“发育生物学”教学改革的探索与实践

“发育生物学”是山东大学生命科学学院开设的针对本科三年级学生的一门专业必修课。该课程综合性强、交叉学科多,前沿进展快。授课过程中,教师尝试根据课程内容的差异综合运用三种教学模式、多种教学方法和新颖的教学手段提高教学效率;注重网络平台建设,为学生课下自学提供更多资源,开阔学生眼界;改变原有的单一学业考核模式,提高学生综合运用知识的能力和创新能力。通过改革,激发了学生的学习兴趣,巩固了学生的基本知识,同时提升了学生自主学习的能力。

利用对分课堂加强发育生物学课程思政建设

专业课课程思政成为全员、全程、全方位育人的“三全育人”的有效抓手,为高校实现立德树人这一根本任务提供了良好的育人环境。通过教学改革,发育生物学课程教学团队尝试利用对分课堂使学生成为课堂的主体,积极主动地进行课程思政教学改革,加强课程思政建设。

基于人才社会需求的《免疫学》课程改革与实践

免疫学在生命学科和医学专业人才培养中起着重要的作用。山东大学免疫学教学为了满足社会需求,20多年来坚持基础理论课帮助学生打下坚实的免疫生物学基础,提升学生的综合素质和个性化竞争力,为其继续深造和就业创业拓宽发展空间;实验课内容不断更新,目前依托校企联合开展“单克隆抗体的制备”自主设计综合大实验,在学生熟练掌握免疫学常规技术的基础上,提升学生自主学习能力、创新能力、组织能力及团队协作能力等科学家素质,为将来独立开展相关课题研究和从事相关产业的技术研发做准备。通过不断探索和实践,建立和优化了免疫学课程教学模式和知识体系及创造性学习机制,学生个性化发展的同时教师业务能力也不断提升。

牛心型α肌动蛋白基因的进化及表达研究

试验旨在对鲁西黄牛心型α肌动蛋白的进化及表达进行研究,为研究该基因的功能提供依据。试验采用生物信息学方法对心型α肌动蛋白的进化进行了分析,利用Western blotting和免疫荧光的方法分析了牛心型α肌动蛋白的表达模式。结果显示,心型α肌动蛋白除在鲁西黄牛心脏组织中有强表达外,在骨骼肌中也检测到该蛋白的表达。推测心型α肌动蛋白除在成体鲁西黄牛的心脏发育过程中起作用外,在骨骼肌发育过程中也起作用。

鲁西黄牛MSTN基因上游序列多态性对转录表达的影响

肌肉生长抑制素(myostatin,MSTN)基因是转化生长因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)超家族的新成员。为了研究鲁西黄牛MSTN基因上游序列多态性与转录表达的关系,本试验提取鲁西黄牛腿肌组织细胞的基因组,扩增出MSTN基因上游序列,构建进化树并通过基因测序确定其上游序列中存在单核苷酸多态位点,多态位点位于起始密码子上游805bp处。构建表达载体,在体外对C2C12细胞进行转染,从而验证MSTN基因上游序列多态位点对转录的影响。结果显示,MSTN基因上游序列中单个核苷酸的改变会影响其下游基因的表达水平。推测在体内MSTN基因上游序列中单核苷酸多态性能够影响基因的转录活性,在调节基因转录的过程中起着重要作用。

鲁禽3号麻鸡优良肉质性状分子遗传标记筛选

脂肪酸结合蛋白(FABP)参与细胞内脂肪代谢,在鲁禽3号麻鸡体内不同组织中特异性表达7种FABP基因。试验旨在从7种FABPs中寻找到能够应用于家禽优良肉质性状筛选及育种的分子遗传标记。提取鲁禽3号麻鸡血细胞基因组DNA,分别扩增出FABP1-7基因全部外显子,采用测序与酶切结合的方法检测SNP位点的位置,并进行基因型与生产性状的关联性分析。结果表明:7种FABP基因中存在9个SNP位点,其中在鲁禽3号麻鸡体内能够用作优良肉质筛选与育种的分子遗传标记是FABP1-E2-83(外显子2第83位)、FABP4-E1-51(外显子1第51位)两个SNP位点。

基于网络药理学探讨清瘟解热合剂治疗新型冠状病毒肺炎的作用机制

目的本研究通过网络药理学的方法,探讨清瘟解热合剂治疗新型冠状病毒肺炎(COVID-19)的潜在作用机制。方法运用网络药理学对清瘟解热合剂治疗COVID-19的可能作用靶点和通路进行分析,利用中药系统药理学数据库及分析平台(TCMSP)检索相关化学成分和作用靶点。在OMIM和Genecards数据库中查询与COVID-19相关的靶点。将药物靶点和疾病靶点做韦恩图,得到交集靶点。运用DAVID数据库和KOBAS3.0数据库对靶点进行进行基因功能(GO)富集分析和基因通路(KEGG)富集分析。运用Cytoscape 3.7.2构建成分-靶点-通路网络图。结果网络药理学分析结果表示,本研究共收集到清瘟解热合剂活性成分264个,可作用于510个靶点,关键靶点涉及:白细胞介素(IL-6)、肿瘤坏死因子(TNF)、趋化因子配体2(CCL2)等。GO功能富集分析得到283个条目,其中生物条目(BP)226条,分子功能(MF)31条,细胞组成(CC)26条。KEGG通路富集分析共得到232条通路,包含IL-17信号通路、T细胞受体信号通路、Th17细胞分化、肿瘤坏死因子信号通路等。结论通过网路药理学研究,清瘟解热合剂中的有效成分可能通过影响IL-6、TNF、CCL2等靶点的表达,并调控了IL-17信号通路、T细胞受体信号通路、Th17细胞分化、肿瘤坏死因子信号通路等,发挥治疗COVID-19的作用。

