黑磷纳米片应用及生物毒性研究进展

黑磷纳米片(black phosphorus nanosheet,BPNS)是一种新型纳米材料,它拥有可调节的带隙宽度、高度各向异性、高载流子迁移率、广谱光吸收性和良好生物相容性等诸多特性,在电子、光电、电化学、环保和生物医学等领域表现出巨大的应用潜力。近年来,随着对BPNS研究的深入,其生物安全性问题备受关注。本文简要介绍了BPNS的应用现状和前景,着重综述了其环境危害、健康危害以及毒性机制研究进展,为生产生物安全性更高、环境更友好的黑磷纳米材料提供科学依据。

植物细胞内膜运输调控机制及相关前沿电子显微镜技术应用的研究进展

真核细胞内的蛋白质等生物大分子通常需要借助内膜系统才能被运送到目标部位并发挥相应功能.植物细胞内膜系统由核膜、细胞膜以及多个膜包裹的细胞器组成,包括内质网、高尔基体、反式高尔基体网络、液泡前体/多囊泡体、液泡和自噬体等.植物蛋白质在内膜系统中可以通过囊泡进行运输,对生物个体的生长发育和环境应答至关重要.本文系统地介绍了植物细胞内囊泡介导下多种蛋白运输途径的调控机制研究进展.此外,鉴于前沿电子显微镜技术在推动本领域研究发展中发挥的巨大贡献,重点阐述冷冻电子显微镜、电子断层扫描技术、冷冻聚焦离子束和光电联用技术在植物细胞内膜运输研究中的应用.最后,对本领域研究现况进行了总结,并提出有待解决的关键问题和对未来发展的展望.

应激颗粒与神经退行性疾病

应激颗粒是一类无膜细胞器,主要由RNA与RNA结合蛋白(RBP)组成.在受到外界压力刺激后,RBP结合相应的信使RNA,主要通过液-液相分离过程促进应激颗粒形成.应激颗粒的动态变化过程与神经退行性疾病密切相关.本文综述应激颗粒的组装、去组装及其参与神经退行性疾病的调控过程和机制,为这些疾病的有效治疗提供新的思路.

细胞代谢调控网络

代谢是细胞及机体获取营养物质及能量的重要生命过程,其稳态平衡是机体应对内外环境变化进行正常生命活动的根本保障.代谢稳态平衡的破坏会导致各种疾病.细胞代谢稳态的维持有赖于机体和细胞之间及细胞内部多层次的调节网络.本文总结了内分泌系统部分激素调控细胞代谢及细胞内各代谢通路之间相互调节共同维持代谢稳态的机制,重点阐述了单磷酸腺苷激活的蛋白激酶(adenosine monophosphate-activated protein kinase,AMPK)及雷帕霉素机制性靶蛋白(mechanistic target of rapamycin,mTOR)信号通路对合成代谢及分解代谢的综合调控.

单磷酸腺苷激活的蛋白激酶(AMPK):能量、葡萄糖感受器和代谢性疾病治疗靶标

代谢是一切生物体最基本的特征,单磷酸腺苷激活的蛋白激酶(AMPK)是机体内最重要的代谢调控蛋白之一.它在机体能量水平下降时被激活,通过磷酸化一系列下游因子促进分解代谢、抑制合成代谢,从而维持能量平衡.AMPK作为感知者和调节者,既能感受并维持代谢稳态,也能通过对代谢的“纠偏”缓解由代谢紊乱引起的糖尿病、脂肪肝等典型代谢性疾病症状;而在更长时间尺度下调控AMPK,则可以延缓衰老、延长寿命.AMPK的这些功能和优势使其成为许多代谢疾病的重要靶标之一,并将有助于提升人类健康和生活质量.

树突状细胞在抗肿瘤免疫和癌症免疫治疗中的作用

树突状细胞(dendritic cell,DC)作为重要的抗原递呈细胞,在调节先天性免疫和获得性免疫反应中都扮演着重要的角色.近年来,关于调节DC的功能以促进抗肿瘤免疫得到了越来越多的关注.在肿瘤微环境(tumor microenvironment,TME)中,通过DC加工和递呈肿瘤相关抗原(tumor-associated antigens,TAAs)来启动抗原特异性的T细胞应答;反之,肿瘤细胞通过释放代谢产物、细胞因子等调节TME来抑制DC的招募和功能.肿瘤组织中存在着不同亚群的DC,其功能各不相同.深入了解DC亚群在TME中的多样性和功能,可以有效提高DC的抗肿瘤免疫疗法.本文重点论述不同DC亚群在调节抗肿瘤免疫反应中的功能,以及基于DC免疫疗法的研究进展,为将来的基础和临床研究提供新的思路和策略.

