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CRISPR/Cas系统在斑马鱼中的研究进展
王阿利, 刘江东
2023, 13 (4): 485-491.
摘要945)   HTML13)    PDF (506KB)(129)   

斑马鱼是生物学中十分重要的模式生物,可作为基因功能分析、人类疾病病理学研究和新药研发的有利工具。它具有易于控制操作、与人类进化关系相近的优势,目前已经开发了多种斑马鱼模型用于研究人类相关疾病。聚集的有规则间隔的短回文重复序列及其关联蛋白(the clustered regularly interspaced short palindromic repeats and CRISPR-associated proteins,CRISPR/Cas)技术的出现,大大降低了斑马鱼基因编辑的复杂性。主要描述了CRISPR/Cas系统的基本原理、技术革新,总结了CRISPR/Cas系统在斑马鱼基因敲除或敲入、活细胞成像、转录调控、多重靶向、建立疾病模型中的重要作用,以期为探究CRISPR/Cas系统在斑马鱼基因组学研究中的应用提供一定思路。

虾蟹类动物社会等级研究进展
齐航宇, 都婷婷, 高权新, 唐琼英, 杨国梁, 易少奎
2023, 13 (6): 827-836.
摘要836)   HTML8)    PDF (2013KB)(92)   

社会等级可以确定动物种群内的资源分配,减少群体间不必要的斗争,对动物的生存和繁殖都起着重要的作用。研究社会等级对提升虾蟹类动物的养殖产量有着重要的理论意义和应用价值,然而目前尚未见深入报道。综述了虾蟹类动物社会等级的类型,影响其社会等级形成的内部和外部因素,社会等级影响虾蟹类动物发生的行为变化以及信息素在动物社会行为中的作用机制。同时,对未来虾蟹类动物社会等级的研究进行了展望,旨在为深入探究水产养殖中虾蟹类动物生物学特点提供参考。

敲除 hdac11基因对斑马鱼脂代谢的影响
熊茂兰, 蔚思言, 罗军涛, 韩兵社, 张俊芳
2023, 13 (4): 588-595.
摘要826)   HTML4)    PDF (2315KB)(150)   

为揭示斑马鱼组蛋白去乙酰化酶11(histone deacetylase 11,HDAC11)在斑马鱼脂代谢中的作用,利用CRISPR/Cas9技术成功构建斑马鱼hdac11-/- 模型,将受精5 d后(5 days post fertilization,5 dpf)的WT与hdac11-/- 斑马鱼分别以正常饮食和高脂饮食2种方式饲喂至90 dpf,检测斑马鱼体重和体长,观察肝脏组织学切片并检测肝脏甘油三酯含量和脂代谢相关基因表达水平。结果显示,与WT相比,hdac11-/- 斑马鱼体重、体长无显著性差异;幼鱼时期正常饮食下hdac11-/- 斑马鱼全鱼甘油三酯含量显著降低(P<0.001);成鱼时期正常饮食和高脂饮食下hdac11-/- 斑马鱼肝脏脂滴变小且肝脏甘油三酯含量均显著降低(P<0.05);肝脏中pnpla2lipeb基因表达水平均显著升高,gpam基因表达水平均显著下降。结果表明,hdac11通过改变甘油三酯合成与分解的基因表达水平进而影响脂代谢调控,这为鱼类脂代谢过程中的表观调控机制提供了新的研究方向。

敲除 tp53对斑马鱼高温耐受能力和运动能力的影响
杨倩婷, 田晓英, 张俊芳, 韩兵社
2023, 13 (4): 580-587.
摘要824)   HTML6)    PDF (3524KB)(68)   

研究了敲除tp53基因对斑马鱼高温耐受能力和运动能力的影响。通过RT-qPCR、Western blot等技术发现高温下野生型的斑马鱼tp53表达上调,暗示tp53可能在高温下发挥作用,而敲除tp53基因的斑马鱼在高温下的存活时间降低。进一步研究发现,tp53-/-斑马鱼在高温下ROS水平升高(P<0.05),ATP水平降低(P<0.001),γH2A.X蛋白水平显著升高。通过苏木精-伊红(hematoxylin-eosin,HE)染色发现tp53-/-斑马鱼高温下肝脏组织充血更严重。Danio Vision斑马鱼行为轨迹分析显示34 ℃下tp53-/-斑马鱼的运动能力减弱。研究结果表明,tp53在高温下对斑马鱼的高温耐受能力和运动能力起正向调节作用,为斑马鱼高温耐受机制和运动行为学研究提供了新思路。

