目的: 研究mRNA前体切割和多聚腺苷酸化特异性因子6(polyadenylation specific factor 6,CPSF6)对人胶质母细胞瘤(glioblastoma,GBM)细胞系U87和U251的增殖、迁移、侵袭以及ATP水平的影响,进一步探究其相关调控机制。方法: 通过Western blot和免疫组化检测CPSF6在GBM组织中的表达水平,利用在线数据库分析CPSF6在GBM组织和配对的非肿瘤组织中的表达水平,同时分析CPSF6与GBM的组织学级别和患者预后的关系。构建敲低CPSF6的U87和U251稳定表达细胞株,并采用RT-qPCR和Western blot方法分别验证U87和U251细胞中CPSF6的敲低效率;利用CCK8和Transwell实验分别检测CPSF6敲降对细胞增殖、迁移和侵袭能力的影响;ATP实验检测细胞内的ATP水平变化,确定CPSF6在GBM中的致癌作用。通过RNA-seq分析敲低CPSF6后GBM内mRNA 3'UTR变化情况,KEGG富集分析差异靶基因相关的信号通路。在富集出的信号通路指示下,利用透射电镜和Western blot实验进一步验证敲低CPSF6后GBM自噬的发生情况。 结果: CPSF6在GBM组织中呈现出高表达,其表达水平随组织学级别的增加而升高,且与患者不良预后相关。在U87和U251中敲低CPSF6后,细胞的增殖、迁移及侵袭能力均明显降低,细胞内ATP水平下降。对RNA-seq结果分析表明,敲低CPSF6后发生3'UTR缩短事件的基因远多于3'UTR延长事件的基因;KEGG富集到自噬信号通路与肿瘤进展密切相关,透射电镜和Western blot实验验证敲低CPSF6可以促进自噬通路的激活。结论: CPSF6在GBM中高表达,且与GBM的组织学级别和患者不良预后呈正相关,CPSF6可能通过抑制自噬通路的激活来促进U87和U251细胞的增殖、迁移、侵袭以及ATP的生成,进而促进GBM发生、发展。
目的: 原核表达盐穗木(Halostachys caspica C. A. Mey.)金属硫蛋白HcMT并探究其抗氧化活性。方法: 构建原核表达载体pET-32a-HcMT,转化至大肠杆菌Escherichia coli BL21,加入Zn2+胁迫培养(终浓度为200 μmol/L),分离纯化得到Zn-HcMT,测定Zn-HcMT自由基清除活性和总抗氧化能力,制备复合物Zn-HcMT/TiO2并做FTIR表征。结果: 通过原核表达获得融合蛋白Zn-HcMT,对·OH、O2·-、DPPH自由基具有较强的清除活性,对·OH、O2·-的IC50分别为0.386 mg/mL、0.038 mg/mL。融合蛋白浓度为0.01 mg/mL时,对DPPH清除率达(37.43 ± 0.006 8)%,浓度为0.3mg/mL时TEAC(trolox-equivalent antioxidant capacity)值为(1.023 ± 0.01)mmol/L,融合蛋白还原力A700为0.142 ± 0.055,FTIR图谱同时表现了Zn-HcMT和TiO2吸收特性。结论: Zn-HcMT具有良好的清除ROS活性及较强的抗氧化能力,在化妆品领域有潜在应用前景。
目的: 从高温温泉宏基因组中挖掘能够高效催化合成稀有糖的新耐高温D-来苏糖异构酶。方法: 从云南昌宁鸡飞温泉底泥中提取宏基因组DNA并进行高通量测序,经基因注释及序列比对鉴定D-来苏糖异构酶基因,构建大肠杆菌异源表达载体并诱导表达,通过亲和层析纯化重组蛋白并对其性质研究。结果: 从温泉底泥宏基因组测序结果中鉴定得到8个D-来苏糖异构酶基因,选择4个基因进行异源表达,其中JF-LI1和JF-LI4在大肠杆菌中成功表达并检测到酶活性。研究表明,JF-LI1和JF-LI4的最适温度分别为70℃和75℃。