目的: 探索逆转座子LINE-1(long interspersed nuclear elements-1)编码的ORF-1p在维持293T细胞增殖和形态中的作用。方法: 利用核糖核酸干扰(RNA interference,RNAi)技术,构建LINE-1 ORF-1p表达量下调的293T细胞系,通过qPCR(quantitative polymerase chain reaction)和Western blot验证干扰效率,通过免疫荧光染色检测ORF-1p的表达和定位,通过细胞计数和克隆形成实验检测细胞增殖能力,通过鬼笔环肽和4’, 6-二脒基-2-苯基吲哚(4’, 6-diamidino-2-phenylindole,DAPI)染色分析细胞形态。结果: 成功构建两种LINE-1敲低的293T细胞系,通过免疫荧光染色观察ORF-1p的表达定位,显示ORF-1p主要分布在细胞质,干扰LINE-1后ORF-1p表达减少;通过细胞计数和集落形成实验,发现下调ORF-1p后细胞的增殖能力和克隆形成能力显著降低(P< 0.05);通过鬼笔环肽标记细胞骨架,DAPI标记细胞核,相差显微镜和共聚焦显微镜观察干扰LINE-1后细胞形态,结果显示,下调ORF-1p后shL1-749细胞面积减小,细胞圆润度增加(P< 0.05)。结论: 成功构建了LINE-1敲低的293T细胞系,发现下调ORF-1p蛋白能够抑制293T细胞的生长,改变细胞形态,为进一步了解LINE-1在细胞增殖和调控中的分子机制奠定了基础。
目的: 脂肪组织巨噬细胞M2极化可诱导解耦联蛋白1(uncoupling protein 1,UCP1)依赖的脂肪细胞棕色化和产热,进而促进机体能量消耗;研究溶酶体组织蛋白酶L(cathepsin L,CTSL)在小鼠脂肪组织棕色化和能量代谢过程中的调控作用,尤其是在CTSL缺失条件下对脂肪组织巨噬细胞炎症表型的影响。方法: 利用全身性Ctsl缺失(Ctsl-/-)小鼠和相关细胞模型,采用实时荧光定量PCR与蛋白质免疫印迹实验对小鼠白色脂肪组织棕色化程度进行分析,利用流式细胞术监测Ctsl-/-对小鼠骨髓衍生巨噬细胞(bone marrow-derived macrophages,BMDMs)M2极化的作用。结果: Ctsl缺失不影响小鼠体质量,可显著提升小鼠体温和能量消耗,小鼠白色脂肪组织(white adipose tissues,WAT)UCP1蛋白水平升高,Ucp1、Prdm16、Pgc1α、Cieda、Elovl3和Ndufv2等多种棕色化标识基因mRNA表达增加;小鼠Ctsl缺失(Ctsl-/-)促进WAT中脂肪细胞棕色化,进而增加机体能量消耗;进一步研究显示,Ctsl-/-可以促进小鼠骨髓衍生巨噬细胞M2极化,上调其Il-4、Il-10、Il-13、Mrc1和Mrc2等抗炎性细胞因子的mRNA表达。结论: Ctsl-/-通过影响脂肪组织巨噬细胞M2极化,从而增加WAT棕色化和机体能量消耗,为肥胖及相关代谢疾病的防治提供了新的靶点。
目的: 分离鉴定禽致病性大肠杆菌(avian pathogenic Escherichia coli,APEC)噬菌体,研究其生物学特性、全基因组序列以及应用潜力。方法: 以血清型O78的菌株O78-1为宿主菌,采用双层琼脂法从鸭粪样品中分离出一株裂解性噬菌体,通过透射电镜观察其形态大小,同时测定最佳感染复数、一步生长曲线、热稳定性、pH稳定性等生物学特性及体内治疗效果。结果: 分离得到一株Dhakavirus属的肌尾噬菌体PJNE213,全基因组的长度为170 713 bp,GC含量为40%,不存在已知的毒力基因、耐药基因和溶原性基因;噬菌体PJNE213对APEC常见血清型O1、O2和O78均有裂解效果,并且不裂解大肠杆菌益生菌Nissle 1917;噬菌体PJNE213的潜伏期为5 min,爆发量达140 PFU/cell,在50℃、pH 3~11的环境下能维持稳定的生物活性;噬菌体PJNE213作为预防制剂时,可使大蜡螟模型的存活率提升50%,延长并维持雏鸡的存活时间和体重。结论: 噬菌体PJNE213具有良好的安全性、有效性及稳定性,有望成为防治APEC的可靠生物制剂。