不同食性雁形目鸟类线粒体基因组的适应性进化分析
张卫平, 邱冰滢, 张东升
2023, 13 (5): 748-754.
摘要817)   HTML14)    PDF (2119KB)(133)   

以往的研究表明,动物的食性与能量代谢及生存适应密切相关。能量代谢主要发生在线粒体中,线粒体编码的13个蛋白质亚基是氧化磷酸化复合体的重要组成部分。雁形目鸟类的食性主要包括肉食性、杂食性和植食性3种类型。为了分析食性对鸟类基因组进化的影响,研究选取了20种雁形目鸟类,并根据食性分成3组,下载其线粒体基因组,通过适应性进化分析、放松性选择分析、多态性氨基酸位点检测以及3D结构预测分析,研究这3组鸟类的线粒体蛋白编码基因在进化上的表现。结果发现,食肉组鸟类线粒体基因组的进化速率高于食草组和杂食组鸟类,并且只有食肉组鸟类线粒体蛋白编码基因受到了放松性的选择压力作用。此外,多态性氨基酸位点检测表明,食肉组线粒体基因组编码的蛋白质中,多态性位点和有害位点数量远高于食草组和杂食组。而杂食组鸟类线粒体蛋白编码基因进化速率较低,大部分基因受到强化性选择作用,蛋白质序列中的多态性位点也较少。研究结果表明,不同食性的雁形目鸟类,其线粒体基因组编码的蛋白质受到了不同的选择压力,这为食性差异影响鸟类线粒体基因组适应性进化提供了分子依据。

海洋链霉菌次级代谢产物研究进展
陈巧莉, 黄杰, 陈森瑜, 潘少婷, 唐灵芝, 洪璇
2023, 13 (6): 844-852.
摘要506)   HTML10)    PDF (1659KB)(128)   

链霉菌作为最高等的放线菌,广泛分布于多种生态环境中,具有复杂而独特的形态分化周期和强大的次级代谢能力。链霉菌的次级代谢产物具有抗感染、抗肿瘤、抗炎抗氧化、免疫调节等生物活性,是天然活性产物的主要来源之一。近年来随着对海洋资源的开发,许多新型的海洋链霉菌及其丰富的次级代谢产物被发现。从海洋链霉菌的生物活性物质、育种和发酵培养3个方面综述了海洋链霉菌次级代谢产物的研究进展,以期为缩短海洋链霉菌的发酵周期,提高次级代谢产物产量活性以及开发新型的海洋药物等提供参考和借鉴。

重组贻贝粘蛋白的表征及功效评价
李敏, 魏文培, 乔莎, 郝东, 周浩, 赵硕文, 张立峰, 侯增淼
2023, 13 (4): 596-603.
摘要363)   HTML6)    PDF (1929KB)(214)   

为了推进重组贻贝粘蛋白在医疗、化妆品领域的应用,对大肠杆菌规模化发酵及纯化生产获得的重组贻贝粘蛋白进行了表征及功效评价。经Edman降解法、基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱、PITC法、非还原型SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳法、凝胶法、改良的Arnow法对重组贻贝粘蛋白进行氨基酸N端测序、相对分子量分析、氨基酸组成分析、蛋白纯度分析、内毒素含量测定、多巴含量测定;通过细胞迁移、斑马鱼尾鳍修复效果对重组贻贝粘蛋白进行功效评价。结果显示,获得的重组贻贝粘蛋白与理论的一级结构一致,蛋白纯度达95%以上,内毒素<10 EU·mg-1,多巴含量大于5%;重组贻贝粘蛋白浓度为60 μg·mL-1时能够显著促进细胞增殖的活性(P<0.01);斑马鱼尾鳍面积样品组与模型对照组相比极显著增加(P<0.001)。研究结果表明,重组贻贝粘蛋白具有显著的促细胞迁移和修复愈合的功效,具备作为生物医学材料的潜质。