作物纬度适应性的研究进展

作物的纬度适应性是指在特定的生态环境,作物全生育期与该生态区作物生长季节保持一致,从而实现产量的最大化.光周期、温度等环境因素和植物内在遗传因素影响作物成花素基因表达,从而影响作物的开花时间,进而决定生育期的长短.为应对全球气候变化和满足人们对粮食的大量需求,育种家通过育种和驯化使作物从起源地扩张至更广的区域以保障粮食安全.光周期基因的自然变异使作物的光周期敏感性发生变化,使作物能够调整自身开花时间来适应特定的生长环境,从而能够扩张到不同纬度地区.模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)光周期信号调控网络的深入研究对于了解其他植物的光周期信号转导具有重要参考意义.水稻(Oryza sativa L.)、玉米(Zea mays L.)和大豆(Glycine max(Linn.)Merr.)是短日照作物,在向高纬度扩张时光周期敏感性钝化;小麦(Triticum aestivum L.)是长日照作物,光周期敏感性同样受到光周期基因影响.近年来,很多重要的光周期基因被克隆,不同纬度地区作物光周期基因型存在差异,揭示了作物纬度适应性的分子基础.该文围绕相关研究进展进行综述.

代谢流分析技术及其在肿瘤代谢中的应用进展

代谢重编程是肿瘤的一大特征.研究肿瘤代谢有助于解析肿瘤的发生机制并实现个性化治疗.近年来兴起的代谢组学技术,通过全局分析内源性小分子代谢物,表征细胞、组织和体液的代谢轮廓,从而理解生理与病理变化;但稳定同位素标记的代谢流分析技术更能体现细胞代谢网络的动态变化,反映遗传或环境因素扰动下的代谢重编程规律.代谢流分析技术不仅有助于解析代谢重编程机制,更可鉴定代谢弱点,为开发药物提供潜在靶点.本文重点阐述代谢流分析的全流程实现及其在体内外研究中的应用,以明确代谢流分析技术在肿瘤研究中的应用进展及有益价值.

辅助性T细胞在外源化学物诱导肾脏免疫毒性损伤中作用的研究进展

肾脏是外源化学物暴露的主要靶器官之一.肾脏中固有细胞和免疫细胞构成复杂的免疫微环境,其中辅助性T细胞可通过调控先天免疫细胞清除病原体和抗原呈递作用参与宿主防御,还可通过释放炎症因子或趋化因子募集中性粒细胞间接参与外源化学物诱导的肾脏免疫损伤.本文探讨不同类型的辅助性T细胞在参与肾脏免疫毒性损伤中发挥的作用,阐释外源化学物诱导肾脏免疫损伤的免疫毒性机制,为筛查肾脏免疫损伤生物标志物和靶向干预提供依据.

人LDHA原核表达、纯化及体外抑制剂筛选模型的建立

在多数肿瘤细胞中高度表达的乳酸脱氢酶A(LDHA)与肿瘤的发生、发展和预后密切相关,筛选LDHA小分子抑制剂可提供一种富有潜力的靶向抗肿瘤策略.本研究以pET-28a为载体,构建了人LDHA表达质粒并于大肠杆菌BL21(DE3)中稳定表达,产量达到2.65mg/L.基于LDHA的催化反应建立了以丙酮酸钠和还原型烟酰胺腺嘌呤二核甘酸(NADH)为底物的筛选模型.实验结果表明:模型的LDHA最适质量浓度为60ng/mL,以质量分数0.25%草酸铵为阳性对照,筛选模型的Z因子为0.812.至此,本研究建立了LDHA抑制剂体外生化筛选模型,其成本低、可操作性强,符合高通量筛选要求,为发现新颖的LDHA抑制剂奠定了基础.

