• 2024年第51卷第11期文章目次
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    • >综述与专论
    • GPCR二聚体结构及功能

      2024, 51(11):2787-2804. DOI: 10.16476/j.pibb.2024.0039 CSTR: 32369.14.pibb.20240039

      摘要 (453) HTML (1249) PDF 1.64 M (1823) 评论 (0) 收藏

      摘要:G蛋白偶联受体(G-protein coupled receptor,GPCR)是最广泛表达的膜蛋白家族之一,其可接收胞外信号刺激,通过自身构象变化激活胞内G蛋白等一系列信号通路,参与众多生理调节过程,具有重要的功能,因此其也是重要的药物靶点。GPCR二聚化是调控其功能的重要形式之一,靶向GPCR二聚体开发药物是药物研发的一个新方向。越来越多的研究报道了GPCR二聚化及其结构与功能调控的机制,本文综述了GPCR二聚体结构及功能的研究进展,为了解GPCR二聚体的发现、二聚化方式、功能调控机制,及进一步靶向GPCR二聚体药物开发提供了研究基础。

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    • 诱导同源蛋白质二聚化的方法

      2024, 51(11):2805-2820. DOI: 10.16476/j.pibb.2024.0106 CSTR: 32369.14.pibb.20240106

      摘要 (484) HTML (672) PDF 2.72 M (1582) 评论 (0) 收藏

      摘要:同源蛋白质二聚化是一种普遍的现象,在许多生物过程中发挥着关键作用。多数细胞事件,如信号转导、转录辅因子募集、酶激活,甚至致病途径,都通过同源蛋白质-蛋白质相互作用受到显著调节。调控同源蛋白质二聚化过程和了解其分子机制对于生物医学应用以及剖析复杂的生物调控网络至关重要。邻近效应或分子的物理接近效应是生物过程中必不可少的调节因素,可以通过诱导二聚化方法来控制。基于临近诱导的化学诱导二聚化(chemically induced dimerization,CID)系统与光诱导二聚化(light induced dimerization,LID)系统为调节二聚化蛋白质的功能提供了强大的工具,并得到逐步发展。近年来,金属离子、核酸和分子主客体系统被提出作为正交控制同源蛋白质二聚化的新方法。本综述阐述了通过CID系统、LID系统以及超分子化学的手段诱导同源蛋白质二聚化的方法与应用,以期为今后同源蛋白质二聚化的应用发展提供一些参考与思路。

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    • 发动蛋白及其蛋白超家族的功能

      2024, 51(11):2821-2831. DOI: 10.16476/j.pibb.2024.0054 CSTR: 32369.14.pibb.20240054

      摘要 (678) HTML (534) PDF 2.57 M (1255) 评论 (0) 收藏

      摘要:发动蛋白(dynamin)作为一种复杂的多结构域蛋白质,因其在促进内吞囊泡形成和断裂,诱导囊泡从质膜脱离过程中发挥重要功能而广为人知。其经典功能是在网格蛋白介导型胞吞作用中发挥“膜剪刀”的作用,但是由于其结构和功能的多样性,不同同源异构体间具有组织表达和分布差异性,促使其广泛参与细胞内重要的生理过程,因此具有重要的研究价值。近期研究揭示了发动蛋白的一些非经典功能,包括参与调控网格蛋白介导型胞吞作用(clathrin-mediated endocytosis,CME)的早期阶段、影响肌动蛋白细胞骨架和细胞分裂等。本文主要综述了发动蛋白在CME膜剪切过程中发挥经典功能的最新进展,总结了其非经典功能的挖掘现状,同时阐述了其他发动蛋白超家族蛋白(dynamin superfamily protein,DSP)成员的功能,如抵抗病原体入侵、参与调控线粒体、过氧化物酶体、液泡膜的分裂,以及线粒体、内质网、液泡、过氧化物酶体膜的融合,此外,DSP成员也在调节细胞器间的物质运输,介导细菌胞质分裂和囊泡分泌等方面发挥功能。本综述通过对DSP成员功能的总结和梳理,将为人类疾病相关的分子机制研究提供思路。

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    • 闭合蛋白功能的调控机制及影响其表达的因素

      2024, 51(11):2832-2844. DOI: 10.16476/j.pibb.2024.0164 CSTR: 32369.14.pibb.20240164