转基因抗虫棉研究进展
张安红, 肖娟丽, 赵战胜, 王志安, 刘圆, 罗晓丽
2023, 13 (5): 657-662.
摘要279)   HTML95)    PDF (512KB)(220)   

棉花是我国重要的经济作物,虫害对棉花生产造成巨大损失,而转基因技术培育抗虫棉为害虫防治提供了一个行之有效的方法。从转苏云金芽胞杆菌杀虫晶体蛋白基因棉花、RNAi转基因抗虫棉花、基因编辑创制抗虫棉花、转次生代谢物基因与棉花抗虫性的相关研究等方面对近年来转基因抗虫棉的研究进展进行了综述,以期为进一步研究转基因抗虫棉提供方向和参考。

基因编辑技术在植物启动子编辑中的研究进展
盖思宇, 陈子奇, 夏涵超, 赵仁贵, 刘相国
2023, 13 (3): 321-328.
摘要266)   HTML40)    PDF (571KB)(282)   

植物基因的表达决定了植物的表型特征,而基因的表达受启动子的直接调控。启动子作为基因的一个组成部分,控制着基因表达(转录)的起始时间和表达程度。利用基因编辑技术对启动子进行定向编辑之后,会因为基因序列特有的重组排列、顺式表达等因素使得植物中的某个或某些基因的表达模式发生改变,进而影响基因功能。这些改变最终直接或间接地改变了植物的外在表型特征,而一些正向改变会对植物的品质起到优化和改良作用。综合近几年基因编辑技术对启动子的研究,主要从启动子的构成与分类、基因编辑技术和启动子编辑的研究进展这3个方面对启动子的编辑在植物中的应用进行了概述和总结,以期为启动子编辑技术应用于植物改良提供参考。

酵母生物活性物质及其化妆品功效研究进展
鲍佳生, 潘丙珍, 乔栖梧, 刘慧智, 潘素华
2023, 13 (3): 345-352.
摘要191)   HTML10)    PDF (592KB)(115)   

随着《化妆品监督管理条例》及其配套文件的实施,对化妆品原料安全性和功效性都提出了更具体的要求。酵母能够合成多种生物活性物质且安全性高,利用酵母来获取化妆品功效原料已成为化妆品行业的创新突破口。概述了酵母作为细胞工厂生产活性糖类、多肽类、萜类、维生素、多酚类等天然产物方面的研究进展,梳理总结了酵母提取物以及酵母相关生物活性物质的美白、保湿、舒缓、防晒、抗皱等多种化妆品功效,并展望了酵母在化妆品原料领域的开发和应用前景。

合成生物学在治疗代谢性疾病中的研究进展
白亮, 黄鹤, 王苹
2023, 13 (3): 383-389.
摘要189)   HTML10)    PDF (523KB)(139)   

代谢性疾病(metabolic disease,MD)一直以来是健康领域面临的重大挑战,其发生发展与宿主的代谢和免疫存在密切联系。近年来基于肠道菌群的治疗策略层出不穷,特别是利用合成生物学改造的微生物,对于代谢性疾病的预防和治疗展现出良好的应用潜力。通过对微生物基因路线和代谢途径进行合理设计和改造,可以实现目标物质的稳定输出和精准投递,进而治疗疾病。着重综述了合成生物学在代谢性疾病预防和治疗中的研究进展,以期为改善和治疗代谢性疾病提供新的思路和方法。

mRNA疫苗的研究及应用进展
蔚丹, 马云龙, 万方, 武建强
2023, 13 (4): 492-498.
摘要185)   HTML23)    PDF (1134KB)(168)   

与传统疫苗相比,mRNA疫苗具有高效、安全、低成本等优点,但它的应用一直受到体内传递不稳定、翻译效率较低等技术问题的限制。新型冠状病毒的流行及其疫苗的研发加速了mRNA疫苗的研发和批准,特别是在mRNA结构修饰及脂质纳米颗粒构建等方面有了突破性进展,如使用优化后核苷、帽子结构的mRNA疫苗稳定性大大提高,替换低使用频率的密码子可提高其翻译效率等。目前常用的mRNA递送系统有脂质纳米颗粒、聚合物载体、类病毒载体等。综述了mRNA疫苗的发展历程、作用机制、修饰技术突破和递送系统方面的研究及应用进展,以期促进mRNA疫苗的深入研究及应用。

