目的 该研究旨在探讨磷脂酰肌醇特异性磷脂酶C epsilon(phospholipase C epsilon, PLCε)对前列腺癌细胞丝氨酸/甘氨酸代谢及细胞增殖的影响。方法 慢病毒及质粒转染LNCAP、PC3细胞,q-PCR、Western blot分别检测LNCAP、PC3细胞中 PLCε、Yes相关蛋白(yes associated protein,YAP)、丝氨酸/甘氨酸生成酶[包括磷酸丝氨酸转氨酶1(phosphoserine aminotransferase1,PSAT1)、磷酸丝氨酸磷酸酶(phosphoserine phosphatase,PSPH)、丝氨酸羟甲基转移酶2(serine hydroxymethyltransferase2,SHMT2)及增殖相关基因细胞周期蛋白D1(Cyclin D1)、增殖细胞核抗原(proliferating cell nuclear antigen,PCNA)]的表达情况;克隆形成实验及MTT实验检测细胞的克隆形成率及增殖活性。结果 (1)感染LV-shPLCε可显著下调前列腺癌细胞LNCAP、PC3中的PLCε、YAP、PSAT1、PSPH、SHMT2及增殖相关基因的mRNA及蛋白质水平,同时抑制细胞的克隆形成能力和增殖活性;(2)在shPLCε组细胞中加入过表达YAP质粒后,能明显逆转YAP、PSAT1、PSPH、SHMT2及增殖相关基因的下调,但加入干扰YAP质粒后结果相反。结论 shPLCε可通过下调YAP的表达抑制前列腺癌细胞的丝氨酸/甘氨酸生成,从而抑制细胞的增殖。
目的 探究TAGLN对HBV阳性肝癌细胞HepG2.2.15生物学行为的影响及可能的作用机制。方法 免疫组化法和Western blot检测TAGLN在HBV阳性和HBV阴性肝癌组织及细胞中的表达差异;用TAGLN干扰慢病毒感染HepG2.2.15细胞,通过嘌呤霉素筛选干扰TAGLN表达的稳定表达细胞系,Western blot验证干扰效率; CCK-8法和克隆形成实验检测干扰TAGLN表达对HepG2.2.15细胞增殖能力的影响;Transwell实验检测干扰TAGLN表达对HepG2.2.15细胞迁移和侵袭的影响;Western blot检测PI3K、p-PI3K、AKT以及p-AKT的表达。结果 TAGLN在HBV阳性肝癌组织及细胞中的表达高于HBV阴性肝癌组织和细胞(P<0.01);干扰TAGLN表达能抑制HepG2.2.15细胞增殖、克隆形成能力、迁移和侵袭(P<0.01);降低HepG2.2.15细胞中PI3K和AKT(P<0.01)及p-PI3K和p-AKT(P<0.05)的表达。结论 在肝癌组织中,HBV感染能增加TAGLN的表达;干扰TAGLN表达后HepG2.2.15细胞的增殖能力、克隆形成能力、迁移和侵袭的能力减弱,其机制可能与PI3K及AKT的表达减少有关。
白藜芦醇合成酶(resveratrol synthase, RS)是查耳酮合酶基因家族的一个重要酶,在植物体内催化白藜芦醇的生成。白藜芦醇是植物产生的一种非黄酮多酚类代谢产物,是植物在受到生物和非生物胁迫时产生的植物抗毒素,已证实具有多种生理活性。从转录组数据库中筛选获得注释为CHS基因的CDS序列,以中间锦鸡儿cDNA为模板,克隆得到基因全长。序列分析、系统进化分析和转该基因拟南芥研究结果表明,该基因为RS基因,因此将其命名为CiRS(GenBank登录号MF678590)。qRT-PCR检测分析发现,中间锦鸡儿CiRS基因的表达受到干旱、NaCl、紫外线等胁迫诱导。异源表达CiRS基因抑制了拟南芥自身AtCHS基因的表达。同时转CiRS基因拟南芥的抑菌活性强于野生型。这些结果均证实了中间锦鸡儿CiRS基因在转基因拟南芥中发挥了相应的功能。