      摘要 (431) HTML (144) PDF 2.69 M (379) 评论 (0) 收藏

      摘要:紧密连接(tight junction,TJ)是存在于上皮细胞之间或上皮细胞与内皮细胞之间的细胞连接,也是维持机体各种屏障结构的基础,在物质通过旁细胞通路转运过程中起栅栏和屏障作用,控制着物质跨膜运输及维持细胞极性。闭合蛋白(occludin)是紧密连接相关蛋白中最具有代表性的蛋白质之一,在TJ的组装、稳定性和屏障功能中发挥重要作用,它的表达和调控会影响多种疾病的发生。本文旨在综述occludin的结构、功能、相关的信号调控机制,并且探讨影响occludin表达的因素,以期为occludin维持屏障功能完整提供理论支撑。

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    • 异柠檬酸脱氢酶1 R132H突变型胶质细胞瘤及其维持端粒的代偿机制

      2024, 51(11):2845-2852. DOI: 10.16476/j.pibb.2024.0044 CSTR: 32369.14.pibb.20240044

      摘要 (318) HTML (212) PDF 1.58 M (1019) 评论 (0) 收藏

      摘要:异柠檬酸脱氢酶1(isocitrate dehydrogenase 1,IDH1)R132H是II-III级胶质瘤和少突胶质细胞瘤中最常见的突变基因。绝大多数IDH1R132H突变型胶质细胞瘤并没有通过端粒酶的激活(在端粒酶逆转录酶TERT的介导下以RNA为模板延伸端粒长度)作为其端粒维持机制,而是通过一种依赖于同源重组(homologous recombination,HR)的代偿机制来维持端粒长度,该机制被称为端粒延长替代(alterative lengthening of telomere,ALT),目前关于ALT形成的机制尚不完全清楚。最近的研究表明,端粒Shelterin复合物组分RAP1和非同源DNA末端连接(non-homologous end joining,NHEJ)修复因子XRCC1的表达在IDH1R132H突变的胶质细胞瘤中均一致下调,导致端粒功能障碍并促进HR。同时,IDH1R132H突变通过下调去甲基化酶KDM4B的活性水平,与α地中海贫血伴智力低下综合征X连锁(alpha thalassemia/mental retardation syndrome X-linked,ATRX)基因缺失协同作用促进ALT途径。基于这些研究,本文就突变IDH1R132H的表达如何引发端粒功能障碍并改变端粒处的DNA修复途径偏好,进而与ATRX丢失协同作用促进ALT发生的机制进行综述。为临床靶向治疗IDH1R132H突变型胶质细胞瘤提供参考。

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    • 群体感应信号分子对免疫系统的影响

      2024, 51(11):2853-2867. DOI: 10.16476/j.pibb.2024.0014 CSTR: 32369.14.pibb.20240014

      摘要 (386) HTML (93) PDF 5.33 M (515) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年来,宿主导向的抗菌药物研发逐步成为抗感染领域的热点。通过研究宿主和病原菌的相互作用机制,发现免疫系统是宿主导向抗菌药物的关键靶点之一。在以细菌为首的微生物种群中存在一种通讯交流系统,称为群体感应系统,其主要用于调整多微生物群落结构并协调群体行为。当微生物分泌的群体感应信号分子达到阈值浓度时,激活了群体感应系统并引起微生物整体基因表达变化。除了对微生物自身密度的调控外,群体感应信号分子还可以作为病原微生物与宿主之间的纽带进入宿主免疫系统并发挥作用,在影响免疫细胞形态结构、细胞因子分泌以及诱导细胞凋亡等方面导致宿主免疫损伤,造成宿主免疫功能失常。因此以宿主免疫系统为作用靶点,以群体感应信号分子为目标开发抗菌药物,可以有效抑制病原菌对宿主免疫功能的侵袭并协助宿主抗菌。本文对重要群体感应信号分子引发的宿主免疫应答反应机制进行综述,深入探究宿主导向抗菌药物的可能作用靶点,以期为预防或治疗病原体感染以及相关药物研发提供新方向。

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    • 细胞周期蛋白依赖性激酶5的病理学功能及与运动的关系

