营养元素以多种方式参与植物光合作用、呼吸作用、能量代谢和信号转导等生理和代谢过程，是植物生长发育、产量和品质的重要物质基础。MicroRNAs（miRNAs）是一类存在于真核生物体中的内源性非编码单链RNA，在植物适应营养元素胁迫过程中发挥着重要作用。综述了近年来miRNA参与调控磷、硫、氮、钾等营养元素胁迫的研究进展，并对今后miRNA在植物营养元素胁迫领域的研究作出了展望，以期为利用miRNA进行营养元素高效利用分子育种提供新的思路。
基因编辑（gene editing）技术可以对目的基因进行定点插入、敲除和置换。基于CRISPR-Cas9的基因编辑技术是继锌指核酸酶和转录激活样效应物核酸酶之后的第3代基因编辑技术。近年来，CRISPR-Cas9系统作为研究的热点被广泛应用于医学、药学、植物学、动物学和微生物学等领域，但其在植物次生代谢物领域的应用还处于探索时期。阐述了基于CRISPR-Cas9基因编辑技术的发展历程、工作原理和几种常用的基因编辑方法及其应用实例，总结了CRISPR-Cas9技术在对植物次生代谢产物研究方面的应用。利用CRISPR-Cas9系统可对植物基因组进行定点敲除、突变和插入，以达到提高植物次生代谢物含量、改良作物品质和提高植物抗性等目的。该技术已在植物次生代谢物生物合成关键酶基因的编辑等方面显示出越来越重要的作用。
生物酶和微生物在烟叶醇化发酵过程中发挥着重要作用。目前，利用生物酶和微生物技术提高烟叶品质、改善烟叶香气，已成为烟草行业关注的热点。利用酶制剂处理烟叶可以降解烟叶的蛋白质、果胶、纤维素等生物大分子，以达到提高烟叶品质和改善烟叶香气的作用。利用微生物对烟叶进行发酵可以有效调整和改善烟叶内部化学组分的比例，增加烟叶中的香气物质。综述了生物酶和微生物技术在烟叶产香发酵中的研究进展及其在烟叶发酵机理及增香技术中的应用，重点阐述了微生物和生物酶提高烟叶香气、改善烟叶品质以及降解烟叶中蛋白质、淀粉、果胶、纤维素等大分子物质的研究现状，分析了目前微生物和生物酶在实际应用中存在的问题，以期为今后使用生物酶和微生物技术改善烟叶香气提供理论依据。
病毒侵染宿主的过程存在着一系列相互作用，了解病毒与宿主之间的蛋白质相互作用对于深入研究病毒具有重要意义。在众多研究蛋白质相互作用的方法中，双分子荧光互补技术（bimolecular fluorescence complementation，BiFC）因其能在活细胞中可视化相互作用而被广泛应用。介绍了双分子荧光技术的原理、发展和优势，总结了双分子荧光技术在动物病毒以及抗病毒药物研究中的应用，并进一步阐述了新型双分子荧光系统的原理，以期为研究动物病毒致病机制和抗病毒药物研发提供新的思路。
糖尿病是世界性疾病，更是严重的公共卫生问题。世界卫生组织（World Health Organization, WHO）将糖化血红蛋白A1c（glycated hemoglobin A1c，HbA1c）确定为糖尿病诊断标准，这对于糖尿病的诊断、监测和治疗具有重要临床意义。近年来，国内外开展了大量有关HbA1c实验室检测方法与标准化的相关技术研究工作，形成了一系列检测方法和标准体系，取得了一定成果。介绍了具有代表性的HbA1c实验室检测技术及国内外HbA1c标准化研究进程，并对当前存在的技术难题进行了分析和展望，以期有助于临床实验室选择合适的检测方法，并推进我国HbA1c标准化工作的发展。
