细胞信号转导网络的无尺度属性及其意义

近年来 ,对细胞信号转导网络复杂性的研究日益受到众多生物科学及复杂性科学研究者的重视 ,研究这一网络结构的无尺度属性、内在组织机制以及信号转导整合的特征 ,对于认识和理解系统复杂性、生物自适应性以及疾病的发病机制 。

细胞信号网络稳定性的计算机仿真分析

许多疾病的发生、发展与细胞内信号转导密切相关,众多的信号转导途径之间因交互作用和交叉调节而形成了庞大复杂的信号网络,研究这一网络的结构属性、内在组织机制以及信号转导整合的特征,对于认识和理解系统复杂性、生物自适应以及疾病的发病机制,设计与开发新型治疗药物都具有重要的意义。该文根据构建的信号网络模型,采用计算机仿真技术对细胞信号网络对外界攻击的承受能力进行了动力学模拟,仿真结果表明该网络对不同类型的节点所受攻击的承受能力不同。

未折叠蛋白反应通过自噬抑制顺铂诱导的肝癌细胞凋亡

目的:研究未折叠蛋白反应对顺铂诱导肝癌细胞凋亡的影响及其机制。方法:在采用二硫苏糖醇和衣霉素诱导未折叠蛋白反应的基础上,利用流式细胞和免疫印迹技术分析未折叠蛋白反应对顺铂诱导的肝癌细胞凋亡的影响及其机制。结果:二硫苏糖醇和衣霉素预处理促进顺铂诱导的自噬反应并抑制顺铂介导的肝癌细胞凋亡,抑制自噬反应明显削弱二硫苏糖醇和衣霉素预处理对顺铂作用下肝癌细胞的保护作用。结论:未折叠蛋白反应能够通过促进自噬抵抗顺铂诱导的肝癌细胞凋亡。

阻断MEK/ERK上调内质网应激条件下CHOP和p53表达

目的:研究MEK/ERK信号途径在肝癌细胞SMMC-7721抵抗内质网应激诱导凋亡中的分子机制。方法:采用MEK特异抑制剂PD98059阻断内质网应激介导的MEK/ERK活化,并利用流式细胞和Western blot技术分析阻断MEK/ERK对内质网应激诱导的细胞凋亡及其关键调控分子GRP78、CHOP和p53表达的影响。结果:阻断MEK/ERK信号途径后,SMMC-7721细胞对内质网应激诱导凋亡的敏感性明显增强,CHOP和p53的蛋白水平显著上调。结论:内质网应激介导的MEK/ERK活化能够通过下调CHOP和p53表达抵抗细胞凋亡。

真核起始因子2α的磷酸化促进多柔比星介导的肝癌细胞凋亡

目的:研究真核起始因子2α(eukaryotic initiation factor 2 alpha,eIF2α)的磷酸化对多柔比星诱导肝癌细胞凋亡的影响。方法:在采用eIF2α磷酸酶抑制剂salubrinal(抑制S51去磷酸化)和eIF2α突变载体eIF2αS51A(不能发生S51磷酸化)改变eIF2α磷酸化的基础上,利用流式细胞和免疫印迹技术分析eIF2α磷酸化对多柔比星诱导肝癌细胞LM3凋亡的影响。结果 :eIF2α突变载体eIF2αS51A抑制多柔比星介导的肝癌细胞LM3凋亡,而eIF2α磷酸酶抑制剂salubrinal则促进多柔比星介导的肝癌细胞LM3凋亡。结论:eIF2α的磷酸化在多柔比星介导的肝癌细胞凋亡中起重要作用。

细胞信号网络拓扑结构分析

目的 :探讨细胞信号转导网络的拓扑结构属性 ,从而为复杂性细胞信号网络系统的研究提供有益帮助。方法 :首先根据已知的细胞信号转导途径以及信号转导分子间的生化作用机制的研究结果 ,构建出复杂细胞信号转导网络模型 ,进而在此模型的基础上从不同的层次对其拓扑结构属性进行分析。结果 :网络模型表现出明显的非同质拓扑结构 ,此结构属性有助于解释无尺度细胞信号网络对意外攻击具有惊人的强韧性 ;根据组织特点对节点的分类有助于对节点的网络行为进一步研究 ;对网络模型核心骨架及信号交流的分析也有助于促进对细胞复杂行为的理解。结论 :通过构建网络模型来分析细胞信号转导网络的拓扑结构属性对复杂性细胞信号系统进行研究是很有必要的。

人体组织microRNA表达谱数据库信息的分析

目的:利用数据库信息获取人体组织microRNAs(miRNAs)表达数据,通过对其系统分析获得有益信息,进而为深入研究特定miRNA的功能提供新思路。方法:从miRNAs表达谱数据库获取人体多种组织miRNAs表达信息,按表达丰度、表达非特异性和特异性等对miRNAs表达谱进行分析;选择表达丰度大于0.004的miRNAs作为分析对象,并将在多种组织中均表达者定义为非特异性表达,而在单一组织中表达者则定义为特异性表达。结果:发现人体各种组织中miRNAs的表达谱存在明显差异,提示miR-122和miR-7两种miRNAs可能分别在肝脏和垂体中具有重要生理功能。结论:通过对人体miRNAs表达谱数据库资源的综合分析,有助于全面了解和掌握miRNAs在人体各种组织中的表达信息,并能为关键性miRNAs分子的筛选提供指导。