      2024, 51(11):2868-2879. DOI: 10.16476/j.pibb.2024.0149 CSTR: 32369.14.pibb.20240149

      摘要 (228) HTML (268) PDF 2.40 M (1566) 评论 (0) 收藏

      摘要:细胞周期蛋白依赖性激酶5(cyclin-dependent kinase 5,CDK5)是一种受脯氨酸诱导的丝氨酸/苏氨酸激酶,在脂肪、大脑、血管、心脏以及骨等多个器官组织中表达。早期关于CDK5的研究主要聚焦于神经系统疾病,但近年来随着研究的不断深入,发现CDK5表达升高与代谢性疾病以及肿瘤的发生密切相关。研究表明,CDK5参与调节机体胰岛素分泌、巨噬细胞脂质积累、成骨细胞分化及β淀粉样蛋白和Tau蛋白的形成等多种生物学过程,从而在糖尿病、动脉粥样硬化以及神经退行性疾病等疾病的发病机理中发挥重要作用,同时其活性升高与肿瘤细胞增殖、侵袭密切相关,提示CDK5可能是多种疾病的治疗靶点。运动作为一种低风险、低成本的非药物疗法,可以通过下调CDK5的表达、减少Tau蛋白的形成以及β淀粉样蛋白的沉积,影响神经退行性疾病的发生进程,但是关于CDK5在运动改善疾病的作用中的研究较少,后期还需进一步探究。本文主要对CDK5的病理学功能,以及其与运动之间的关系进行综述,以期为进一步的研究和疾病的诊疗提供 依据。

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    • 运动调控铁死亡改善帕金森病的潜在机制

      2024, 51(11):2880-2896. DOI: 10.16476/j.pibb.2024.0126 CSTR: 32369.14.pibb.20240126

      摘要 (313) HTML (440) PDF 4.01 M (1699) 评论 (0) 收藏

      摘要:帕金森病 (Parkinson’s disease, PD) 是一种以肌强直、静止性震颤及姿势障碍为主要症状的神经退行性疾病。研究表明,铁负荷增加、氧化应激和脂质过氧化在PD的发病机制中起关键作用,而铁死亡作为一种铁依赖性、脂质过氧化驱动的细胞死亡模式,可能是治疗PD的重要突破口。运动作为一种非药物干预手段,能够通过调控铁代谢相关蛋白(如铁调素、铁蛋白、铁转运蛋白)、增强抗氧化防御系统(如谷胱甘肽、谷胱甘肽过氧化物酶4、超氧化物歧化酶)、减少α突触核蛋白(α-synuclein)聚集及调节谷氨酸水平,从而抑制铁死亡的发生,保护神经元,预防和延缓PD的进展。具体而言,运动干预可通过下调二价金属离子转运体1(divalent metal transporter 1,DMT1)和上调膜铁转运蛋白l(ferroportin 1,FPN1)表达,减少细胞内铁积聚,通过增强抗氧化酶活性,降低脂质过氧化水平,通过减少α-synuclein的异常聚集,减轻其引发的氧化应激损伤,通过调节谷氨酸代谢,减轻兴奋性毒性。本文综述了铁死亡在PD中的作用机制及其与运动干预的关系,旨在为PD的预防和治疗提供新的思路和策略。

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    • α7烟碱型乙酰胆碱受体在阿尔茨海默病中的作用

      2024, 51(11):2897-2904. DOI: 10.16476/j.pibb.2024.0112 CSTR: 32369.14.pibb.20240112

      摘要 (308) HTML (294) PDF 869.17 K (936) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着全球人口老龄化的加剧, 阿尔茨海默病 (Alzheimer’s disease, AD) 发病率持续上升, 目前已成为最常见的神经退行性疾病之一。尽管研究人员对AD的病理特征有深入的了解,如淀粉样斑块、Tau蛋白异常磷酸化形成神经元纤维缠结等,但其确切的病因和发病机制仍不完全清楚。α7烟碱型乙酰胆碱受体(α7nAChR)是中枢神经系统中重要的乙酰胆碱受体亚型,广泛分布于大脑的多个区域,尤其是与学习和记忆相关的海马和皮质区域,在神经递质释放、神经可塑性、细胞信号转导以及炎症反应中发挥重要功能。近年来,α7nAChR在AD中的作用受到广泛关注。研究表明,α7nAChR参与β淀粉样蛋白(amyloid β-protein,Aβ)代谢、Tau蛋白磷酸化、神经炎症反应、氧化应激等AD发病进程中的多个重要环节,提示α7nAChR在AD的发病机制中扮演着重要角色,有望作为AD潜在治疗靶点。本综述旨在总结α7nAChR与AD发病的关联及其研究进展,为未来的疾病治疗提供可能的研究方向。