核酸酶I-SceI介导的转基因斑马鱼构建及连接蛋白Connexin48．5的定位研究

细胞连接蛋白是由多基因家族编码的一类结构相似、分子质量不同的蛋白质.在细胞膜上,每6个相同或不同的连接蛋白围绕中央孔排列形成一个连接子,相邻细胞膜上的连接子相互对接形成细胞间隙连接,细胞间隙连接是一种重要的通讯连接,它不仅是细胞间代谢偶联、冲动传导的结构基础,而且可以通过介导与细胞的迁移、分化、增生和器官形成有关的信号物质而在胚胎发育中起重要作用.为了进一步探讨细胞间隙连接在生物体中的作用,采用斑马鱼胚胎显微注射核酸酶I-SceI和质粒DNA的方法成功构建了绿色荧光蛋白GFP与细胞连接蛋白Connexin48.5融合表达的转基因荧光斑马鱼品系,并通过对荧光蛋白发光的观察在斑马鱼鱼体中进行连接蛋白Connexin48.5的定位.实验结果表明:核酸酶I-SceI介导下的斑马鱼转基因方法效率较高,可行性好;连接蛋白Connexin48.5在斑马鱼体内主要定位于眼球晶状体和脊索.所获得的Connexin48.5-GFP融合表达斑马鱼系,以及利用该品系进行的Connexin48.5定位研究对细胞连接蛋白在生物体内的功能研究将具有重要作用.

后生动物非编码保守元件

生物体基因组中除了编码序列之外,还存在大量的非编码调控序列。比较基因组学研究发现:脊椎动物、尾索动物、头索动物、果蝇、线虫等基因组中存在保守的非编码调控序列。这些非编码保守元件通常分布在与转录调控发育相关的基因上下游区域,作为基因调控网络核心的一部分,常常在基因表达过程中扮演转录增强子的角色。文章总结了近年来有关后生动物非编码保守元件的发现和主要特点,并进一步就非编码保守元件在大规模基因组倍增之后的演化及其在生物躯体图式进化过程中的影响进行了综述。

文昌鱼中一个2A肽介导的多基因表达载体构建

2A肽(P2A)介导的多基因表达载体具有高裂解活性且上、下游基因等摩尔表达等优点,已广泛应用于动物转基因研究.文昌鱼(amphioxus)作为一种新兴的模式动物,尚无应用这种表达载体的报道,为此在pXT7转录系统基础上构建一个P2A介导的多基因表达载体.将体外转录的P2A介导的mRNA注入文昌鱼卵细胞并受精后,经激光共聚焦显微镜和蛋白质免疫印迹(Western blot)检测表明,该mRNA在文昌鱼胚胎中能够高效地翻译和剪切,并且在信号肽的作用下eGFP蛋白定位于细胞核中,而mCherry蛋白定位于细胞膜上,上、下游蛋白间的剪切效率达到91%;进而构建了由文昌鱼热激蛋白基因启动子(BbHsp70)启动,并由P2A介导的多基因表达载体,实验证明其在热诱导和上、下游蛋白剪切方面均达到了预期效果.

孤儿核受体Nur77的多功能性及其相关药物靶点作用机制的研究进展

核受体Nur77(也称TR3)是立早基因NR4A1编码的产物,在细胞增殖、分化、凋亡、自噬、炎症以及代谢等生命活动过程中发挥重要的调控作用.Nur77不仅作为转录因子调控下游靶基因的转录和表达,还能作为不依赖于转录的调节因子,通过蛋白相互作用以及改变亚细胞定位的方式发挥作用.Nur77的配体至今尚未在生物体内发现,因此它被称为孤儿核受体.然而,近年的研究已发现数个靶向Nur77并调控其功能的小分子药物.本文重点综述Nur77的多功能性、其体外激动剂和拮抗剂的筛选及其靶向调控的研究进展.

