着丝粒(centromere)是真核生物染色体的重要功能结构。在细胞有丝分裂和减数分裂过程中,着丝粒通过招募动粒蛋白行使功能,保障染色体正确分离和传递。真核生物中,含有着丝粒特异组蛋白的CenH3区域被定义为功能着丝粒区,即真正意义上的着丝粒。近年来,借助染色质免疫沉淀技术,人们对功能着丝粒DNA开展了深入研究,揭示其组成、结构及演化特征,并发现功能着丝粒区存在具有转录活性的基因,且部分基因具有重要生物学功能。由于存在大量重复DNA,着丝粒演化之谜一直未能完全揭示。对植物功能着丝粒DNA序列研究进展进行了概述,并重点阐述了着丝粒重复DNA研究的新方法和新进展,以期为深入开展相关研究提供借鉴。
花青素是一类保护植物免受生物和非生物胁迫的重要次生代谢产物,因其赋予植物丰富的色彩和对人体的保健功能而受到广泛关注。花青素合成调控机理的相关研究是目前园艺作物分子生物学研究的前沿课题,对于园艺作物花青素含量的提高、种质品质的提升等具有重要的意义。结合国内外园艺作物中花青素生物合成调控方面的最新研究进展,介绍了环境因素、酶与激素、DNA甲基化与泛素化和调控基因等对花青素生物合成的作用,以及花青素抵御外界胁迫的功能机制,综述了近年来园艺作物中花青素生物合成调控的研究成果,以期利用基因工程为提升园艺作物的色彩丰富度提供理论参考。
氮素是植物生长必不可少的元素,植物内生固氮菌不仅能够在植物体内产生氮素以供植物利用,而且在自然界氮素循环过程中发挥积极作用,对农业可持续发展具有重要意义。近年来,植物内生固氮菌逐渐成为研究热点。由植物内生固氮菌的发现、作物共生、侵入途径、固氮机理、促生作用机制等方面系统地综述了植物内生固氮菌的研究进展,探讨了植物内生固氮菌新的研究思路以及一些尚未解决的问题,以期为植物内生固氮菌及生物固氮研究提供参考。
表观遗传修饰通过改变染色质空间构象和基因表达调控胚胎发育、细胞分化、器官发生和癌症形成,其调控形式包括组蛋白甲基化、组蛋白乙酰化、DNA甲基化、基因印迹和X染色体失活等。缺失的、小的、同源异形2(absent, small, homologous 2,ASH2)是组蛋白赖氨酸甲基转移酶复合物的核心成分,其属于三胸腔结构蛋白家族;在哺乳动物中ASH2可特异性甲基化H3K4,激活基因转录。在介绍组蛋白甲基化和三胸腔结构蛋白的基础上,综述了ASH2甲基酶对基因转录、HOX基因表达、癌症发生发展和细胞分化的调控功能,以期为其在动物繁育和人类疾病治疗中的应用提供思路。
金丝雀痘病毒(canarypox virus,CNPV)引起的雀痘是一种禽类传染性疾病。CNPV感染后可在宿主体内诱导细胞、体液和黏膜免疫应答,经过改造可开发为一种候选疫苗载体,其可表达病毒和寄生虫的多种蛋白,因此,研制重组CNPV载体疫苗进行免疫预防具有重要的经济意义。国外学者已构建了多种类似疫苗,如马流感病毒(equine influenza virus,EIV)、犬瘟热病毒(canine distemper virus,CDV)、麻疹病毒(measles virus,MV)、尼帕病毒(Nipah virus,NiV)、艾滋病毒(human immunodeficiency virus type 1,HIV?1)、非洲马病病毒4型(African horse sickness virus type 4,AHSV?4)、蓝舌病毒17型(bluetongue virus serotype 17,BTV?17)、丙型肝炎病毒(hepatitis C virus,HCV)、巨细胞病毒(cytomelovirus,CMV)、狂犬病毒(rabies virus)和婴儿利什曼原虫(Leishmania infantum)等。概述了CNPV载体介导的病原体疫苗的构建及其免疫机制等方面的研制现状,旨在为病毒和寄生虫病的免疫预防提供理论依据。
拉曼光谱是一种新型的光学检测技术,常用于材料鉴定。近年来,随着无创检测需求的增加,拉曼光谱逐渐应用于疾病诊断、物质鉴别等生物领域。综述了拉曼光谱在皮肤领域的研究进展,及其对皮肤组织成分鉴别和皮肤疾病诊断的价值,以期推动拉曼光谱广泛应用于皮肤病学的机理研究和临床诊断。