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    • 基于纳米酶的脊髓损伤治疗

      2024, 51(11):2905-2920. DOI: 10.16476/j.pibb.2024.0065 CSTR: 32369.14.pibb.20240065

      摘要 (252) HTML (242) PDF 8.29 M (1030) 评论 (0) 收藏

      摘要:创伤性脊髓损伤是由外部冲击引起的椎管内神经结构损害,其发病率及致残率较高。目前临床治疗主要采用手术、激素冲击等方法,由于缺乏针对性治疗药物,无法实现实质性的功能恢复。针对脊髓损伤病理进程中氧化应激及神经炎症等特点,开发可持续降解自由基、抑制氧化应激、调节神经炎症的疗法成为研究热点。纳米酶具有与天然酶类似的催化活性,且在生理条件下稳定,可以持续抑制氧化应激和神经炎症,对脊髓损伤治疗具有重要意义。本文聚焦基于纳米酶的脊髓损伤治疗,介绍了脊髓损伤的病理生理学特点,纳米酶的分类、性质及纳米酶治疗脊髓损伤的研究进展,阐述了纳米酶对脊髓损伤治疗的推动作用,尤其使脊髓损伤治疗从单纯缓解症状的姑息治疗向神经再生的转变,展现了纳米酶作为脊髓损伤治疗平台的多功能性和潜在应用前景。

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    • 粪菌移植治疗中枢神经系统疾病的基础与临床研究

      2024, 51(11):2921-2935. DOI: 10.16476/j.pibb.2024.0029 CSTR: 32369.14.pibb.20240029

      摘要 (268) HTML (31) PDF 1.32 M (100) 评论 (0) 收藏

      摘要:粪菌移植(fecal microbiota transplantation,FMT)作为一种微生物治疗方法,近年来备受关注。FMT已被证实是治疗艰难梭菌感染、肠易激综合征、炎症性肠病等胃肠疾病的有效方法。研究显示,FMT可能通过重塑患者肠道菌群从而影响中枢神经系统及其疾病的发生与发展。本文介绍了FMT的发展历程与中国FMT研究现状,重点关注FMT在神经变性疾病(阿尔茨海默病、帕金森病),神经创伤性疾病(脊髓损伤、颅脑损伤)以及脑卒中的基础与临床研究,分别从上述疾病特点、肠道菌群特征、FMT作用与机制等方面进行了综述。

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    • 骨肌串扰防治骨肌共减症的作用及机制

      2024, 51(11):2936-2946. DOI: 10.16476/j.pibb.2024.0059 CSTR: 32369.14.pibb.20240059

      摘要 (179) HTML (27) PDF 2.40 M (140) 评论 (0) 收藏

      摘要:骨肌共减症(osteosarcopenia,OS)是一种常见的老年退行性综合症,表现为个体在衰老过程中骨量和肌肉含量同时减少,引起骨质疏松症和肌少症,导致机体平衡能力下降,容易跌倒、骨折,严重威胁老年人的生活质量和生存寿命。由于骨骼和肌肉都属于运动系统,骨质疏松症与肌少症在遗传、内分泌、旁分泌和脂肪浸润方面有共同的致病因素,彼此相互影响、相互调节。因此,本文综述了诱导骨肌共减症的力学串扰、细胞因子串扰、信号通路间相互串扰的分子机制和临床诊断方法,通过运动、营养和药物的干预,对提高老年人的寿命和生存质量,实践“健康老龄化”具有重要的意义。

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    • 功能化脂质体及其在植物源天然产物递送中的应用

      2024, 51(11):2947-2959. DOI: 10.16476/j.pibb.2024.0050 CSTR: 32369.14.pibb.20240050

