目的:探讨SIRT3调控的线粒体自噬对高糖加重神经元缺氧再灌注损伤的影响及机制。方法:高糖(50 mmol/L)干预HT22细胞后,构建细胞缺氧/复氧模型,利用SIRT3抑制剂3-TYP抑制SIRT3表达。倒置显微镜观察细胞形态改变,CCK8法检测细胞存活率,流式细胞术检测细胞凋亡率,TMRE荧光试剂盒检测细胞线粒体膜电位,RT-qPCR、Western blot检测相关分子的基因和蛋白质表达。结果:高糖使神经元缺氧再灌注后的细胞碎片进一步增加,细胞存活率降低,细胞凋亡率升高(P<0.05)。此外,高糖降低了神经元缺氧再灌注后的线粒体膜电位(P<0.05)。进一步研究发现,高糖上调神经元缺氧再灌注后线粒体分裂相关蛋白DRP1的表达水平,降低了线粒体融合相关蛋白OPA1和线粒体外膜蛋白TOM20的表达;并且增加了自噬相关蛋白LC3Ⅱ、Beclin-1和线粒体自噬相关蛋白PINK1、Parkin的表达;同时,高糖升高了SIRT3的基因和蛋白质表达(P<0.05)。而SIRT3抑制剂3-TYP使神经元高糖缺氧再灌注损伤加重,同时进一步上调DRP1、LC3Ⅱ和PINK1的蛋白质表达(P<0.05)。结论:高糖可显著加重神经元缺氧再灌注损伤,破坏细胞线粒体功能,激活细胞线粒体自噬;SIRT3可抑制PINK1-Parkin通路介导的线粒体自噬并减轻神经元高糖缺氧再灌注损伤。
目的:分析家蝇抗菌肽(Musca domestica cecropin,Mdc)的结构,并对其衍生肽的抗肿瘤活性进行筛选,以期找到高效、经济的抗肿瘤候选小分子肽。方法:采用生物信息学相关软件对抗菌肽Mdc的理化性质和二级结构等进行分析;MTT法测定小分子衍生肽对10种不同肿瘤细胞株的抑制作用,并测定Mdc和衍生肽对正常细胞的毒性作用;溶血实验检测Mdc和衍生肽的溶血性。结果:在抗菌肽Mdc结构分析的基础上,设计了5种衍生肽M1-6、M1-7、M1-8、M9-21、M27-39;MTT结果显示5种衍生肽对特定肿瘤细胞株具有不同程度的抑制作用,但对正常细胞无明显细胞毒性;并且5种衍生肽在一定浓度范围内无溶血现象。结论:成功筛选出了具有相应抗肿瘤活性的小分子肽,其中M27-39、M1-8和M1-7有望成为有前途的抗肿瘤候选小分子肽。
背景: 番茄(Solanum lycopersicum)是广泛种植的最具价值的果蔬之一,番茄晚疫病会导致其产量和品质降低。microRNAs(miRNAs)是一类内源性非编码RNA,广泛参与基因转录后调控。已有研究表明miR399家族可参与调控植物抗病过程。目的:探究番茄miR399(sly-miR399)对番茄抗晚疫病的影响。方法:构建sly-miR399的过表达和沉默载体,利用农杆菌介导在番茄叶片中瞬时表达;实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术检测相关基因表达水平;台盼蓝染色并统计分析瞬时过表达和瞬时沉默sly-miR399的番茄叶片的病斑情况。结果:瞬时过表达sly-miR399导致其靶基因UBC24的表达量下降了75%,病程相关蛋白(pathogenesis related proteins,PRs)SlPR1、SlPR2、SlPR3和SlPR5的表达量分别上升了3.6倍、2.2倍、2.3倍和6.4倍,茉莉酸(JA)信号通路相关基因SlJA1、SlLOX1和SlLOX2的表达量分别上升了1.3倍、2.5倍和1.5倍,JA转录抑制因子SlJAZ1的表达量下降了50%,接种晚疫病菌后,叶片上相对病斑面积明显减小;瞬时沉默导致其靶基因的表达量上升了1.8倍,PRs基因的表达量分别下降了65%、82%、52%和80%,SlJA1、SlLOX1和SlLOX2的表达量分别下降了84%、50%和65%,SlJAZ1的表达量上升了1.8倍,病菌接种后叶片上相对病斑面积明显变大。结论:初步揭示了sly-miR399在番茄抗晚疫病过程中的正调控因子作用。