代谢重编程是肿瘤的重要特征,是指肿瘤细胞为满足其快速增殖的生物合成与能量需求,对其糖代谢、脂代谢以及氨基酸代谢等代谢路径进行的重编程,以维持增长速度以及补偿能量代谢所造成的氧化还原压力。虽然不同的癌症代谢变化不同,但有些特征是所有癌症共有的,氨基酸代谢重编程是其中一个重要的特征。氨基酸进出细胞需要氨基酸转运体的协助,因而在肿瘤细胞中多种特定的氨基酸转运体均过表达。靶向氨基酸转运体通过影响肿瘤细胞的氨基酸代谢从而达到抗肿瘤的目的,是目前抗肿瘤药物的研究热点之一。主要介绍了几种在肿瘤代谢中发挥重要作用的氨基酸转运体以及靶向氨基酸转运体抗肿瘤治疗的研究进展及相关作用机制,旨在了解氨基酸转运体在抗肿瘤研究中的作用,以期促进靶向氨基酸转运体抗肿瘤药物的发展。
RET原癌基因是一种重要的癌症驱动基因,与人类多种肿瘤的发生、发展密切相关。RET相关肿瘤的发病机制包括RET基因激活性点突变与RET基因融合突变。近年来,针对致癌性RET基因融合突变开发的精准靶向药物取得了突破性进展。综述了RET原癌基因与肿瘤发生、发展相关性研究及近年来临床诊疗方面的研究进展,旨在为RET基因突变癌症患者的精准化诊疗提供参考,并通过精准高效地抑制RET基因突变,提高疾病缓解率和控制率。
镁离子是人体内重要的阳离子,参与多种生理活动,其摄入的失衡不仅能导致低镁血症及高镁血症产生的相应临床症状,还与肿瘤的发生发展密切相关。最新的研究还表明高浓度镁离子具有抗肿瘤的作用。针对镁离子与肿瘤的发生、发展、治疗等方面的研究进展进行了综述,以期为镁离子与肿瘤的流行病学调查及抗肿瘤研究提供进一步的参考依据。
铁死亡(ferroptosis)是2012年新发现的一种非凋亡的细胞死亡形式,其实质是依赖铁离子的活性氧(reactive oxygen species,ROS)和脂质氢过氧化物蓄积导致的线粒体形态改变和细胞膜磷脂过氧化损伤。铁死亡与许多肾脏疾病的病理生理进程密切相关。然而铁死亡参与肾脏疾病损伤的分子生物学机制尚缺乏系统和深入的认识。针对铁死亡的调控机制、研究进展及其在肾脏相关疾病中的作用作一综述,以期为肾脏疾病的治疗提供新思路、新靶点。
在农业生产中光合作用是作物积累生物量的主要方式,其主要依赖于多种光合色素和完整的叶绿体结构与功能。而玉米叶色突变体对于研究叶绿体发育、提高玉米光合作用能力和产量具有重要意义。以两个玉米自交系郑58(Z58)和B73为对照,对从甲基磺酸乙酯(ethyl methanesulphonate,EMS)处理后的不同玉米诱变群体中筛选到的2株黄叶突变体yl?1(yellow leaf?1,Z58背景)、yl?2(yellow leaf?2,B73背景)以及从玉米自交系Z58中发现的1株自然黄叶突变体yl?3(yellow leaf?3)等3个表型相似的玉米黄叶突变体的形态特征、光合色素含量、叶绿素合成前体物质含量进行了比较研究。结果表明,与对照相比,3个突变体在整个生长周期内均呈现不同程度的黄叶表型、不复绿、植株矮小、发育迟缓;叶片总叶绿素、叶绿素a和叶绿素b含量均显著降低(P<0.05),叶绿素a/叶绿素b比值显著升高(P<0.05);不同突变体的各类叶绿素合成前体物质含量有不同程度的降低。3个突变体的黄叶表型可能是由不同基因的突变导致相关四吡咯化合物合成异常引起的。研究结果为定位引起3个突变体黄叶表型的突变基因和进一步探讨其利用潜力奠定了理论基础。