Piezo1在癌症中的作用研究进展
安外尔·约麦尔阿卜拉, 孙莉莉, 布尔兰·叶尔肯别克, 郭文佳
2023, 13 (5): 712-717.
摘要184)   HTML13)    PDF (1675KB)(212)   

Piezo1是机械敏感压电离子通道家族的成员,能够将各种机械刺激转换为电化学信号。在几种恶性肿瘤中Piezo1作为致癌介质起重要作用,它通过多种机制介导多种癌细胞的增殖、迁移和侵袭。多项研究表明,Piezo1的表达与衰老和癌症患者的临床特征有关,使Piezo1有望成为一种新的生物标志物。综述了Piezol的结构、Piezol通道的动力学特性及其在癌症中的作用,以期为Piezo1用于多种癌症的诊断和预后判断以及作为肿瘤生物标志物和治疗靶点提供参考依据。

孤独症谱系障碍实验模型研究进展
方靖靖, 黄昆仑, 仝涛
2023, 13 (4): 509-523.
摘要177)   HTML14)    PDF (713KB)(215)   

孤独症谱系障碍(autism spectrum disorder,ASD)是一种典型的由遗传或/和环境因素引起的异质性神经发育障碍。ASD患者的主要特征是社交沟通障碍、语言沟通障碍和刻板行为。目前,ASD的发病机制尚不明确,缺乏有效的治疗方法。综述了近年来用于ASD研究的细胞模型和动物模型,包括PC12细胞、SH-SY5Y细胞、人诱导多能干细胞、淋巴母细胞系和原代神经元,以及非哺乳动物模型、产前丙戊酸暴露模型、BTBR特发性小鼠模型、母体免疫激活模型、基于ASD易感基因构建的啮齿类动物模型和非人灵长类动物模型,总结了现有的ASD细胞模型和动物模型的关键信息,重点阐述了各模型的优势、局限性、构建方法和重要注意事项,以期为探索ASD的发病机制和开发新的诊疗方法奠定基础。

细胞焦亡分子机制及其调控
韦双, 高维崧, 窦金萍, 赵泽鹏, 刘兴健, 李轶女
2023, 13 (6): 868-874.
摘要166)   HTML5)    PDF (1067KB)(121)   

与基因相关的细胞死亡途径统称为细胞程序性死亡,细胞焦亡是一种新近发现的依赖炎性半胱天冬氨酸酶,并且伴随炎症反应的细胞程序性死亡方式。细胞焦亡的生物学特征、发生与调控机制都区别于其他细胞死亡方式。简要概述了细胞焦亡的研究历史,并从非编码RNA、细胞应激、受体蛋白和化学物质4个方面详细介绍了细胞焦亡的影响因素和调控机制,以期明确细胞焦亡在先天免疫中的角色。

线粒体SSR分子标记在植物中的应用进展
张兰兰, 李才华, 方雨竹, 宋岩, 康婉琳, 李志宇, 张晓, 张锐
2023, 13 (6): 821-826.
摘要152)   HTML12)    PDF (466KB)(77)   

线粒体简单重复序列(mitochondrion simple sequence repeat,mtSSR)是近年发展起来的一种新型的分子标记技术,兼具SSR标记多态性高、分布广泛、共显性和植物线粒体基因组母系遗传、结构进化速率快等优点,在群体遗传结构、基因流动进化、物种演化、胞质遗传特性、种群分类等方面具有重要应用。根据国内外已有的研究成果,综述了mtSSR植物群落分析、胞质类型鉴定等方面的研究进展,并对植物mtSSR数据库进行了总结,以期为利用mtSSR技术进行植物研究提供参考。

磁适配体生物传感器
康帅帅, 王瑞安, 许文涛, 朱龙佼
2023, 13 (3): 339-344.
摘要137)   HTML25)    PDF (595KB)(260)   