JF-LI4具有较宽的作用温度和良好的热稳定性,在30~100℃的温度范围内剩余40%以上的酶活力。JF-LI1和JF-LI4的最适pH分别为7.0和7.5,在中性偏酸性条件下具有较高的活力和较强的稳定性。重组JF-LI1和JF-LI4具有较宽的底物谱,除了对D-来苏糖活性最高外,对L-核糖、L-核酮糖、D-果糖和D-甘露糖均具有活性。重组JF-LI1和JF-LI4对L-核糖的催化效率分别为0.56 L/(mmol·s-1)和0.61 L/(mmol·s-1),是目前已知的D-来苏糖异构酶中最高的。结论: 从高温温泉宏基因组中获得8个新的D-来苏糖异构酶基因,对JF-LI1和JF-LI4进行异源表达和性质研究,具有pH稳定性好、热稳定性强以及底物特异性宽泛的特点,在制药、食品、化妆品等工业领域有重要的应用潜力。
目的: GM1神经节苷脂贮积症是一种由半乳糖苷酶beta 1(galactosidase beta 1, GLB1)基因突变引起的β-半乳糖苷酶(β-galactosidase,β-gal)活性降低导致的严重的溶酶体贮积病。该病以进行性、致命性神经退行性病变为特征,目前尚无有效的治疗手段,AAV载体介导的基因治疗被认为是最有希望的治疗方法。通过基因定点突变获得具有较高β-gal活性的GLB1突变体,以期用于后续AAV介导的基因治疗。方法: 对人类和其他6种脊椎动物GLB1基因进行多序列比对分析,筛选出部分氨基酸位点进行定点突变,采用携带突变位点的重组质粒和AAV9载体转染或感染HEK-293细胞,比较突变体与未突变体的活性差异。对GM1模型鼠注射携带coGLB1-R299L的rAAV9病毒,探究该突变体的体内活性表达。结果: 从15个突变体中筛选出coGLB1-R299L突变体,经质粒转染导入细胞后,其β-gal活性比具有野生型氨基酸序列的coGLB1增加了30%~40%。AAV体外感染实验中,rAAV9-coGLB1-R299L组的β-gal活性较未感染的细胞对照组提升了约2.2倍。体内结果显示,rAAV9-coGLB1-R299L在模型鼠体内广泛表达,心脏、肝脏、脾脏、肺、脑组织中β-gal活性显著提升。结论: 获得了具有更高β-gal活性的突变体coGLB1-R299L,初步探究了rAAV9-coGLB1-R299L的体外表达效果和模型鼠体内β-半乳糖苷酶的表达与分布,为该突变体应用于AAV介导的GM1神经节苷脂病治疗奠定基础。
分子即时检测(point-of-care testing,POCT)技术具有灵敏度高、分析速度快、体积小、检测成本低廉等特点,在分子诊断领域受到广泛关注。近年来,分子POCT技术的发展与应用在应对新发、突发传染病,保护人类生命健康方面具有重大意义。介绍近五年来新兴的分子POCT技术,总结新兴分子POCT技术的最新研究进展及应用前景,分析POCT技术的优势与面临的挑战,探讨提高其检测灵敏度和选择性的技术策略。
新型冠状病毒肺炎(Corona Virus Disease 2019,COVID-19)疫情的暴发导致全球迫切需要大量有效的疫苗来应对。mRNA疫苗具有良好的安全性,且研发周期短,成为目前最有潜力的疫苗之一,在传染病和肿瘤研究领域也引发了更多关注。随着技术创新,mRNA不稳定性、翻译效率低等缺点得到较大改善。如何安全高效地将mRNA递送至靶细胞仍是阻碍mRNA研究的一大挑战。综述目前应用于mRNA疫苗体内递送的非病毒载体递送系统,以及mRNA在传染病疫苗和肿瘤疫苗中的应用现状,旨在为mRNA疫苗研发提供参考。