草害和虫害是造成水稻减产的两个重要因素,培育转基因抗除草剂、抗虫水稻是解决这两个问题的有效途径之一。分子鉴定结果表明,以恢复系R608为受体的遗传转化获得了3个独立转基因事件,其中1个为单拷贝转化体,命名为E1C608-3。用ELISA方法检测外源抗草甘膦和抗螟虫蛋白含量的结果表明,E1C608-3的T2代分蘖期的根、茎、叶中EPSPS蛋白含量为120.16~1 223.28μg/g,CRY1C蛋白含量为1.23~8.72μg/g,且两个外源蛋白在不同器官中的表达量均表现为叶>茎>根(P<0.01)。T3代测定结果显示,E1C608-3转化体在秧苗期草甘膦的耐受浓度至少为16g/L,其耐受浓度至少是转化受体R608的16倍。T3代抗虫实验结果显示,E1C608-3对稻纵卷叶螟幼虫平均致死率为95.56%,表现出良好的螟虫抗性。T4代农艺性状测定结果显示,E1C608-3与转化受体存在较大差异,但都处在水稻天然种质资源的变异范围之内。以上结果表明,E1C608-3是一个抗除草剂、抗螟虫的水稻新种质。
G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptor, GPCR)家族蛋白在细胞感受各种胞外信号过程中发挥重要作用。Ste2是酵母细胞中GPCR蛋白之一。大量文献报道了Ste2蛋白突变体对其功能和表达的影响,但关于Ste2亚细胞定位的研究相对较少。这项工作的目的在于确定Ste2亚细胞定位,探究Ste2 不同跨膜域、胞内外环状结构域和N端、C端对其亚细胞定位的影响。构建了一系列结构域删除或替换突变体,通过荧光显微镜观察判断不同结构区域对Ste2亚细胞定位的影响,并通过与已知的细胞器标记蛋白共定位观察验证亚细胞定位判读结果。结果显示:野生型Ste2荧光信号出现在质膜和液泡内腔;C端缺失突变体荧光信号出现在质膜和内质网。在N端、C端、各环状结构域序列采用动物GPCR蛋白ORI7、OR17-40相应结构域替换的突变体中,C端替换导致液泡内腔信号消失,质膜信号强于野生型;N端和部分环状结构域替换不同程度减弱或消除了质膜定位,液泡腔内信号类似于野生型;部分突变体在胞内出现点状分布的荧光信号。由此推断:Ste2 N端,第一、第二胞外环状结构域和第三胞内环状结构域可能具有影响Ste2运输定位到质膜的功能;而C端则可能在Ste2离开细胞膜进入液泡的过程中发挥作用。初步确定了Ste2的不同结构区域对其定位的影响,为深入研究GPCR蛋白的亚细胞定位机制奠定基础。
目的 探讨AUF1在胞质DNA引起的细胞葡萄糖代谢应答中的作用及其机制。方法 (1)用核质分离技术分离细胞核与细胞质,并通过生物素-亲和素亲和层析技术分离细胞质中与胞质DNA(ISD)结合的蛋白质,然后通过“银染-质谱”和“复合物-质谱”技术鉴定出差异蛋白——AUF1。再利用体外结合实验验证AUF1与胞质DNA的相互作用。(2)在胞质DNA刺激后,通过ATP检测试剂盒和CCK8细胞氧还活力检测试剂,比较野生型细胞和基于CRISPR/Cas9技术的AUF1基因敲除细胞中葡萄糖代谢应答情况。(3)通过半定量PCR技术,在野生型、基因敲除AUF1、基因敲除后回补AUF1或空载体的四类细胞中检测葡萄糖转运蛋白GLUTs以及葡萄糖代谢相关酶的mRNA表达情况,筛选出与细胞糖代谢相关的AUF1下游效应分子——GLUT3。