磁珠(magnetic beads,MBs)是具有磁性的微小球形颗粒,在将分析物从复杂基质中分离出来以及固定配体等方面发挥关键作用。为了获得不同的识别及信号输出性能,MBs可以与各种反应基团进行功能化并发挥相应作用。对磁珠的性质、制备方法、功能化改性与搭载适配体的应用等方面进行了全面综述,总结了磁生物传感器所表现出的准确性、及时性、便携性、低成本,及在痕量水平上的信号放大等优势。最后,提出了磁珠潜在的应用挑战和未来方向。

SALL4的促癌功能及治疗意义
杜琳琳, 谢飞, 马雪梅
2023, 13 (5): 704-711.
摘要136)   HTML8)    PDF (602KB)(97)   

婆罗双树样基因4 (spalt-like transcription factor 4, SALL4)是2002年发现的SALL转录因子家族新成员,在维持胚胎干细胞(embryonic stem cells, ESCs)自我更新和多能性方面起着至关重要的作用。SALL4在胚胎干细胞和生殖细胞中特异表达,而在大多数成体细胞中表达下调或沉默。然而,近年来的研究表明,SALL4可以在白血病、乳腺癌、胃癌、卵巢癌、肝癌、肺癌、黑色素瘤等多种肿瘤中表达,显示出癌胚抗原特性,且SALL4表达水平与肿瘤进展及患者的不良预后和生存期直接相关。SALL4在肿瘤中的表达是由多种细胞因子介导的,并作为转录因子调控下游基因表达和信号通路,进而促进肿瘤的发生、转移、代谢和耐药等。靶向抑制SALL4的表达或生物学功能已经显示出显著的抗肿瘤效果。由于SALL4在肿瘤组织中的高表达和促进肿瘤发展的特性,它被认为是新的肿瘤标志物和潜在的治疗靶点。简要概述了SALL4蛋白的结构和功能,探讨了其激活表达的分子机制,并着重介绍了SALL4在肿瘤发生和发展中的作用机制、其在诊断上的价值以及靶向治疗的潜在意义。希望能够为肿瘤的临床治疗提供有益的参考数据。

机器学习在肠道菌群宿主表型预测中的应用
曹海涛, 朱静, 马云鹏, 崔兴华
2023, 13 (5): 671-680.
摘要130)   HTML19)    PDF (1625KB)(149)   

随着第二代DNA测序技术的发展,研究人员积累了大量的肠道菌群数据,研究表明肠道菌群与宿主健康状况存在密切联系,因此如何对复杂、高维的肠道菌群数据进行建模分析,是当前生物信息学研究中的重要挑战。人工智能的兴起为处理肠道菌群数据,揭示肠道菌群与宿主表型之间的复杂关系提供了可能。综述了现阶段肠道菌群与宿主表型之间的相关研究,重点介绍了常用的5种机器学习算法(线性回归、支持向量机、K-近邻、随机森林、人工神经网络)的理论原理及在相关研究中的应用,对预测宿主表型的机器学习算法选择提出了建议,并对该领域的未来发展进行了展望,以期为利用机器学习对肠道菌群宿主表型预测提供参考依据。

湿性愈合研究进展
刘子怡, 张旭娟, 蔡子松, 马晨, 刘梦昱, 赵鹏翔
2023, 13 (4): 534-541.
摘要129)   HTML4)    PDF (1258KB)(186)   

创面愈合是从组织破损恢复至原形态功能的过程,包含凝血、炎症、增殖、重塑多个阶段。常规的创面愈合多为干性愈合,以血小板凝集形成血痂覆盖于创口表面为特征,并易于形成疤痕。创面湿度过高,则造成慢性难愈创面。湿性愈合疗法通过维持合适的湿度改善创面微环境,促进多种细胞、因子的协同作用,提高了创面愈合速度和效果,避免了创面结痂并减少溃疡面的形成,因而在临床治疗中被广泛应用。对湿性愈合的发展、湿性疗法的治疗机制进行了综述,总结了以湿性愈合理论为基础的医用敷料的临床应用,并对湿性愈合疗法的未来发展方向进行了展望。