化浊开郁方对高脂饮食诱导肥胖大鼠内质网应激信号通路的影响

目的:探讨化浊开郁方对高脂饲料诱导的肥胖大鼠内质网应激(Endoplasmic Reticulum Stress,ERS)的影响。方法:健康SD大鼠按随机数字表法分为正常组、模型组、阳性药组、化浊开郁方组。常规饲养1周后,正常组给予普通饲料喂养,其余各组给予高脂饲料建立肥胖大鼠模型,共12周。造模开始4周后,正常组和模型组每天灌胃生理盐水,阳性药组每天灌胃二甲双胍250mg/kg,化浊开郁方组每天灌胃化浊开郁方6.4g生药/kg,连续给药8周。通过检测造模给药期间各组大鼠体重以及造模给药后各组大鼠血脂,观察肝组织及脂肪组织病理学变化,研究化浊开郁方对肥胖大鼠的治疗作用;此外,采用qPCR及Western blot法检测各组大鼠脂肪组织中ERS重要调控因子GRP78、IRE1及XBP1基因及蛋白表达水平,初步探究化浊开郁方缓解肥胖的作用机制。结果:与正常组比较,模型组体重、血清中总胆固醇(Total Cholesterol,TC)、甘油三酯(Triglyceride,TG)、低密度脂蛋白胆固醇(Low Density Lipoprotein Cholesterol,LDL-C)显著升高(P<0.05,P<0.01),高密度脂蛋白胆固醇(High Density Lipoprotein Cholesterol,HDL-C)显著降低(P<0.01);模型组附睾脂肪细胞体积明显增大,肝组织出现明显气球样变及炎性聚集。化浊开郁方可显著降低肥胖模型大鼠体重,改善血清中TC、TG、LDL-C及HDL-C水平(P<0.05,P<0.01),同时减轻肥胖模型大鼠脂肪及肝组织病理学变化。qPCR及Western blot结果表明,模型组大鼠脂肪组织中GRP78、IRE1、XBP1基因及蛋白水平较正常组相比显著升高(P<0.05,P<0.01),与模型组相比,化浊开郁方显著降低肥胖模型大鼠脂肪组织中GRP78、IRE1、XBP1基因及蛋白表达(P<0.05,P<0.01)。结论:化浊开郁方对肥胖具有明显的治疗作用,其作用机制可能与抑制脂肪组织ERS有关。

对虾等甲壳类动物肠道与血淋巴菌群的组成、功能与动态平衡调控

对虾等甲壳类动物体内存在2个菌群:肠道菌群和血淋巴菌群。肠道菌群的种类和数量较多,而血淋巴菌群较少。两种菌群均包含益生菌和致病菌,在宿主体内代谢、营养和免疫反应中发挥重要功能。肠道菌群动态平衡的调控主要通过双氧化酶产生的活性氧来完成;血淋巴菌群通过C-型凝集素调控的抗菌肽表达及酚氧化酶原激活系统来维持其动态平衡。阐明对虾等甲壳类体内菌群的组成、功能和动态平衡调控的机理,可以为对虾等经济甲壳类健康养殖的微生态制剂开发和疾病控制提供指导。

对虾先天免疫中宿主与病原互作的细胞与分子机理

在国家自然科学基金委重点项目资助下,王金星课题组针对对虾养殖业中病害防控的实际需求,围绕着对虾免疫系统与细菌和病毒性两类重要病原(鳗弧菌和白斑综合征病毒)之间的相互作用开展研究,取得了系列创新性成果:(1)揭示了对虾抵御病原入侵的细胞和分子机制。主要阐释了不同的模式识别受体识别和防御病原的机理,包括FcLec4通过行使调理素的功能促进对病原的吞噬、Leulectin不同识别模块之间在抗细菌免疫中分工与协作的新机理、MjHeCL感知血淋巴菌群及参与菌群动态平衡调控的机理以及清道夫受体参与的抗病毒免疫的新途径等;(2)发现了病原侵入机体后宿主细胞抵御病原的信号途径及效应机制。主要揭示了对虾Toll和IMD信号途径的特点、调控机理及下游的效应分子,阐释了JAK/STAT途径激活的特征及调控的下游效应分子,并发现Toll途径的激活机制不同于果蝇而与哺乳动物相似;(3)阐明了胞内病原逃逸宿主免疫的分子机制。阐释了白斑综合征病毒利用宿主的C-型凝集素以胆固醇依赖的方式入侵宿主细胞的分子机理以及利用宿主的SUMO化系统促进自身复制的机理。该研究为对虾养殖的病害防治提供了新思路、新方法、新的候选药物以及对虾抗病品系培育的新靶标。