透明颤菌血红蛋白基因vgb在多种研究和工业发酵菌中异源表达很好的解决了高密度发酵中的溶氧率问题。酿酒酵母是经典的真核模型,且在发酵工业中具有重要的应用价值,但vgb在酿酒酵母中异源表达对细胞生长的影响并不清楚。以ADH1为启动子构建了含透明颤菌(Vistreoscilla)血红蛋白基因vgb的异源表达质粒YEplac195-ADH1pr-vgb,并转化至酿酒酵母BY4741。通过生长敏感性实验,发现在发酵碳源和非发酵碳源中,vgb的异源表达均抑制了菌株生长。接着,通过2',7'-二氯荧光黄双乙酸盐和PI染色和脂质过氧化产物检测分析,发现过表达vgb的酿酒酵母细胞中活性氧(ROS)的积累、细胞膜通透性改变以及脂质过氧化。结果表明,酿酒酵母中过表达vgb改变细胞的氧化状态促进活性氧的累积,氧化应激导致菌株的生长抑制。
药物研发是非常重要但也十分耗费人力物力的过程。利用计算机辅助预测药物与蛋白质亲和力的方法可以极大地加快药物研发过程。药物靶标亲和力预测的关键在于对药物和蛋白质进行准确详细地信息表征。提出一种基于深度学习与多层次信息融合的药物靶标亲和力的预测模型,试图通过综合药物与蛋白质的多层次信息,来获得更好的预测表现。首先将药物表述成分子图和扩展连接指纹两种形式,分别利用图卷积神经网络模块和全连接层进行学习;其次将蛋白质序列和蛋白质K-mer特征分别输入卷积神经网络模块和全连接层来学习蛋白质潜在特征;随后将4个通道学习到的特征进行融合,再利用全连接层进行预测。在两个基准药物靶标亲和力数据集上验证了所提方法的有效性,并与其他已有模型作对比研究。结果说明提出的模型相比基准模型能得到更好的预测性能,表明提出的综合药物与蛋白质多层次信息的药物靶标亲和力预测策略是有效的。
光动力疗法(PDT)具有微创、可控、低毒、可重复治疗等优点,已成为临床医学中不可缺少的治疗手段。但由于肿瘤细胞的自我保护机制,大大降低了PDT疗效。使用PDT治疗方法的同时实施药理自噬抑制策略,切断因光动力治疗下严重氧化损伤下的保护性自噬。通过油浴加热法合成卟啉金属有机框架PCN-224,并在PCN-224上负载自噬抑制剂硫酸羟氯喹(HCQ),通过扫描电子显微镜(SEM)、粒径测试(DLS)、紫外可见光谱测试等方法检测,结果表明成功地合成了该材料,增强了卟啉光敏剂的水溶性,并且光照后对4T1小鼠乳腺癌细胞毒性明显增强,且装载了HCQ后进一步提高了肿瘤杀伤能力。
目的:苯甲酸脱羧酶能够催化羧化反应固定CO2,为了获得高效的苯甲酸脱羧酶,需要利用高通量分子克隆与突变体筛选系统对产生的大量突变体进行筛选,因此建立、开发高效的筛选评价方法对于获得高羧化效率的突变体至关重要。方法:利用2,3-二羟基苯甲酸脱羧酶催化邻苯二酚固定CO2的反应体系,建立了光谱法-图像灰度法高通量筛选和评价固定CO2的苯甲酸脱羧酶突变体。利用分光光度法在308 nm快速定量羧化产物2,3-二羟基苯甲酸。同时利用高效液相色谱(HPLC)法对分光光度法的测定结果进行了校正,确定了分光光度法估算的2,3-二羟基苯甲酸浓度与HPLC方法测定的准确浓度之间具有良好的线性关系(R2 = 0.996)。利用HPLC-分光光度法的相关性可以获得实际样品中准确的2,3-二羟基苯甲酸浓度。利用Image J软件获得蛋白质标准品和突变体的灰度均值,根据灰度法定量蛋白质标准品的标准曲线计算突变体的蛋白质表达量。利用单位酶量催化邻苯二酚获得2,3-二羟基苯甲酸的浓度比较突变体的催化活性。结果:纯酶和粗酶体系下HPLC法测定的2,3-二羟基苯甲酸浓度与分光光度法测定的吸光度值的关系分别为C1=0.500A1-0.010(R2 = 0.996)和C2=1.458A2+0.431 9(R2 = 0.991)。从13个突变体中获得了两个正向突变体,羧化活性分别是WT的3.5倍和1.7倍。结论:基于光谱法-图像灰度法可以实现高通量筛选固定CO2的苯甲酸脱羧酶,该方法可用于具有相似功能的苯甲酸脱羧酶对其他取代基的酚类和水杨酸类似物的底物选择性筛选。
microRNAs(miRNAs)是一类内源性、非编码小分子RNAs(约22 nt),在基因表达调控中发挥关键作用。已有研究表明,miRNAs失调是造成多种人类疾病的原因,如癌症、病毒感染及自身免疫性疾病等。补充或抑制miRNAs功能与活性已成为多种疾病治疗的新策略,抗肿瘤miR-34 mimics、治疗HCV感染的anti-miR-122等基于miRNAs的治疗方案已进入临床试验。重点就miRNAs治疗在癌症及其他疾病中的最新研究进展进行综述,并对目前开发安全有效miRNAs治疗策略所面临的挑战进行分析。
