成的不同阶段所涉及的物理化学过程(薄膜形成阶段、细菌黏附阶段、胞外聚合物膜阶段、群体感应调节生物膜阶段和生物膜成熟与表征),分析总结了本领域各方向的最新研究进展,归纳并阐明了水中构筑物表面生物膜形成的机理和影响因素,为生物膜防控、清除和利用等相关研究领域提供了理论依据。
葛松 , 黄轩拓 , 林衍旎 , 李沿橙 , 董问天 , 党卫民 , 徐晶晶 , 伊鸣 , 许胜勇
2024, 51(1):158-176. DOI: 10.16476/j.pibb.2023.0053
摘要:目的 现有的人工视觉装置分为植入式装置和体外辅助装置两种,但它们都有一些不足之处。植入式装置需要手术植入、会造成不可恢复创伤;体外辅助装置指令相对简单、应用场景较为单一、过于依赖人工智能(AI)的判断不能提供足够的安全性。本文提出了一种将周边环境信息转化成头颈部触觉指令、并辅助以语音交互的系统,其有效性、安全性、信息量等均优于现有体外辅助技术,同时也具有低成本、低风险、适合多种生活和工作场景等优势。方法 该系统借助最新的远程无线网络通讯技术、芯片技术,利用前方人员随身佩戴的微小型电子设备、摄像头和感应器,以及云端庞大的数据库和计算能力,后台人员可以实时、充分地远程(比如跨越城市)了解前方的现场景象、环境参数和人员状态等信息,通过对比云端数据库和内存数据库、AI辅助识别和人工综合分析,快速获得最合理的行动方案,并将行动指令及时传给前方人员,实现盲人导航功能。同时,也用语音互动对话提供人文关怀、情感寄托。结果 本文首次提出了“远程虚拟陪伴概念”,并演示了相应的硬件和软件以及多种生活场景下的测试效果。除了可以实现基础的导航功能,比如帮助视觉障碍人群完成在超市购物、咖啡厅寻座、街道行走,以及完成更加复杂的拼图、日常娱乐打牌功能,还可以满足骑行等速度相对快的移动指令要求。结论 实验结果表明,这种“远程虚拟陪伴”装置适用大量场景和需求,不仅可以用于视觉障碍人群出行、购物、娱乐,也可用于陪伴老人出行、辅助野外探险或旅行等,具有广泛的发展和应用前景。
向睿捷 , 刘浩 , 路珍 , 肖泽宇 , 刘海鹏 , 王寅初 , 彭晓 , 严伟
2024, 51(1):177-189. DOI: 10.16476/j.pibb.2022.0629
摘要:目的 微藻养殖产业规模巨大,在养殖过程中微藻易受杂菌和其他污染物的影响,因此需要定期对微藻进行检测,以确定其生长情况。现有的光学显微成像法和光谱分析法对实验人员、实验设备及场地的要求较高,无法做到实时快速检测。为了实现实时快速检测,需要一套检测要求低、速度快的实时微藻检测系统。方法 本文开发了一种基于深度学习的微藻检测系统,通过搭建一套基于明场成像的显微成像设备,使用采集的图像训练基于YOLOv3的神经网络,并将训练好的神经网络部署到微型计算机,从而实现了实时便携微藻检测。本文对特征提取网络进行改进,包括引入跨区域残差连接机制和注意力选择机制,另外还将优化器改为Adam优化器,使用多阶段多方法组合策略。结果 加载跨区域残差连接机制时最高平均精度(mAP)值为0.92。通过与人工结果进行对比,得到检测误差为2.47%。结论 该系统能够实现微藻实时便携检测,提供较为准确的检测结果,可以应用于微藻养殖中的定期检测。
卢燕飞 , 曲颂雅 , 朱晶晶 , 刘超 , 王建 , 韩兵社 , 张俊芳
2024, 51(1):190-201. DOI: 10.16476/j.pibb.2023.0105