      摘要 (259) HTML (38) PDF 3.34 M (113) 评论 (0) 收藏

      摘要:植物源天然产物具有广泛的药理特性,在药物发现中占据关键地位,同时以植物膳食补充剂的形式满足人体营养需求。植物源天然产物功效强大,但普遍存在溶解性低、稳定性差、缺乏靶向性、有毒副作用、有特殊气味等限制因素,为临床药物转化带来了挑战。近年来,纳米技术的发展为植物源天然产物的应用提供了新途径。其中,脂质体是一种由两亲性物质合成的双分子层纳米囊泡,具有高载药量、稳定性强等优势。与其他纳米颗粒相比,脂质体易于制备和扩展,它的扩展基于脂质体能被灵活修饰的表面特性。通过在脂质体表面修饰具备不同功能的元件可以使脂质体功能化,这些功能体现在靶向递送、药物控释、局部释放、改善药代动力学等。使用不同类型的功能化脂质体负载植物源天然产物不仅可以增强天然产物的稳定性、提高靶向性、减少副作用,还可以掩盖天然产物的刺激性气味,提升大众的接受度。本综述围绕当前植物源天然产物面临的典型问题,结合功能化脂质体在其中的具体应用做出总结。此外,本文还将回顾功能化脂质体进入临床治疗所面临的机遇和挑战,并探讨克服这些问题的机会,以期更好地实现植物纳米药物的精准控制,为相关领域研究人员及相关产业工作人员提供思路与启发。

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    • 放射性核素内污染促排剂的机制和现状

      2024, 51(11):2960-2970. DOI: 10.16476/j.pibb.2024.0069 CSTR: 32369.14.pibb.20240069

      摘要 (201) HTML (24) PDF 1.29 M (115) 评论 (0) 收藏

      摘要:核事故爆发后,人体可以通过吸入、食入以及完整的皮肤或伤口受到放射性核素内污染。目前,放射性核素内污染的治疗方法主要是促排疗法,除了已经投入临床使用的碘化钾(KI)、普鲁士蓝(PB)、碳酸氢钠以及二乙基三胺五乙酸(DTPA)等放射性核素促排剂外,还有正在研究中的放射性核素促排剂,如富勒烯、羟基吡啶酮、儿茶酚胺等。近年来,生物材料进入核素促排的领域,极大提高了促排效率,其中,脂质体和纳米载体的运送形式使传统的促排剂焕发了新的生命活力,具有良好的发展前景。基于此,本文从已经进入临床使用的和具有发展前景的放射性核素内污染促排剂两方面来分析和讨论促排剂的促排机制和研究现状,明确其在促排过程中发挥的作用,分析放射性内污染促排剂的发展趋势,并展望促排剂未来的发展方向,为放射性核素促排剂的研究提供借鉴。

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    • >研究报告
    • 石墨烯量子点与体外巨噬细胞生物相容性的研究

      2024, 51(11):2971-2982. DOI: 10.16476/j.pibb.2023.0491

      摘要 (232) HTML (23) PDF 5.39 M (132) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 探讨石墨烯量子点(GQDs)的对体外RAW264.7巨噬细胞存活率、细胞凋亡及炎症因子表达的影响和细胞成像能力,为GQDs在生物医学领域的安全应用提供理论基础。方法 采用改性Hummer’s法制备了氧化石墨烯。利用H2O2和W18O49在水热条件下产生的羟基自由基,采用自上而下的方法将氧化石墨烯切割成GQDs。利用X射线粉末衍射、X光电子能谱、透射电镜、原子力显微镜、扫描电镜和傅里叶红外变换等技术对GQDs微观结构进行详细分析。通过CCK-8、流式细胞、激光共聚焦方法和实时荧光定量PCR(RT-qPCR),评价GQDs对巨噬细胞的生物兼容性和对炎症因子表达的影响。通过CCK-8、流式细胞和RT-qPCR,评价GQDs对巨噬细胞的生物兼容性和炎症因子的影响。激光共聚焦显示GQDs在巨噬细胞中成像情况。结果 水热条件下,以W18O49为催化剂可将氧化石墨烯切割为3~5 nm蓝光GQDs,产率为43%,荧光寿命(τ)=1.67 ns。三重态碳烯自由基的Zigzag型位点和缺陷态导致GQDs表现出激发波长的依赖性,其最佳激发和发射波长分别为330 nm和400 nm。GQDs表面丰富的含氧官能团和其亲水性使其具有良好的水溶性。CCK-8和死活染色表明,GQDs具有较高的生物兼容性。RT-qPCR分析结果显示,GQDs对体外RAW264.7细胞有生长抑制作用,可刺激RAW264.7细胞提高TNF-α的表达,使细胞膜破裂并产生IL-1β炎症因子诱导细胞凋亡。激光共聚焦结果显示,蓝光GQDs具有一定的体外细胞成像能力。结论 石墨烯量子点的水溶性、低毒、荧光特性和炎症因子的诱导效应,为其在免疫标记和细胞成像领域的应用提供了广阔的前景。