人二倍体细胞(human diploid cells, HDCs)作为制备疫苗的重要培养细胞基质备受人们的关注。由于人二倍体细胞与人类基因组相同、无外源因子、对多种病毒易感性、无潜在致瘤性、所制备的人二倍体疫苗(human diploid cell vaccine, HDCV)具有良好的免疫原性和安全性,适合于疫苗的工业化生产。当前,人群中使用的灭活疫苗、减毒疫苗或亚单位疫苗等均依赖于原代细胞、传代细胞和人二倍体细胞,其中用于疫苗制备的人二倍体细胞主要有WI-38、MRC-5、2BS和KMB-17等细胞系。然而,人二倍体细胞为有限性细胞,细胞的来源和培养技术等存在某些缺陷,进而影响其应用。综述了用于疫苗生产的人二倍体细胞及其疫苗制备技术的研究进展,并分析了存在的问题及改进策略。
长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA),是一种长度大于200个核苷酸的调控性非编码RNA,能在转录水平、转录后水平及表观遗传水平等多个层面影响基因的表达。脂肪生成是一个复杂而有序的过程。大量研究表明,lncRNA在脂肪生成过程中扮演着重要角色,它可以影响脂质代谢及成脂分化等多种生物过程,从而间接影响肉品质。这对于提高畜禽肉品质、避免养殖业饲料过多转化成脂肪所导致的浪费以及对预防和治疗与脂肪代谢相关的疾病都具有重要意义。对lncRNA的基本特征、在动物脂肪沉积中的作用进展进行了综述,以期为培育优质畜禽,预防和治疗与脂肪代谢相关的疾病提供理论依据。
原核生物同一种群的每个细胞都是和外界环境直接接触的,它们主要通过开启或关闭某些基因的表达来适应环境条件。所以,环境因子往往是调控的效应因子,必须严格调控转录来确保细胞对环境改变做出有效且充分的反应。原核生物基因的表达受多种因素的调控,而对于大多数细菌来说,调控基因表达的关键步骤是启动子识别和RNA聚合酶启动转录。在细菌的细胞中,可以通过调节RNA聚合酶的活性以及改变RNA聚合酶对启动子的结合来优化基因的转录过程以适应不同环境变化。总结了目前已发现的参与细菌细胞转录调节的各类因子,从这些因子对启动子的作用、RNA聚合酶的作用以及两者的相互作用等方面阐述它们调控基因表达的分子机制。总结多种基因调控的作用,加深对转录起始过程的认识,希望能对未来调控转录起始过程来实现目标基因的高效表达和不利基因的抑制表达提供思路,为以后的工业菌株改造提供依据。
群体感应(quorum sensing, QS)是一种广泛存在于多种微生物中的胞间通信系统,细菌产生的自诱导物随着种群密度的增加而积累,诱导细菌对种群密度的响应,调节生物膜的形成或特定基因的表达。近年来,随着群体感应系统原理与关键元件的逐渐清晰,应用合成生物学手段进行多技术联合以及多系统间正交性设计具有极大的发展潜力,群体感应系统已成为合成生物学家动态调控胞间通信常用的重要手段之一。在群体感应是细胞-细胞间通信系统的基础上,对多种群体感应系统的联合设计在生物基化学品生产中自动化调控的研究进展进行综述;并针对群体感应系统在生物电化学转化领域实现双向生物信息交流的应用进行总结;同时归纳了医学领域中群体感应系统的动态调控功能与多种疾病诊断及治疗结合的研究进展,讨论了群体感应系统在多细胞通信和实际应用等方面的发展前景。
过去十年,全球双特异性抗体研发取得了突破性进展,4款产品获批上市,多个产品进入临床及临床前研究。双抗具有区别于单抗的独特生物学机制,有望成为针对癌症、自身免疫和传染病的下一代生物疗法,但双抗药物的开发更具复杂性,有着更高的技术壁垒。通过对全球双抗总体研发进展、企业研发格局、产品研发进展等角度分析,以期为相关企业的双抗研发方向选择及地区产业决策提供参考。
生物技术是21世纪以来新一轮科技革命和产业变革的核心,而生物技术基地平台是开展生物技术研究、生产和服务的载体,是生物技术创新体系的重要组成部分。对世界主要发达国家及我国生物技术基地平台的总体规模和建设情况进行梳理分析,并借鉴国外经验,提出改进我国生物技术基地平台建设的政策建议,以供参考。