摘要:目的 转录因子NFE2的异常表达在许多骨髓增殖性肿瘤患者中被观察到,然而造成这种异常的转录调控机制尚不明确,本研究旨在探究参与NFE2转录调控的元件和分子机制。方法 首先通过公共数据库中ChIP-seq数据和ATAC-seq数据预测NFE2基因的潜在增强子元件,并通过双荧光素酶报告实验进行体外验证。随后,通过PRO-seq和GRO-seq数据结合RACE技术克隆这些增强子RNA转录本,经在线编码潜能预测工具分析认为其为lncRNA,通过RT-qPCR检测该lncRNA在不同白血病细胞系中和这些细胞诱导分化前后的表达变化及其亚细胞定位。最后,通过慢病毒系统在K562细胞中过表达和敲降该lncRNA以探究其功能。结果 鉴定出调控NFE2转录的3个增强子元件,分别位于NFE2转录起始位点-3.6k,-6.2k和+6.3k区域,这些元件插入NFE2启动子上游均能增强下游萤火虫荧光素酶的表达。克隆出-3.6k增强子负链方向的转录本,将其鉴定为-3.6k-lncRNA。本研究发现,该lncRNA在K562、U937和HL-60这3种白血病细胞系中均有一定程度的表达,且均定位于细胞核内。当该lncRNA在K562细胞中过表达,NFE2水平随之提高,细胞增殖和细胞迁移能力受到抑制;当其被敲降时,NFE2水平相应降低而K562细胞增殖能力随之升高。结论 本文鉴定了调控人NFE2基因转录的3个增强子元件和一条增强子lncRNA转录本,并验证了该lncRNA对NFE2转录的正调控作用以及对K562细胞增殖能力具有抑制作用。
刘娟 , 欧翔 , 刘情 , 郭淼 , 宁子萍 , 顾洪丰 , 唐雅玲
2024, 51(1):202-214. DOI: 10.16476/j.pibb.2023.0244
摘要:目的 探讨胞外酸化对巨噬细胞脂噬的影响及其作用机制。方法 采用RAW264.7巨噬细胞,以pH 6.5培养液与 25 mg/L氧化低密度脂蛋白(ox-LDL)共孵育24 h构建胞外酸化诱导的泡沫细胞模型。分别以ASIC1特异性阻断剂PcTx-1和RIP1抑制剂Nec-1干预胞外酸化诱导的RAW264.7巨噬细胞24 h,油红O染色检测细胞内脂质蓄积;蛋白质印迹(Western blot)检测总ASIC1、膜ASIC1、p-RIP1 Ser166、p-TFEB Ser142、LC3和p62蛋白的表达;激光共聚焦显微镜观察脂滴(Bodipy示踪)与自噬标志物LC3II和LAMP1共定位;透射电镜观察细胞内脂滴和脂噬泡的数量变化;胆固醇荧光试剂盒检测ABCA1介导的胆固醇流出。结果 与pH 7.4组相比较,pH 6.5胞外酸化组胞内的脂质蓄积和细胞质膜上的ASIC1蛋白表达显著增加,p-RIP1Ser166、p-TFEB Ser142水平升高,LC3II蛋白减少和p62蛋白增加,脂滴与LC3II和LAMP1的共定位都分别减少,细胞内的脂滴数量显著增加,自噬体和脂噬泡的数量则明显减少,ABCA1介导的巨噬细胞内胆固醇流出显著减少。然而,胞外酸化对RAW264.7巨噬细胞的上述效应能被ASIC1特异性阻断剂PcTx-1和RIP1抑制剂Nec-1所取消。结论 胞外酸化经激活ASIC1/RIP1途径促进TFEB磷酸化抑制巨噬细胞脂噬,ASIC1可能是防治动脉粥样硬化等脂质蓄积疾病的新靶点。
彭敏 , 徐虎 , 贾子秋 , 杨清竹 , 潘林 , 王维禹 , 孔令喆 , 孙婴宁
2024, 51(1):215-229. DOI: 10.16476/j.pibb.2023.0020