节点干预对无尺度细胞信号转导网络的影响

在数学建模的基础上研究了无尺度细胞信号转导网络的拓扑结构属性及节点干预对信号网络的影响。结果表明不同类型节点干扰所导致的网络紊乱的范围和程度具有明显的差异。此研究不仅对于认识和理解细胞信号系统复杂性、结构与功能的关系具有重要意义,而且也为复杂系统的研究提供了一种新思路。

细胞信号转导的动态组织

目的探讨细胞信号转导组织规则,从而为研究复杂性细胞信号网络系统提供有益帮助。方法借助二进制字符串(即1和0字符串)描述模式和IF…THEN…规则语句对信号分子间的识别和不同刺激条件下信号网络的组织规则进行分析研究。结果二进制字符串描述模式既体现了信号分子间相互识别的复杂多样性,也为信号分子间的特异性识别提供了一种简明描述;IF…THEN…组织规则分析既充分体现了信号网络中信号分子间的动态变化组合,又表明了细胞能够根据环境变化组织成为复杂多样的不同层次信号转导规则。结论本文促进了对复杂信号网络组织机制的认识,充分体现了细胞的自适应及自组织特性,同时也促进了对复杂性自适应系统的理解。

基于信息挖掘的细胞信号网络重构及其矩阵描述

目的:利用文献信息构建细胞信号网络,并研究对细胞信号网络进行分析、描述的新型方法。方法:采用适宜的数据挖掘工具进行数据挖掘和分析构建一定尺度的细胞信号网络,并借助矩阵对信号网络进行分析和描述。结果:通过数据挖掘构建得到了局部细胞信号网络,并使其通过矩阵在多个方面得到了较好的描述。结论:基于科学文献的数据挖掘是构建细胞信号网络的有效手段,矩阵在细胞信号网络的分析、描述上具有独特优势。

PI3K/Akt调控内质网应激对GRP78的诱导

目的:研究内质网应激条件下PI3K/Akt信号通路对HEK293细胞中葡萄糖调节蛋白78(GRP78)表达水平的调控作用。方法:采用PI3K抑制剂LY294002、Akt1失活型突变载体Akt1(K179M)及Akt siRNAs阻断内质网应激介导的Akt活化,采用Akt激活型突变载体Myr-Akt过度激活内质网应激介导的Akt活化,并利用RT-PCR和Western blotting技术分析内质网应激条件下PI3K/Akt信号途径对HEK293细胞中GRP78表达水平的调控作用。结果:LY294002、Akt1(K179M)及Akt1 siRNA均明显抑制了内质网应激对GRP78的诱导。Myr-Akt1明显促进内质网应激对GRP78的诱导。Myr-Akt2/3及Akt2/3 siRNA对GRP78的诱导均无影响。PI3K/Akt信号通路阻断或过度激活对GRP78 mRNA水平的诱导无影响,但是对GRP78的降解有显著影响。结论:HEK293细胞中,PI3K/Akt通过蛋白稳定性调节促进内质网应激对GRP78的诱导。

培养肝细胞在蛋白质组学研究中的应用

目的研究一种简便的肝细胞培养方法以培养出足够量的单一类型细胞,从而获得尽可能多的蛋白量进行细胞蛋白质组学分析。方法采用肝组织块贴壁法培养并传一代(目的是去组织块及其他间质细胞)。收集细胞蛋白并进行SDS-PAGE及双向凝胶电泳。结果本实验方法可获得高密度、高纯度、高活力的肝实质细胞,细胞裂解后得到的蛋白质电泳图谱效果好。结论实验方法操作简单、经济、高效,能够满足一般实验室进行细胞蛋白质组学分析。

细胞复杂信号转导模拟系统的设计与实现

对于细胞复杂信号转导系统的计算机模拟,提出了一个基于胞内生物化学反应为中心的关系数据库的系统模型.在此数据库模型的基础上,通过整合各信号途径,形成复杂的细胞信号转导网络,并进行模拟运算和图形输出.采用VFP和VC++作为工具,对该模拟系统进行了设计和实现.

miR-26a mimics转染人肝癌细胞株HepG2的表达蛋白质组分析

目的:通过分析microRNA-26a(miR-26a)mimics转染对人肝癌细胞株HepG2表达蛋白质组的影响,以确定miR-26a与肝癌发生发展的相关性。方法:常规培养人肝癌细胞株HepG2,经miR-26a mimics转染48 h后进行细胞周期分析,并裂解转染72 h的HepG2细胞提取蛋白,双向电泳分离,匹配对比各蛋白斑点的表达量,筛选主要差异表达蛋白进行质谱鉴定。结果:HepG2细胞经miR-26a mimics转染后细胞增殖受到抑制;其蛋白2-DE图谱与对照组比较,差异表达超过2倍的蛋白斑点有11个。其中,有3个蛋白斑点为表达上调,有8个蛋白斑点为表达下调。质谱鉴定为:膜联蛋白A1、过氧化物酶4、增殖细胞核抗原、载脂蛋白A1、细胞色素C氧化酶5a、细胞周期蛋白E2、磷酸核糖焦磷酸激酶3、周期素依赖性蛋白激酶1和磷脂酰乙醇胺结合蛋白。结论:miR-26a可能通过影响上述蛋白分子的表达,直接或间接地调控HepG2肝癌细胞的增殖、分化和死亡,以发挥其抗癌作用。