目的: 对荞麦胰蛋白酶抑制剂进行分子改造,获得一种具有良好稳定性的新型Potato I型胰凝乳蛋白酶抑制剂(buckwheat chymotrypsin inhibitor,BCI),为开发蛋白酶吸附剂配体等奠定基础。方法: 通过定点突变技术对荞麦胰蛋白酶抑制剂关键活性位点进行突变,经过转化、优化诱导表达条件及亲和纯化制备出BCI,进一步测定BCI对胰凝乳蛋白酶的抑制活性,分析其对热和酸碱的耐受性。结果: 成功构建了pQE30-BCI突变体质粒,经优化后确定最佳诱导条件为IPTG(isopropyl-β-d-thiogalactoside)终浓度0.4 mmol/L,诱导时间3.5 h;使用Ni2+-NTA琼脂糖磁珠纯化后,从1 L培养液中可获得18.3 mg电泳纯级别的BCI;该抑制剂对胰凝乳蛋白酶具有较高的抑制活性,半抑制浓度为2.81 μmol/L;BCI具有良好的热稳定性和酸碱稳定性,沸水浴加热1 h或在pH 2.0~12.0处理1 h后,BCI的抑制活性未发生明显改变;10 mmol/L的Mg2+、H2O2和KSCN对BCI的活性无显著影响,Zn2+及异丙醇、二甲基乙酰胺则对BCI有抑制作用;荧光光谱分析结果显示,Zn2+通过静态猝灭减弱BCI的内源荧光,两者之间存在直接结合,化学计量结合比约为1∶1,静电相互作用是驱动结合的主要作用力。结论: 通过定点突变技术获得了一种具有良好稳定性的新型胰凝乳蛋白酶抑制剂,拓展了Potato I型蛋白酶抑制剂的结构-功能关系研究,为其进一步开发应用提供了理论依据。
蛋白质分子之间复杂且精密的相互作用是基因合成、细胞增殖、信号传导和物质代谢等各种生物过程得以顺利进行的基础,在维持生物体正常功能和生命活动中起到了关键作用。基于合成生物学技术,通过改造蛋白质界面的氨基酸或重新设计蛋白质结构,能够有效调控这些生物大分子之间的相互作用,推动了靶向肽设计、蛋白质药物开发等生物工程领域的发展。与传统的依赖于实验的研究方法相比,生物信息学技术在相互作用蛋白研究中展现出成本低、效率高等优势。综述生物信息学应用于相互作用蛋白质的分析、改造与从头设计的最新进展,基于对现有研究方法和策略的分析比较及系统性总结,构建了完整的相互作用蛋白研究路径,旨在为相互作用蛋白的应用转化提供参考。
甲氨蝶呤(methotrexate,MTX)是人体必需营养素叶酸的拮抗剂,临床上广泛用于肿瘤和免疫相关疾病的治疗,具有显著疗效。然而,接受MTX治疗的大多数患者会发生器官毒性,严重制约了MTX的临床使用。越来越多的研究表明,一些MTX代谢基因的单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)与MTX的代谢及毒副作用密切相关。近年来,基于用药前的基因检测可以确定个性化治疗方案,使患者得到更加有效地治疗。因此,深入了解MTX药物代谢机制,阐明代谢途径相关基因SNPs与其不良反应之间的关系具有重要意义。系统介绍MTX的代谢途径,综述MTX用药毒副作用与关键基因SNPs的关系,并对MTX精准用药进行展望,以期为临床上MTX个体化用药提供参考。
水凝胶基质硬度作为一种重要的生物力学因素,在细胞的生长、迁移和分化过程中起着关键作用。研究表明,水凝胶的硬度可以显著调控细胞-基质相互作用,进而影响细胞的增殖、分化和功能表达。因此,通过精确调控水凝胶硬度来优化细胞行为响应,已成为组织工程和再生医学领域的关键课题。水凝胶硬度与其分子结构、交联度以及外部环境因素密切相关,硬度的变化能够通过机械信号通路影响细胞的形态、黏附、增殖、分化及基因表达等多个生物学过程。此外,水凝胶硬度对不同类型细胞的影响也存在差异,这使得基于水凝胶硬度的细胞培养和组织构建在多种应用中具有重要前景。对于不同交联体系下水凝胶的硬度阈值进行综述,并揭示了细胞力学敏感性在不同条件下的异质性机制,为未来在再生医学、细胞工程及疾病模型等领域的应用提供理论基础。