摘要:目的 TEAD1转录因子1(TEAD1)在前脂肪细胞中表达,但是功能还不清楚。本研究旨在探讨TEAD1的两个转录本对永生化鸡前脂肪细胞系(immortalized chicken preadipocyte 1,ICP1)细胞增殖、迁移、凋亡和分化的影响。方法 克隆TEAD1基因的全长序列,对获得的两个转录本进行生物信息学分析。利用间接免疫荧光分析TEAD1转录本的亚细胞定位。通过RT-qPCR、CCK-8和EdU等方法,检测过表达TEAD1转录本对ICP1细胞增殖的影响。利用划痕实验检测TEAD1转录本对ICP1细胞迁移的影响。利用细胞凋亡-Hoechst染色和RT-qPCR,分析过表达TEAD1转录本对ICP1细胞凋亡的影响。通过RT-qPCR检测TEAD1转录本在不同组织、不同细胞系和ICP1细胞分化过程中的表达。利用油红O染色、BODIPY染色、RT-qPCR、Western blot和双荧光素酶报告基因技术,分析过表达TEAD1转录本对ICP1细胞脂滴积累及成脂相关基因转录的影响。最后,测定过表达TEAD1转录本的ICP1细胞中甘油三酯(TG)含量。结果 克隆TEAD1全长编码区,鉴定出两个TEAD1转录本。TEAD1-V1主要定位于细胞核,TEAD1-V2定位于细胞质与细胞核。过表达TEAD1-V1和TEAD1-V2均抑制ICP1细胞增殖。过表达TEAD1-V1促进ICP1细胞迁移,而过表达TEAD1-V2对ICP1细胞迁移没有影响。且过表达TEAD1-V1和TEAD1-V2均促进ICP1细胞凋亡。两个转录本在不同组织和细胞系中的表达模式相似,在前脂肪细胞分化过程中的表达先下降后上升。过表达TEAD1-V1能显著减少ICP1细胞中脂滴的积累(P<0.05),抑制C/EBPα表达;而过表达TEAD1-V2对脂滴积累和成脂相关基因的蛋白质表达水平没有明显作用(P>0.05)。过表达TEAD1-V1能显著降低ICP1细胞中甘油三脂的含量(P<0.05),而过表达TEAD1-V2对ICP1细胞中甘油三酯含量没有影响(P>0.05)。结论 本研究首次克隆并鉴定了鸡TEAD1基因的两个转录本。过表达转录本TEAD1-V1和TEAD1-V2抑制鸡前脂肪细胞增殖并且促进鸡前脂肪细胞凋亡;TEAD1-V1抑制前脂肪细胞分化并促进前脂肪细胞迁移,而TEAD1-V2对前脂肪细胞分化和迁移没有影响。
2024, 51(1):230-240. DOI: 10.16476/j.pibb.2023.0165
摘要:目的 头发是一类重要的皮肤附属物,主要由角蛋白和角蛋白相关蛋白等组成。不同种族及性别样本的头发蛋白质组成和占比存在差异,且目前缺乏高效率提取头发蛋白的方法。本文探究基于定量头发蛋白质组学方法,旨在探索该方法区分不同个体的可能性。方法 以3例头发样本,对样品处理方法和裂解缓冲液进行探究,发展一种名为PLEE(PTM lab for protein extraction from hair with high efficiency)的稳定、高效的头发蛋白质提取方法,对7例人发样本,以PLEE法进行提取,结合胶内消化方法进行蛋白质组学实验,产出蛋白质组学数据,分析个体间的头发蛋白质组成及占比。结果 共鉴定274种蛋白质,共有的蛋白质107种,非共有蛋白质种类在57~119,部分样本存在独特鉴定蛋白。使用共鉴定107种蛋白质进行定量蛋白质组分析,通过聚类和主成分分析,可将各样本进行区分,且技术重复样本可聚在一起,表明流程的稳定性。另外,筛选出10个关键蛋白(KRT33A、KRTAP9-6、KRT83、KRTAP7-1、KRT32、BLMH、KRT38、KRTAP11-1、NPAS1、KRTAP4-3)在不同个体之间差异比较大且在同个体中蛋白质鉴定稳定。结论 不同个体的头发蛋白质组成存在差异,筛选出的10个蛋白质有望作为区分个体特质的关键蛋白,在个体识别、刑侦方面具有重大的应用潜力。
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