多组学联用在中药作用机制研究中的应用

组学技术的运用主要基于高通量分析检测技术,包括转录组学、蛋白质组学和代谢组学等。生物信息学的飞速发展,为探索中药治疗疾病的机制提供新的思路和方法。在过去的数十年间,组学技术广泛应用于中药作用机制的研究当中。中药具有多成分、多靶点的特点,单一通路研究难以诠释中药"整体观念"的治疗思想,而多组学联用研究与这一观点不谋而合。查阅近年文献,对转录组学、蛋白质组学、代谢组学及16S rRNA测序等联用在中药治疗疾病中发挥的作用进行综述。

基于网络药理学的小柴胡汤治疗新型冠状病毒肺炎(COVID-19)发热的可行性探讨

目的通过网络药理学和分子对接的方法,初步探讨小柴胡汤在新型冠状病毒肺炎(COVID-19)治疗中缓解发热及抗病毒的可能作用机制。方法运用网络药理学方法分析小柴胡汤治疗发热的潜在靶点及通路;从TCMSP、Pharm Mapper数据库收集小柴胡汤的成分和作用靶点;OMIM和Genecards数据库收集发热相关靶点;String数据库构建蛋白相互作用网络,分析核心靶点;DAVID数据库和KOBAS3.0进行基于基因本体论(GO)的功能富集分析和基于京都基因与基因组百科全书(KEGG)的通路富集分析;Cytoscape3.2.7构建成分-靶点-通路网络图。运用分子对接技术筛选与新型冠状病毒(SARS-CoV-2)以及SARS-CoV-2感染靶细胞关键受体血管紧张素转化酶Ⅱ(ACE2)结合力较强的活性成分,预测可能的结合位点。结果网络药理学分析表明,小柴胡汤共筛选出165种活性成分,预测到靶点168个,筛选出发热相关靶点7 006个,取交集得到小柴胡汤与发热相关的靶点141个。GO富集到基因功能292个,KEGG富集到基因通路30条。分子对接结果表明,小柴胡汤的主要活性成分与SARS-CoV-2和ACE2均有较强的结合能力,其中β-谷甾醇、豆甾醇和3′-羟基-4′-O-甲基葡萄糖苷为结合最强的3个有效成分。结论网络药理学方法初步探讨了小柴胡汤缓解COVID-19发热的作用机制,β-谷甾醇、豆甾醇和3′-羟基-4′-O-甲基葡萄糖苷可能为小柴胡汤中主要发挥抑制SARS-CoV-2的成分,为进一步的研究提供了方向。

荷叶碱对肥胖模型小鼠肠道菌群及慢性炎症的影响

该研究从调节肠道菌群、缓解慢性炎症、改善肠道通透性3个方面探讨荷叶碱缓解肥胖的作用机制。运用高脂饲料建立肥胖小鼠模型,随机分为2组:模型组、荷叶碱组,另设同周龄普通饲料喂养小鼠为正常组,造模同时灌胃给药持续12周;造模给药过程中每周监测各组小鼠体质量和摄食量,造模给药结束后,检测各组小鼠Lee′s指数、腹股沟皮下脂肪质量百分比、血脂含量,HE染色法观察脂肪细胞病理学改变,评价荷叶碱对肥胖模型小鼠的治疗作用;运用16S rRNA测序检测各组小鼠肠道菌群多样性和丰度的变化,评价荷叶碱对肥胖模型小鼠的肠道菌群的影响;ELISA及qPCR法检测各组小鼠脂肪组织炎症因子白细胞介素-1β(interleukin-1β,IL-1β)、白细胞介素-6(interleukin-6,IL-6)和肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)水平和相关基因表达情况,评价荷叶碱对肥胖模型小鼠慢性炎症的影响;qPCR法检测结肠组织紧密连接相关闭锁蛋白(occludin),紧密连接蛋白-1(tight junction protein 1,ZO-1)基因的表达情况,评价荷叶碱对肥胖模型小鼠肠道通透性的影响。荷叶碱可降低肥胖小鼠体质量、Lee′s指数、腹股沟皮下脂肪质量百分比(P<0.05),缩小脂肪细胞体积,下调血清总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)水平(P<0.05),改善肠道菌群失调,增加Alloprevotella,Turicibacter,Lactobacillus的相对丰度,减少Helicobacter的相对丰度,下调脂肪组织炎症因子IL-6,IL-1β,TNF-α基因表达(P<0.01),降低血清炎症因子IL-6,IL-1β,TNF-α水平(P<0.05),上调结肠组织紧密连接相关occludin和ZO-1基因表达(P<0.01)。荷叶碱可能通过改善肠道菌群,降低肠道通透性来缓解慢性炎症进而发挥治疗肥胖的作用。