人ω干扰素在毕赤酵母中的表达和纯化

ω干扰素(IFN-ω)是同IFN-α功能相近但抗原性不同的一类干扰素分子,它具有同IFN-α、IFN-γ以及肿瘤坏死因子α相似的抑制病毒复制的作用.采用5L发酵罐发酵表达IFN-ω,发酵培养液经超滤膜浓缩、SP层析柱梯度分离,得到糖基化的IFN-ω,用基质辅助激光解析电离飞行时间质谱(MALDI TOF-TOF MS)和N端蛋白序列分析仪分析其分子质量和N端序列,用细胞病变抑制法测定活性.结果表明,诱导约48h时,目的蛋白表达量最高,通过SP梯度洗脱,可将糖基化和非糖基化的IFN-ω分离,质谱分析糖基化蛋白样品,质谱峰为糖基化蛋白特有的峰.纯化后糖基化的IFN-ω抗病毒活性为1.46×108 U/mL.

非经典Hippo信号通路调控免疫稳态

Hippo信号通路是在进化上高度保守的调控器官大小和维持组织稳态的重要信号通路.早期研究多集中于经典的Hippo信号通路调控器官发育、组织再生和肿瘤发生发展.近年来多项研究发现,以Mst1/2(Ste20-like kinases 1/2)为核心的非经典Hippo信号通路通过与其他信号转导通路的协同互作来调控免疫应答和功能,从而在维持免疫系统稳态中发挥重要作用.本文重点阐述本研究团队在非经典Hippo信号通路调控天然免疫细胞抗感染、维持氧化还原稳态、响应微环境硬度及T细胞分化等方面的研究进展.

子宫内膜异位症小鼠差异蛋白组学研究

利用所构建的BALB/c小鼠子宫内膜异位症(EMs)模型,通过对正常和EMs小鼠在位子宫内膜样品双向电泳图谱的比较,找到61个差异较明显的蛋白质斑点,结合质谱分析技术和数据库信息检索最终鉴定出23个蛋白,包括11个调控蛋白、4个信号转导相关蛋白、1个代谢相关蛋白、5个膜联蛋白、1个细胞骨架蛋白和1个RNA解旋酶.将蛋白质组学技术应用于EMs的研究,可以从分子水平探索EMs的发病机理,对EMs的诊断及治疗具有重要意义.本研究结果为进一步探索EMs发病机理提供实验基础,同时也为寻找该病早期诊断的标志物和治疗的靶点提供理论依据.

一类酸响应、信号触发探针的生物成像应用

水作为所有细胞和组织的重要组成部分,其pH和诸多生理活动密切相关.荧光分析具有可视化、高分辨率等特点,在生命体系的pH分析中得到广泛应用.近年来,pH触发荧光成像技术在生物医学领域逐渐得到应用.本文简要介绍了一类酸度触发荧光、含分子内螺环的罗丹明衍生物的设计与功能化,及其生物成像应用.

鸡Vezf1基因RCAS干扰载体构建及鉴定

为研究Vezf1基因在鸡胚早期发育过程中的作用,构建了针对鸡Vezf1基因的RCAS病毒RNA干扰载体,分别在鸡胚细胞和胚胎水平对Vezf1基因实施沉默,通过Real-time PCR和原位杂交法检测目的基因m RNA表达水平。结果表明,基于RCAS病毒的干扰载体可以在鸡胚成纤维细胞和活体鸡胚中成功沉默Vezf1基因的表达。此研究为利用鸡胚模型深入了解Vezf1基因在早期发育过程中的作用提供了素材。

紫外光B波段光信号调控植物生长发育的研究进展

光作为重要的环境因子从多方面调控着植物生长发育.植物能感知不同波段的光并做出适当的反应来适应环境中不断变化的光信号.研究发现,植物进化出不同的光受体来接收远红光、红光、蓝光和紫外光信号.在光受体下游,光信号经复杂的信号转导网络以及全基因组表达变化来指导植物的生长发育,使得植物能够适应周围的光照环境.紫外光B波段(UV-B)光受体UVR8(UV Resistance Locus 8)接收到UV-B光后将信号向下游传递,通过调控蛋白COP1(Constitutively Photomorphogenic 1)、RUP1/2(Repressor of UV-B Photomorphogenesis 1/2)和转录因子HY5(Elongated Hypocotyl 5)等核心信号因子将光信号传递到UV-B光应答基因,启动植物对UV-B光信号的响应.自2011年UV-B光受体被鉴定以来,近10年的研究逐步揭示了一系列UV-B光信号转导的分子机制,本文围绕相关研究进展进行综述.