棉花茎尖转化法具备不受基因型限制、转化周期短的优点,是理想的棉花转化体系,但据报道其所获得的转基因植株普遍存在遗传不稳定、高代植株基因丢失的现象。以陆地棉TM?1品种为受体材料,利用茎尖转化法将DsRed2载体转入棉花,经卡那霉素筛选获得16株抗性植株,进一步PCR扩增靶基因,获得6株DsRed2基因片段PCR检测为阳性的植株,初步判断该6株为茎尖转化法获得的转基因植株,但经紫外照射,6个转基因植株均未检测到红色荧光。对其进行靶基因RT?PCR,发现DsRed2基因在6个转基因植株中仅有极低量的表达或无表达。进一步对DsRed2载体的非T?DNA片段,即载体骨架部分进行PCR以及植株内生菌培养检测,结果表明,6个转基因植株均含有完整的DsRed2载体,植株可培养出含有完整载体的内生菌,且内生菌经农杆菌16S核糖体RNA(16S rRNA)片段PCR检测结果为阳性,推测由于茎尖侵染形成农杆菌与植株共生关系,造成假阳性株的现象,进而导致高代转基因植株基因丢失、遗传不稳定的现象。旨在建立一套完整的茎尖法转基因棉花植株真实性的鉴定方法,为进一步深入研究提供参考依据。
为了探究非编码RNA(non-coding RNA,ncRNA)在氮代谢调控过程的作用,以苜蓿中华根瘤菌(Sinorhizobium meliloti)为出发菌株,鉴定并获得了与ntrC基因表达相关的ncRNA,利用lncPRO软件分析苜蓿中华根瘤菌中ncRNA与调控蛋白NtrC相互作用的可能性,最终确定了评分较高的4个基因,即SM2011_c06191、SM2011_c06248、SM2011_c07102和SM2011_c07132,并对其中得分最高的SM2011_c06248基因进行研究。利用Northern blot验证ncRNA的表达,发现富氮处理后其表达水平呈先升高后降低的趋势。实验构建了SM2011_c06248基因敲除菌株,通过qRT-PCR发现SM2011_c06248在自然生长条件下表达无明显规律,富氮处理后,野生型菌株ncRNA表达水平呈先降低后升高再降低的趋势,与自然生长相比,ncRNA在20 min后表达水平明显上调;野生型菌株ntrC、nar基因表达水平呈先降低后升高再降低的趋势;与野生型相比,SM2011_c06248基因敲除菌株SM∷248中ntrC、nar基因表达水平明显下调。实验中构建SM2011_c06248、NtrC双突变菌株SM∷248-NtrC和SM2011_c06248过表达菌株SM:dld-248,qRT-PCR分析表明,与野生型相比,富氮处理后,SM∷248-NtrC菌株nar基因表达量无明显变化,SM:dld-248菌株ntrC、nar基因表达水平显著上调。ncRNA SM2011_c06248可响应环境中氮元素信号变化,对ntrC、nar基因的表达有正调控作用,且ntrC对nar有上位基因效应。
饲料样本本身的复杂性给进出口产品转基因(genetically modified,GM)成分的检测工作带来了巨大的压力和挑战。玉米蛋白粉主要包含蛋白质、淀粉和脂类等成分,从中提取高品质的DNA比较困难,而高品质的DNA是转基因检测研究的关键,能够大大降低进出口检验中的“假阴性”结果。采用市售主流品牌常用的7种试剂盒(Promega公司、Biotecon公司、天根生化科技有限公司、Invitrogen公司、Qiagen公司、TaKaRa公司)、CTAB法以及改良SDS?CTAB法提取玉米蛋白粉中的DNA。通过对玉米内源基因进行实时荧光PCR检测,发现改良SDS?CTAB法提取的玉米蛋白粉DNA质量明显优于其他方法,改良SDS?CTAB法内源基因zSSIIb的Ct值为28.14,较CTAB法提高了27%。研究建立的改良SDS?CTAB法在国内外尚属首次应用于饲料转基因产品中,并对7批次实验室送检样品进行转基因成分检测,成功检出2批次阳性样品。
探究在集胞藻PCC 6803中引入外源乙醇合成基因并敲除集胞藻PCC 6803中编码乳酸脱氢酶的slr1556基因对生物合成乙醇的影响。在集胞藻PCC 6803中引入来源于运动型发酵单胞菌的丙酮酸脱羧酶基因(pdc)与大肠杆菌的NADPH依赖型醛还原酶基因(yqhD)光强启动子PrbcL的驱动下组合表达,生物合成乙醇。在此基础上进一步敲除集胞藻PCC 6803中编码乳酸脱氢酶的slr1556基因,以提高乙醇合成前体丙酮酸含量,促进乙醇的生产。结果显示敲除slr1556基因可以提高丙酮酸含量并显著增加乙醇的产量。竞争性丙酮酸转化乳酸代谢途径的阻断可以有效促进丙酮酸的累积,进而促进乙醇的生产。