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    • p38促分裂原活化的蛋白激酶信号调控铁死亡参与运动改善2型糖尿病小鼠非酒精性脂肪性肝病

      2024, 51(11):2983-2997. DOI: 10.16476/j.pibb.2024.0024 CSTR: 32369.14.pibb.20240024

      摘要 (201) HTML (28) PDF 5.95 M (176) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 从运动调控细胞铁死亡的角度,探究8周跑台运动改善2型糖尿病(diabetes mellitus type 2,T2DM)合并非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease,NAFLD)小鼠肝细胞脂肪变性的分子机制。方法 选取8只8周龄健康m/m小鼠作为对照组(Con),32只同周龄db/db小鼠被随机分为db/db组、db+Exe组、db+SB203580组及db+Exe+SB203580组,每组8只。db+Exe组、db+Exe+SB203580组进行持续8周的中等强度跑台运动干预(40 min/d,5 d/周),db+SB203580组及db+Exe+SB203580组进行8周的p38促分裂原活化的蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)抑制剂SB203580腹腔注射处理(5 mg/kg,5 d/周),实验期间每周定时检测小鼠体重及空腹血糖。8周干预结束后,油红O及苏木精-伊红(hematoxylin-eosin,HE)染色法观察小鼠肝脏病理性改变状况,相应的酶联免疫吸附试验(enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)试剂盒测定血脂、肝功能、肝脏铁离子及氧化应激水平,定量反转录PCR(quantitative reverse transcriptase-mediated PCR,qRT-PCR)测定脂肪合成及氧化应激相关mRNA转录水平,免疫组织化学染色观察铁死亡相关蛋白质的表达水平,蛋白质印迹(Western blot,WB)法检测肝组织中脂质合成及铁死亡相关蛋白质表达水平。结果 8周跑台运动降低了db/db小鼠体重、血糖、肝指数及血脂水平,改善其肝脏脂肪变性,下调肝组织Fe2+、MDA、MCP-1、IL-6、SREBF1、ACC1表达水平,并上调了db/db小鼠肝组织中GSH含量及铁死亡相关蛋白质NRF2、HO-1、SLC7A11、GPX4蛋白表达水平。运动联合p38 MAPK抑制剂干预显著下调db/db小鼠肝组织ACC1、MCP-1IL-6的mRNA及Fe2+、MDA水平,并上调GSH水平。然而,与跑台运动组相比,运动联合p38 MAPK抑制剂组小鼠肝脏内Fe2+、MDA、MCP-1、SREBF1表达显著上升,GSH及铁死亡相关蛋白质表达水平显著下降。此外,与单纯抑制剂组相比,运动联合抑制剂干预组小鼠肝组织铁蓄积及脂质过氧化现象明显改善。结论 8周跑台运动可能是通过p38 MAPK依赖途径抑制肝细胞铁死亡,缓解肝细胞脂质过氧化及肝脏脂肪变性,从而改善T2DM小鼠的NAFLD。

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    • 重症哮喘的代谢及细胞特征研究

      2024, 51(11):2998-3010. DOI: 10.16476/j.pibb.2024.0021 CSTR: 32369.14.pibb.20240021