合成生物学专注于可重复利用模块和元件的工程化设计,并在生物系统中表现出良好的行为和功能。在无细胞蛋白表达系统中,核糖核酸调节子作为即时检测中的重要传感元件,通过靶标分子的诱导使其自身结构发生变化,进而调控下游基因的表达。系统介绍不同类型的核糖核酸调节子及其作用原理,包括一代核糖核酸调节子、toehold开关、功能拓展的核糖核酸调节子和核糖开关。详细阐明构建核糖核酸调节子的设计-测试-分析过程:计算机辅助设计、基因表达测试和结构功能化分析。汇总基于核糖核酸调节子的体外即时检测应用,重点总结toehold开关介导的病原菌核酸检测和核糖开关参与的小分子检测。讨论当前无细胞即时检测的特点、挑战和发展趋势,为开发新型核糖核酸调节子和即时检测工具提供思路和参考。
基因组编辑技术可以对DNA或RNA进行精准改造,极大地促进了生命科学的发展。CRISPR/Cas9系统在靶位点诱导DNA发生双链或单链损伤,细胞对损伤部位采用无供体模板的非同源末端连接(non-homologous end joining,NHEJ)或有供体模板的同源重组(homologous recombination,HR)修复。基于HR的基因组编辑策略通常被用于获得DNA的精准改造,而NHEJ在动物DNA损伤修复中起主导作用。为了提升HR效率,研究人员设计了多种方案,包括CRISPR/Cas9系统优化和DNA修复通路调控等。从DNA损伤修复途径、Cas9变体选择、sgRNA设计、供体模板设计、DNA修复途径相关蛋白功能调控、供体模板募集效率提升、细胞周期调控及编辑细胞生存效率提升等方面详细综述了相关研究成果,发现尚未开发出放之四海而皆准的HR提升策略,基于HR的基因组编辑需要针对具体案例制定个体化策略。旨在为动物基因组编辑中提升CRISPR/Cas9介导的HR效率研究提供理论参考,为动物基因功能分析、基因治疗和经济动物基因编辑育种提供帮助。
多酚化合物是人类日常饮食中一类典型的天然产物,具有干扰分子信号通路、影响肠道菌群组成和保护人体肠道健康的功能。针对不同微生物群体感应(quorum sensing,QS)系统,多酚能够干扰细菌生物膜的形成和微生物致病性。介绍多酚的类型、来源和含量,总结多酚对多种QS相关表型,如菌体运动性、黏附性、生物膜形成和毒力因子的释放等具有的干扰作用,以及一些常见多酚对典型病原体的干扰作用,提出基于多酚的QS干扰在未来疾病治疗中面临的主要挑战。
人类社会工业化导致各种有毒物质被排放到环境中造成严重的污染。除了自然降解外,传统的处理方法包括化学转化、物理吸附、离子交换和电化学方法等,但存在二次污染、能源需求高、投资成本高、再生效率低、低浓度废水处理效率低等缺点。细胞表面展示技术是一种通过表面锚定蛋白在细胞表面连接功能肽的新型、高效的生物技术。与细胞内和分泌物表达系统相比,微生物表面展示的蛋白质对有机溶剂、蛋白酶、温度和pH的变化表现出更强的稳定性。通过细胞培养就可以获得固定在细胞表面的蛋白酶,避免了蛋白质纯化、浓缩等繁琐的程序。此外,细胞表面展示技术是良好的单细胞水平突变体文库高通量筛选平台。综述细胞表面展示技术在环境生物修复方面的研究进展,重点介绍该技术的应用和未来发展前景。
“十三五”期间,我国设立了国家重点研发计划“干细胞及转化研究”重点专项(以下简称“专项”)。通过五年实施,专项取得了显著进展。通过对专项立项和实施情况的回顾,总结管理中的经验和不足,为“十四五”干细胞研究部署提出相关建议,以进一步增强我国干细胞及转化研究的核心竞争力,加快推进干细胞研究成果惠及人民健康。
生物传感器将固定化的生物敏感材料作为识别元件,具有体积小、专一性强、响应快、准确度高等特点,市场应用前景广阔。近年来,生物传感器技术发展迅速,研究成果不断涌现。为更好地了解我国生物传感器研究现状,进一步促进生物传感器行业健康快速发展,基于IncoPat专利数据库,利用ITGinsight作为文献分析工具,对全球范围内生物传感器领域的总体研究态势、区域布局、技术构成及研究热点等方面进行专利分析,并对核心专利进行识别。结果表明,我国生物传感器领域的专利数量排在世界前列,但科研实力存在区域分布不均衡、企业研发实力不强、关键核心技术不足等问题。针对这些问题,提出我国生物传感器技术的未来发展策略。