为筛选分离得到具有高产中性蛋白酶能力的菌株,同时研究菌株的发酵条件,在牛粪、猪粪堆肥时期采集样品,在以干酪素为唯一碳源的固体培养基上筛选分离得到19株产蛋白酶菌株。选取其中1株产酶效果最好的菌株PC2,其水解圈D/d值为4.25,酶活为10.74 U·mL-1。结合形态学、生理生化以及16S rDNA分子生物学鉴定结果,认定其为枯草芽孢杆菌,革兰氏阳性菌。进一步对其进行摇瓶和中试放大条件优化,LB培养基37 ℃活化24 h,干酪素发酵培养基30 ℃发酵48 h,转速为180 r·min-1。中试放大具体参数:50 L种子罐180~240 r·min-1,通气量20~30 L·min-1。500 L发酵罐:添加1%小麦蛋白粉,100~180 r·min-1,通气量10~25 L·min-1。发酵结束活菌含量44.58亿·mL-1,酶活29.48 U·mL-1,是初始值的2.745倍。研究结果可为探究含中性蛋白酶菌株的微生物菌剂奠定理论基础,并指导工业化菌剂的生产。
溃疡性结肠炎(ulcerative colitis,UC)是一种发生于直肠和结肠的慢性非特异性炎症疾病,近年来发病率明显上升。为探究转基因牛乳中提取的重组人乳铁蛋白和重组人溶菌酶对改善UC的作用,采用葡聚糖硫酸钠(dextran sulfate sodium salt,DSS)构建小鼠UC模型,30只雄性C57BL/6N小鼠随机分为空白对照组(CON组)、模型对照组(DSS组)、低浓度乳铁蛋白组(L-rLF组,50 mg·kg-1·BW-1)、高浓度乳铁蛋白组(H-rLF组,100 mg·kg-1·BW-1)、低浓度溶菌酶组(L-rLZM组,50 mg·kg-1·BW-1)和高浓度溶菌酶组(H-rLZM组,100 mg·kg-1·BW-1)。造模后用重组乳铁蛋白和溶菌酶分别灌胃1周,取小鼠血清及结肠,观察器官病理变化,测定炎症因子以及肠道菌群等相关指标。研究结果显示,与模型组相比,低浓度乳铁蛋白组和低浓度溶菌酶组小鼠疾病活动指数(disease activity index,DAI)、结肠缩短量、组织病理学评分均显著降低,且结肠组织中促炎因子(IL-6、lL-1β、TNF-α)表达量、血清和肝脏中脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)浓度显著降低,高浓度乳铁蛋白处理组小鼠肠道菌群结构显著改善。表明重组人乳铁蛋白和重组人溶菌酶均可以不同程度地改善小鼠UC,为重组人乳铁蛋白和重组人溶菌酶的未来应用提供了新的思路和理论支持。
糖尿病心肌病(diabetic cardiomyopathy, DCM)是指发生于糖尿病患者,不能用冠心病、高血压性心脏病及其他心脏病变来解释的心肌疾病。目前,DCM的病因和发病机制尚未完全阐明,且缺乏特异性治疗手段。中药管花肉苁蓉提取物松果菊苷(echinacoside, ECH)对心肌细胞具有保护作用。以db/m小鼠为正常对照组(db/m组),db/db小鼠分为模型组(db/db组)和ECH干预组(db/db+ECH组),探讨了ECH对糖尿病db/db小鼠心肌的影响及机制。db/db+ECH组小鼠给予松果菊苷灌胃,db/m组和db/db组小鼠给予0.9%氯化钠溶液灌胃。心脏超声观察心脏功能,Masson染色观察组织胶原纤维含量,逆转录聚合酶链式反应检测Ⅰ型胶原和Ⅲ型胶原mRNA的表达,蛋白质免疫印迹技术检测转化生长因子-β1(transforming growth factor-β1, TGF-β1)、phospho-Smad2(p-Smad2)和phospho-Smad3(p-Smad3)的表达。结果显示,ECH能够改善db/db小鼠左心室肥大和心脏功能,降低胶原沉积(P<0.05)。ECH能够降低Ⅰ型和Ⅲ型胶原mRNA的表达(P<0.01),下调TGF-β1、p-Smad2和p-Smad3蛋白的表达(P<0.05)。ECH对糖尿病心肌的保护作用可能与负反馈调节TGF-β1/Smads信号通路相关,研究结果为DCM的早期干预提供了新思路。