目前，氢气已被证实在多种疾病中具有显著的医学效应，然而其发挥效应的分子机制并不清楚。肠道菌群被人们看作人体的一个重要“器官”，与人类健康的关系密不可分。研究表明，人类肠道菌群中存在着大量能够进行氢气代谢的菌群，这些菌群的变化可能与多种疾病的发生发展密切相关。此外，研究还发现外源氢气干预可能通过重塑肠道菌群改善炎症性肠病、脂肪性肝病等。综述了肠道菌群的氢气代谢及其与疾病发生发展的关系以及外源氢气干预通过调节肠道菌群影响疾病进展的相关研究，希望能为致力于从肠道菌群角度研究氢气医学效应的科研工作者提供帮助。
大豆蛋白源性肽是大豆蛋白质经酸法或酶法水解后分离精制而得到的多肽混合物，是植物蛋白源性肽的重要来源，大豆蛋白源性肽通过抑制肠道胆固醇吸收、与胆固醇的相互作用、调节胆固醇代谢相关基因（用于降低胆固醇）、甘油三酯代谢相关基因、二肽基肽酶Ⅳ和葡萄糖代谢相关基因，在降低胆固醇、降低甘油三酯、抗肥胖、抑制脂肪酸合成酶和抗糖尿病等代谢调节方面具有重要作用。综述了大豆蛋白源性肽在体内外改善脂质和糖代谢方面的生理功能，并对大豆蛋白源性肽的前景进行了展望，以期为大豆蛋白源性肽的研究与应用提供参考。
骨骼肌是人体氨基酸和蛋白质的主要贮存、代谢库，其正常功能和代谢过程受到多种病理因素的影响。骨骼肌萎缩发生于骨骼肌稳态严重失衡状态下，对患者生活和社会医疗造成了沉重负担。近年来，由于世界肥胖人群数量激增，肥胖诱导的骨骼肌萎缩正日益成为公共卫生的严峻挑战之一。肥胖诱导的骨骼肌萎缩过程涉及多种信号分子或通路的改变，如泛素蛋白酶系统、自噬溶酶体系统、胰岛素/IGF1-PI3K-Akt、肌肉生长抑制素、白细胞介素-6、肿瘤坏死因子等；这些信号分子或通路在肥胖状态下被激活或抑制后，可共同影响蛋白质合成/分解平衡进而造成骨骼肌萎缩。基于上述信号分子或通路，系统总结并讨论了肥胖诱导的骨骼肌萎缩机制，以期为寻找缓解/治疗肥胖诱导的肌萎缩靶点和进一步开发利用天然植物化学物提供理论依据。
铁死亡是一种铁依赖性的，以细胞内脂质活性氧堆积为特征的细胞程序性死亡方式。广泛存在于肿瘤、癌症、急性肾损伤等多种疾病当中。脊髓损伤(spinal cord injury, SCI) 是一种严重的创伤性神经系统疾病，具有高发病率、高死亡率、高致残率的特点。目前，脊髓损伤的具体发生机制及高效治疗方法仍在探索当中，这也是亟待解决的世界性难题。研究表明，脊髓损伤后调控神经细胞的程序性死亡是治疗SCI的重点。然而，对于铁死亡参与脊髓损伤的分子生物学机制尚缺乏系统和深入的认识。收集和整理了近几年国内外有关脊髓损伤后铁死亡方面的相关文献，针对铁死亡参与脊髓损伤的调控机制和研究进展进行了综述，以期为治疗脊髓损伤带来新的思路。
缺血性损伤后恢复血液供应会导致缺血再灌注（ischemia reperfusion, IR）损伤，这会导致组织损伤进一步加剧。IR损伤伴随着一系列机制，包括谷氨酸兴奋性毒性、钙超载、氧化应激、炎症和细胞凋亡，最终导致细胞死亡。IR损伤过程均由Sirtuins家族调控，在Sirtuins家族中，特异性定位于细胞核中的SIRT6可以促进对DNA损伤和氧化应激的抵抗，抑制基因组的不稳定性，在代谢稳态中发挥作用，同时SIRT6在人重要脏器中处于高度表达状态。但SIRT6在IR损伤中研究较少，结合国内外最新的研究进展，对SIRT6在IR损伤中的作用进行了回顾性的总结和分析，希望对国内外学者对于SIRT6在IR损伤中的研究提供一些参考依据。