进而用实时荧光定量PCR进行验证。(4)通过半定量和荧光定量PCR分析胞质DNA刺激下GLUT3的mRNA变化情况,分析胞质DNA的刺激是否影响GLUT3的mRNA表达。结果 (1)两次质谱分析均发现AUF1能与ISD结合。体外结合实验也证实,不论是原核表达的GST-AUF1还是真核细胞表达的GFP-AUF1均能与单链和双链的ISD相结合。(2)基因敲除AUF1后的HEK293细胞在用胞质DNA刺激后,胞内的ATP水平和对CCK8的还原能力都明显高于野生型细胞。提示AUF1基因敲除细胞内的葡萄糖代谢不受胞质DNA刺激所抑制,说明AUF1很可能参与了胞质DNA对细胞糖代谢的调节。(3)半定量PCR技术检测发现在AUF1敲除的细胞中GLUT3的mRNA明显减少,而其他的GLUT家族成员和代谢酶则没有显著差异。实时荧光定量PCR证实上述现象,提示AUF1很可能通过稳定GLUT3的mRNA参与葡萄糖代谢的调节。(4)无论是单链还是双链ISD刺激后的细胞中,GLUT3的mRNA均减少,说明GLUT3可能是胞质DNA对糖代谢的调节过程中的一个下游效应分子。结论 AUF1能与胞质DNA结合,很可能通过调节下游GLUT3的mRNA稳定性参与胞质DNA引起的糖代谢应答反应。
基于xMAP液相芯片新型生物技术平台,分别以狐狸线粒体DNA D-loop区序列、水貂线粒体DNA细胞色素b基因序列为模板设计特异扩增引物和探针,并对探针进行锁核酸修饰,建立了二重xMAP液相基因芯片方法,用于快速检测狐狸和水貂源性成分。该法能准确鉴定鉴别狐狸和水貂DNA,对其他18种动物物种DNA均呈检测阴性,对狐狸、水貂DNA的检测低限分别为2.8pg/μl、0.9pg/μl,对肉类混样检出限为0.05%(m/m)。对目标源性DNA含量为1%(V/V)的32份饲料与食品核酸添加样本均呈对应目标检测阳性。结果表明,该方法特异性强、灵敏度高,适用于食品与饲料领域相关原料和产品的质量与安全检验。
腈水合酶是一类可催化腈类化合物转化生成相应酰胺类物质的酶。含腈水合酶的游离细胞催化水合反应存在酶容易失活、细胞无法重复利用、分离纯化困难等缺陷,细胞固定化技术可有效解决这些问题。为探索合适的固定化方法,以含腈水合酶的重组E.coli细胞为研究对象,以固定化酶活回收率和批次反应情况为评价指标,筛选比较了几种常用的包埋固定化方法。结果表明,DA-F127水凝胶包埋固定化细胞不仅具有较高的酶活回收率,而且稳定性也很好。对该方法进行了固定化条件和操作稳定性优化,当DA-F127浓度为15%、UV光源距离为20cm、光照时间为6min、菌体含量为20mg/g 固定化细胞时,酶活回收率为89.74%,并且可以催化9批次150g/L的3-氰基吡啶完成转化,第九批次转化率可达98.26%。与游离细胞催化过程相比,单位质量游离细胞的烟酰胺产量提高了12倍,具有良好的工业应用前景。
为进一步简化放线菌的遗传操作流程,缩短重组菌株的筛选周期,在对杀真菌链霉菌(Streptomyces fungicidicus ATCC 21013)进行遗传操作的过程中引入了一个反向筛选标记基因——尿嘧啶磷酸核糖转移酶基因(upp)。并通过原始菌株中upp基因的敲除,以及带有upp基因的自杀型基因敲除载体的构建,开发了一套完整的针对杀真菌链霉菌的无痕敲除系统。通过载体的整合、二次交换及反向筛选实现了杀真菌链霉菌基因组中StrR基因的快速无痕敲除。upp反向筛选标记基因的引入使得链霉菌重组菌株的平均筛选周期缩短了2周左右,并进一步减少了假阳性重组菌株出现的概率,可实现放线菌中目的基因的连续无痕敲除,因此值得进一步推广和应用。