妊娠期抑郁症可以通过影响孕妇的生理和心理变化,进而影响新生儿的正常生长发育,右美托咪定(dexmedetomidine,Dex)可以有效缓解抑郁情绪,降低产后抑郁症的发生。为探讨Dex对慢性应激抑郁妊娠大鼠子代发育及空间学习记忆能力的影响,将60只妊娠大鼠随机分为对照组、模型组、低剂量右美托咪定组和高剂量右美托咪定组,统计各组大鼠孕育率、平均产仔率和平均仔鼠成活率,并记录子代大鼠出生后体质量变化及学习记忆能力;检测子鼠脑组织乙酰胆碱(acetylcholine,Ach)、5?HT含量、TChE活力及海马组织CREB、p?CREB及BDNF的表达。结果显示,Dex可以以剂量依赖的方式提高慢性应激抑郁妊娠大鼠子代的平均成活率,调节脑组织Ach、5?HT、CREB、p?CREB和BDNF的水平,改善子鼠的学习记忆能力。结果表明,Dex可能通过调控神经递质和促进CREB信号传导,改善慢性应激抑郁妊娠大鼠的子代鼠学习记忆能力。研究探究了Dex对妊娠期抑郁症大鼠子代生长发育和空间学习记忆能力的影响,以期指导临床治疗。
探讨TWIST1在原代人脐静脉内皮细胞(human umbilical vein endothelial cells,HUVECs)增殖、迁移及体外血管生成中的作用。用有靶向人TWIST1基因shRNA(pLL3.7-shTwist1-GFP)的慢病毒液感染试验组细胞,同时以携带Scramble shRNA的慢病毒液(pLL3.7-shCtrl-GFP)感染对照组细胞,用流式细胞术测定细胞感染效率,实时荧光定量PCR(real-time fluorescent quantitative PCR,qRT-PCR)检测shRNA的基因沉默效率。通过制作细胞生长曲线、Annexin V/7AAD染色流式细胞术、细胞划痕实验、小管形成实验、qRT-PCR检测TWIST1表达降低对HUVECs的增殖、凋亡、迁移、血管形成能力以及血管生长因子受体2(vascular endothelial growth factor receptor 2,VEGFR2)基因表达的影响。试验组TWIST1基因表达下降为对照组的30%,表明shTWIST1能有效降低TWIST1基因的表达。与对照组相比,敲降TWIST1能明显抑制HUVECs的增殖(P<0.01),诱导细胞凋亡(P<0.05)。试验组HUVECs划痕愈合率、体外生成的血管样结构数目和总小管分支长度均显著低于对照组(P<0.01);与对照组相比,试验组HUVECs中VEGFR2的表达显著降低(P<0.01)。通过探究HUVECs表达的TWIST1在内皮细胞增殖、存活、迁移和毛细血管样结构的形成中的作用,为TWIST1作为抑制肿瘤血管新生治疗的新靶点提供一定的理论依据。
胃癌(gastric cancer,GC)是我国最常见的恶性肿瘤之一,严重危害人类健康。胃癌发病机制复杂,缺乏特异性预后生物标志物。长链非编码RNA(long non?coding RNA,lncRNA)可作为竞争性内源RNA(competing endogenous RNA,ceRNA),影响microRNA(miRNA)与mRNA的结合,从而影响胃癌的发生、发展。基于TCGA和GEO数据库的转录组数据,筛选GC中差异表达的lncRNAs,并构建基于6条lncRNAs(HAGLROS、TMEM92?AS1、LINC01745、HOXC?AS3、SEMA3B?AS1、FEZF1?AS1)的lncRNA?miRNA?mRNA网络。网络核心基因的KEGG/GO富集和蛋白质互作分析结果显示,lncRNA可能通过miRNA海绵吸附作用,调控胃癌的发生、发展与转移。AC011352.1、AC087636.1、AC093627.1、GAS1RR与胃癌患者的预后相关性具有统计学意义(P<0.05),并可能成为胃癌患者潜在的预后生物标志物。