肝癌细胞蛋白质组在DTT诱导内质网应激条件下的表达

目的:研究内质网应激条件下肝癌细胞SMMC-7721蛋白质组的表达,为人类肝细胞癌的诊治提供新的靶点.方法:培养肝癌细胞株SMMC-7721,随机分为两组,即实验组和对照组.实验组加入二硫苏糖醇(DTT,2.5mmol/L),对照组加入等量的培养基,裂解细胞,提取全细胞蛋白.双向电泳(2-DE)分离,Image Master2D Platinum软件进行差异表达蛋白质组分析,基质辅助激光解吸附离子化飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)鉴定蛋白质.结果:实验组肝癌细胞SMMC-7721的2-DE图谱上共检出蛋白质斑点(844±46)个,对照组共检出蛋白质斑点(1015±63)个,对照组与实验组自动匹配配对(593±23)对,匹配率约71%左右,绝大多数蛋白集中于pH5.2-6.5,相对分子质量15000-80000Da;获得组间标准化总灰度值(%Vol)相差2倍及以上的蛋白斑点3个,通过MALDI-TOF-MS分析鉴定了3个差异蛋白质点,分别是:fem-1同源蛋白B、细胞周期素A1、增殖诱导蛋白44.结论:鉴定的3个肝癌细胞株SMMC-7721在内质网应激下表达改变的蛋白质,其功能涉及细胞增殖、细胞凋亡以及细胞周期等,具有潜在的作为肝癌诊断、预后标记物或治疗靶点的意义.

新生大鼠大脑皮层神经元原代培养与鉴定

目的:建立一种较理想的新生大鼠大脑皮层神经元原代培养方法。方法:体外原代培养新生大鼠大脑皮质神经元,应用免疫细胞化学法鉴定神经元。结果:用神经基础培养基(Neurobasal-A)+B27培养的神经元纯度可达70%,生长状态较佳。结论:该培养技术是大鼠皮层神经元体外培养的一种较理想的方法。

阻断PI3K/AKT通路抑制棕榈酸诱导的肝癌细胞凋亡

目的:探讨三磷酸酰肌醇蛋白激酶(PI3K)信号通路与棕榈酸(palmitic acid,PA)诱导肝癌细胞凋亡的关系。方法:培养人肝癌细胞系PLC、SMMC-7721及LM3,经PA及三磷酸酰肌醇蛋白激酶(Phosphotidylinsitol-3-Kinase,PI3K)抑制剂LY294002处理细胞后,利用倒置相差显微镜观察细胞形态;通过Western blotting分析阻断PI3K/AKT信号通路与PA诱导PLC、SMMC-7721及LM3细胞凋亡之间的关系。结果 :PA处理明显诱导PLC、SMMC-7721及LM3细胞发生凋亡;阻断PI3K/AKT信号通路抑制了PA对上述肝癌细胞凋亡的诱导。结论:阻断PI3K/AKT信号通路可抑制PA诱导的肝癌细胞凋亡。

新生大鼠皮层神经元的培养与鉴定

目的建立一种新生大鼠大脑皮层神经元原代培养方法。方法体外原代培养新生大鼠大脑皮质神经元,应用免疫细胞化学法鉴定神经元。结果用神经基础培养基（Neurobasal-A）＋B27培养的神经元纯度可达70%,生长状态较佳。结论该培养技术是大鼠皮层神经元体外培养的一种较理想的方法。

乙醛刺激大鼠肝星状细胞活化的动力学分析

目的:从动力学角度分析乙醛刺激大鼠肝星状细胞活化的时间变化,以确定大鼠肝星状细胞活化的最佳时间,从而为后续肝纤维化的相关研究提供实验数据。方法:培养大鼠肝星状细胞,同步化处理12h,随机分为乙醛刺激组和对照组。其中乙醛刺激组细胞加入乙醛(终浓度200μmol/L)分别刺激12h、24h和36h,每12h补加一次乙醛;对照组加入等量培养基。采用MTT法测定各组细胞增殖;ELISA法检测Ⅰ型胶原蛋白、纤维黏连素;Western blotting检测α-SMA的表达。结果:加入乙醛后,细胞的增殖活性随时间的延长而增强,24h细胞增殖活性达最高峰;ELISA测定结果显示,乙醛刺激组较对照组有明显上调;Western blotting检测结果,乙醛刺激组明显促进α-SMA表达量上调,且在24h达高峰。结论:乙醛可激活大鼠肝星状细胞且活化的最佳作用时间为24h。