基因编辑是一项旨在对基因组进行定点修饰的新技术,为基因功能分析提供了更强大的工具。现在研究人员可以很容易地利用锌指核酸酶(zinc-finger nuclease,ZFN)、转录激活类效应核酸酶(transcription activator-like effector nuclease,TALEN)、规律成簇的间隔短回文重复序列(clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR)等基因编辑技术来操纵目标基因,这些技术革新了基因功能分析和医学治疗领域。对基因编辑技术的种类、原理进行综述,重点介绍CRISPR基因编辑技术在疾病治疗中的研究进展,并对基因编辑技术的未来进行了展望。
核酸适配体是指通过SELEX筛选得到的能与靶标高特异性、高亲和力结合的单链DNA或RNA。目前国内外具有高亲和性和高特异性结合的小分子靶标的核酸适配体依然很少,究其原因,一方面是因为小分子靶标的适配体难以筛选,另一方面是小分子靶标与其候选适配体亲和力表征方法难以确定。亲和力表征是确定适配体筛选成功与否的关键步骤,就现有的小分子靶标与其相应适配体亲和力表征方法进行了总结,包括纳米金比色法、等温滴定量热法、表面等离子共振、圆二色谱法、石英晶体微天平法、微量热泳动法和SYBR Green I染料检测法等,并分析了这些方法的优缺点及改进建议,以期有助于提高适配体表征效率。
随着mRNA稳定性和安全高效的递送系统的研究日渐成熟,近年来,mRNA疫苗在肿瘤个体化疫苗中取得了较大进展,因其生产工艺简单、在细胞内表达抗原、安全性优于DNA疫苗等特点,是一种很有前途的新型疫苗。为了解全球mRNA疫苗的开发与研究现状,在此重点对mRNA疫苗的分子设计、递送系统、临床研究现状进行了分析和综述,为后续mRNA疫苗的开发和研究提供参考依据。
突变文库的构建是定向进化研究过程中一个关键步骤,主要利用天然存在的系统或者人工合成的分子技术来产生多样性核酸分子文库,为制备和筛选具有一定特性的蛋白酶、多肽、人工抗体等提供庞大的遗传基因库,也可用于合成生物学中相关基因元件的研究与筛选,为目标生物制品的高效工业化生产提供动力。随着对突变文库构建技术研究的日益深入,各种文库构建策略相继被开发出来,并在生物能源、生物化工、生物医药、生物试剂和食品工业等方面得到了广泛的应用。然而,定向进化中的文库构建策略多有不同,各种突变文库构建技术的核心方法也在不断创新。主要介绍近年来实验室中人工合成多样性文库的前沿技术,并对文库构建技术在自动化和智能化方向的发展进行了展望。
植物异喹啉生物碱(plant isoquinoline alkaloids,PIAs)包括吗啡、可待因、加兰他敏及小糵碱等药用活性产物和其他天然活性产物。从植物中提取异喹啉生物碱,受制于低含量、种植季节及提取方法。人们开始研究利用微生物异源合成和改造天然异喹啉生物碱,从而获得低成本的药用活性物质。异喹啉生物碱合成途径长,反应复杂,为实现微生物异源合成带来了诸多挑战。随着合成途径和酶的解析和鉴定,合成生物学技术为在微生物中合成异喹啉生物碱提供了可能。综述了PIAs合成途径解析的最新进展,以及微生物异源合成PIAs的代谢工程策略,讨论了目前存在的问题和未来的发展趋势。