炎症性肠病(inflammatory bowel disease,IBD)的全球发病率不断上升,给患者带来沉重的治疗负担。氨基水杨酸制剂和糖皮质激素等传统药物疗法在IBD治疗中占据主导地位,但其耐药性和副作用等问题日益凸显,限制了其临床应用效果。近年来,巨噬细胞在IBD治疗中的潜在作用逐渐受到关注。随着对巨噬细胞极化机制的深入研究以及新型药物递送系统的不断涌现,靶向巨噬细胞极化以恢复免疫平衡成为一种极具潜力的治疗策略。系统分析巨噬细胞极化的类型及其在肠道稳态中的关键作用,深入探讨治疗IBD过程中巨噬细胞极化调控的信号通路以及调控巨噬细胞极化的多种方式,包括中药调节、新型复合材料的应用,以及通过菌群代谢物质改变巨噬细胞极化方向缓解炎症。这些研究成果不仅为IBD治疗提供了新的靶点,也为IBD治疗策略的优化和创新提供了重要的理论参考。
油体(oil bodies,OBs)是存在于微生物及动植物细胞中的细胞器,具有重要的脂质储存和能量代谢功能,其独特的结构在食品、医药和化妆品等工业领域中应用广泛。油体表达系统通过将目的蛋白与油体蛋白融合,简化外源蛋白的纯化过程,提高表达水平;油体递送体系则利用OBs的天然结构,解决传统递送系统在安全性和生物利用率方面的问题。综述油体表达系统与递送系统并提出相关建议,以期推动OBs食品、医药和生物技术等领域的广泛应用。
类异戊二烯化合物具有抗氧化、抗癌以及抗炎等生理活性,在食品、医疗和化妆品等领域占据着重要地位。目前,类异戊二烯化合物主要通过植物提取和化学合成等方法获取,存在产量低、成本高等问题。硅藻数量多、生长速度快、分布范围广且含有丰富的生物活性物质,具有作为类异戊二烯化合物生物合成平台的潜能。综述硅藻中几种常见类异戊二烯化合物的生物功能、合成途径、影响因素和应用前景,深入研究硅藻源类异戊二烯的作用价值,拓展其在生产和生活中的应用,同时开发硅藻作为类异戊二烯的生物合成平台,为未来海洋硅藻产业化发展提供参考。
生物医药是前沿技术驱动、持续成长性高的战略性新兴产业。我国生物医药产业发展迅速,目前已是全球第二大医药市场,但与发达国家相比,还存在原始创新能力薄弱、政策衔接联动不畅、成果转化动力不足和效率不高等制约短板。宜借鉴发达国家在研发端、企业端、政策端的成功经验,从强化原始创新成果供给、完善创新价值评估及应用体系、完善成果转化政策体系三个方面着手,打通科技成果转化堵点卡点,促进生物医药产业提质增效,加快形成新质生产力。
当前世界主要国家将生物制造作为重点竞争领域,我国也积极将生物制造产业打造成为经济新增长引擎。生物反应器被认为是现代生物制造领域的核心设备,被称为生物医药和生物技术产业的“脏”。随着生物技术的不断进步,生物反应器领域的研究和技术开发也取得了显著成果。基于生物反应器领域论文和专利文献数据,系统梳理当前全球生物反应器领域的科技发展态势。研究发现,生物反应器领域科学发现和技术发明产出均呈现增长趋势,科学发现主要围绕膜反应器等方向形成研究热点,技术发明聚焦于解决污水处理等问题;中国科学院位列科学产出量第一位,国内大学具有重要的学术影响力;国内专利权人以大学为主,技术产业化水平不足;科学研究合作呈现区域内合作的特征,专利合作较为分散;目前中国和美国在该领域均具有领先的科研产出数量,中国已逐渐形成后发优势;虽然中国拥有大量的技术专利,但《专利合作条约》(Patent Cooperation Treaty,PCT)国际专利和三方同族专利数量显著少于美国,应该加快形成核心技术优势。