      摘要 (400) HTML (30) PDF 7.94 M (135) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 哮喘是常见的慢性气道炎性疾病,重症哮喘是哮喘诊治中关注的重点。哮喘发病中,免疫细胞参与并发生改变,几种脂类代谢物可作为其诊断标志物。本研究在代谢和细胞层面,探讨了重症哮喘的特征。方法 使用多因素统计学分析和独立样本t检验筛选了重症哮喘(41例)和对照(18例)血液样本中的差异代谢物,通过KEGG富集分析鉴定关键通路,基于ROC曲线进行生物标志物的鉴定;基于细胞类型注释结果,识别了血液中免疫细胞的种类和比例(5例重症和3例对照);使用单样本基因富集分析(ssGSEA)研究了差异代谢通路在单细胞中的特征。结果 相比于对照(健康),28种代谢物的丰度在重症哮喘患者血液中增加,13种代谢物丰度降低(P<0.05);差异代谢物富集于4条通路:鞘脂代谢、甘油磷脂代谢、烟酸和烟酰胺代谢、组氨酸代谢。其中,有13种差异代谢物可以作为重症哮喘诊断的标志物,如L-谷氨酸(AUC=0.809)、烟酰胺(AUC=0.886)、植物鞘氨醇(AUC=0.882)、鞘氨醇(AUC=0.893)等。在单细胞分析中,鉴定出了5种主要细胞类型(CD4+ T细胞、CD8+ T细胞、NK细胞、B细胞和单核细胞),NK细胞的数量在重症哮喘患者中增加;重症哮喘具有更加频繁的细胞通讯,其CD8+ T细胞与其他细胞通讯密集,而在健康样本中,密集通讯的细胞主要为单核细胞。ssGSEA表明,重症样本中,4条富集了差异代谢物的通路,在CD4+ T和CD8+ T细胞中具有更低的得分(P<0.01),推测这些通路相关的基因表达在这两种细胞中被抑制,被抑制的基因包括DGKANT5C3A等,这些基因与免疫过程相关,在调节T细胞信号转导、活化、分化及免疫应答中发挥关键作用。结论 L-谷氨酸、烟酰胺、植物鞘氨醇、鞘氨醇可以作为重症哮喘诊断的生物标志物;重症哮喘相关通路的基因在CD4+ T和CD8+ T细胞中被抑制表达。

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    • 利用邻位标记-质谱联用技术发掘冠状病毒HCoV-229E互作宿主因子

      2024, 51(11):3011-3020. DOI: 10.16476/j.pibb.2024.0100

      摘要 (263) HTML (30) PDF 3.37 M (105) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 通过邻位标记-质谱联用与生物信息学分析结合筛选与人冠状病毒229E(HCoV-229E)核衣壳蛋白(NP)相互作用的潜在宿主因子,并利用免疫共沉淀等技术验证,寻找HCoV-229E NP的相互作用蛋白,为揭示病毒复制增殖的分子机制,及不同人冠状病毒致病力差异奠定基础。方法 首先构建了表达HCoV-229E NP与生物素连接酶标签融合蛋白(NP-TurboID)的重组腺病毒Ad-V5-NPHCoV-229E-TurboID(Ad-N),感染人非小细胞肺癌细胞A549,48 h后添加外源生物素,通过生物素连接酶标记NP相互作用蛋白,利用链霉亲和素交联的磁珠纯化生物素标记蛋白,而后进行无标记(label-free)蛋白质组学质谱分析,筛选出潜在的与NP互作的蛋白质,并通过免疫沉淀和免疫荧光等实验进行验证。结果 无标记蛋白质组学质谱筛选出584个潜在互作蛋白,从中选取糖原合成酶激酶3(GSK3)A和GSK3B进行免疫共沉淀和免疫荧光验证,实验结果表明,二者与NPHCoV-229E存在相互作用。结论 邻位标记-质谱联用技术可以用于病毒-宿主相互作用因子的挖掘,为进一步研究冠状病毒复制、增殖及致病机制奠定了基础。

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    • >技术与方法
    • 基于双竞争挂锁探针改进RNA SNP检测特异性的方法

      2024, 51(11):3021-3033. DOI: 10.16476/j.pibb.2024.0101

      摘要 (310) HTML (24) PDF 2.14 M (111) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 RNA的单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP)与多种疾病和药物反应相关的蛋白质表达有关,因此对其检测具有重要意义。目前,splintR连接酶辅助方法是RNA直接检测的重要方法,但当连接酶的保真度不理想时,该方法的特异性将受到限制。本研究的目的是创建一种提高splintR连接酶检测RNA特异性的方法。方法 本研究提出了一种双竞争挂锁探针(dual-competitive-padlock-probe,DCPLP)检测方法,不需要额外的酶或反应,可提高splintR连接酶的特异性。为了验证该方法,采用双竞争挂锁探针介导的滚环扩增(rolling circle amplification,RCA)对CYP2C9基因进行RNA SNP基因分型。结果 通过双挂锁探针的竞争和链替换,SNP检测的特异性得到了很好的提高,非特异性信号降低了83.26%。通过引入合成RNA样品,实现了10 pmol/L~1 nmol/L的动态检测范围。并将临床样本应用于该方法进行性能评价,结果与qPCR方法的基因分型结果一致。结论 本研究成功建立了一种高特异性的RNA SNP直接检测方法,为准确鉴定各类RNA提供了新的途径。

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    • 基于电子顺磁共振技术的谷胱甘肽检测方法

      2024, 51(11):3034-3045. DOI: 10.16476/j.pibb.2024.0097 CSTR: 32369.14.pibb.20240097

      摘要 (432) HTML (29) PDF 2.89 M (97) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 谷胱甘肽(GSH)是细胞中巯基(―SH)含量最丰富的非蛋白质化合物,在提供还原当量、直接中和有毒反应物质以及维持细胞氧化还原平衡等方面发挥着至关重要的作用,因此,准确检测组织中的GSH含量具有重要意义。鉴于电子顺磁共振(EPR)技术在GSH检测方面的应用报道相对较少,本文提出了一种基于EPR技术的GSH检测方法。方法 首先,将ABTS(2,2"-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)溶液与K2S2O8溶液混合并在避光条件下反应12~16 h制备ABTS?+溶液,借助UV-Vis对ABTS?+溶液进行浓度测定。然后,基于ABTS?+的EPR信号变化来检测GSH浓度,在此基础上探究最适的反应时间和温度,建立ABTS?+的EPR信号强度和GSH 浓度之间的标准方程。最后,采用计算得到的标准曲线对C57BL/6J 小鼠全血的GSH浓度进行定量分析,并与文献结果进行比较,验证方法的准确性。结果 实验结果显示,本方法对GSH的检测范围(50 nmol/L~15 μmol/L)分布超过两个数量级,检测限(LOD)低至0.50 nmol/L,检测到的小鼠全血中GSH含量为(10 660±706)nmol/g(每克血红蛋白所含GSH纳摩尔数),与文献报道结果((11 200±237)nmol/g)接近。此外我们还使用类似的方法进一步发展了对GSSG的检测方法。结论 本文提出了一种基于EPR技术,使用ABTS?+快速检测GSH的方法。得益于EPR技术的独特优势,相比于传统的比色法,本方法具有更高的检测灵敏度,更宽的线性范围。我们进一步拓展了其在血液样品中的检测应用,可以快速准确地检测全血中GSH的含量,为衡量组织中氧化还原平衡状态提供数据支持,具有重要意义。

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    • >科教融合
    • 基于综合能力培养的“结构生物学”教学改革

      2024, 51(11):3046-3053. DOI: 10.16476/j.pibb.2024.0381 CSTR: 32369.14.pibb.20240381

      摘要 (148) HTML (127) PDF 1.07 M (630) 评论 (0) 收藏

      摘要:结构生物学作为迅速发展的前沿学科,已渗入到生命科学各个研究领域。“结构生物学”课程的开设对拓展本科生知识体系、培养学生科学精神、创新能力等具有重要作用。为满足“新工科”人才培养需求,教学团队基于“价值塑造、知识传授、能力培养”的三位一体教育理念,以培养学生思维能力、创新意识和工程实践能力为目标,设计进阶式教学内容,挖掘思政元素;基于问题导向学习(problem-based learning,PBL)建立多样化教学模式、学生评价体系和教学评价体系,培养学生分析问题和解决问题能力,建立一套适合生命学科各专业本科生的“结构生物学”教学体系。学生参与的评估数据结果表明,该教学改革实践效果良好,有助于“新工科”背景下研究型综合创新人才的培养。

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