凝胶阻滞实验（electrophoretic mobility shift assay，EMSA）是研究蛋白质与核酸结合的一种关键实验技术。EMSA技术兴起以来，使用放射性同位素、生物素标记核酸探针的手段已经非常成熟，但这两种传统的标记技术分别具有放射性探针稳定性差和生物素检测步骤复杂等缺点。近年来，尽管荧光标记探针逐渐被应用于EMSA中，但是对于利用荧光标记探针的EMSA仍缺乏系统的报道。对荧光标记的EMSA技术流程进行了优化和系统总结；利用6-羧基荧光素（6-carboxy-fluoroscine，FAM）标记ZmGRAS11启动子探针，通过EMSA检测其与Opaque2蛋白的结合，明确了蛋白和探针的适宜比例为8∶1。对GCN4 motif序列碱基进行突变并利用EMSA分析Opaque2与ZmGRAS11启动子之间的结合位点，结果表明GCN4 motif的“TGAC”核心基序在ZmGRAS11启动子与Opaque2蛋白的结合中可能起到了关键作用。研究结果为进一步探究Opaque2-ZmGRAS11转录调控模块在玉米籽粒发育中的作用机理提供了数据支撑。
糖转运蛋白（sugar will eventually be exported transporter，SWEET）在植物运输糖类、生殖和发育、逆境性、与病原体互作等方面发挥着重要作用。选择木薯糖转运蛋白Mesweet18基因沉默的靶基因区域，通过病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing，VIGS)技术注射木薯SC9的盆栽苗叶片。qRT-PCR结果表明，Mesweet18在沉默植株中的表达量显著下调，分别是对照的46.80%、30.23%、21.12%。叶片叶绿素和可溶性糖含量检测结果表明，与对照相比，叶绿素a、b和总含量均出现不同程度的下降，蔗糖和果糖含量显著增加，而葡萄糖含量出现轻微下降。研究Mesweet18在木薯中的分子功能，为深入研究糖转运蛋白SWEET在木薯中的分子机制奠定了基础。
全球气候变化引起内陆水体盐度缓慢升高，对浮游植物造成显著影响。为了探究水体盐度升高对浮游植物生理特性的影响，以普通小球藻为试验对象，在原水和不同盐度（1、3、5 g·L-1）条件下研究普通小球藻生长增殖情况，分析其抗氧化酶活性及对光合作用的生理响应。结果显示，盐度升高会抑制普通小球藻生长，当达到3 g·L-1以上时抑制作用明显，细胞分裂增殖指标均明显下降，叶绿素a合成速率衰减，藻细胞膜损坏严重，同时其光合活性显著降低。这表明过高盐度（>3 g·L-1）极有可能破坏藻细胞的生理结构和抗氧化能力，导致其生长增殖受到抑制。研究结果从细胞增殖和生理特性角度分析了水体盐度变化对水体浮游藻类的影响，以期为保护内陆水体生物多样性提供参考。
副溶血弧菌引起的疾病给水产养殖行业带来巨大损失，而随着抗生素的禁用，人们开始探索治疗水产动物病菌的新型方法，如噬菌体治疗法。从青岛市城阳水产品批发市场采集了15份海产品养殖水及下水道污水样品，以副溶血弧菌作为宿主菌，采用点滴法分离纯化获得12株副溶血弧菌噬菌体，通过双层平板法研究副溶血弧菌噬菌体CHY5-M1M的最佳感染复数、一步生长曲线、温度和pH的稳定性以及对紫外线的敏感度等生物学特性。结果显示，CHY5-M1M噬菌体效价为8.65×1013 CFU·mL-1，且在100感染复数时效价最高；一步生长曲线的潜伏期为20 min，裂解时长100 min，140 min后达到平稳期；噬菌体在温度为40 ℃时效价最高，高于60 ℃时活性开始下降；噬菌体pH适应范围为5~11；噬菌体浓度随紫外照射时间增加明显下降；噬菌体基因组共43 193 bp，包含44个基因，无毒力因子基因和抗生素耐药基因。研究结果表明，噬菌体CHY5-M1M在开发新型抗弧菌药物、预防治疗严重海水动物弧菌病等方面具有良好的应用前景，有望作为未来的抗生素替代产品。
细胞自噬是一种重要且保守的细胞内降解过程，通过形成双层膜的自噬体包裹细胞内容物进行降解。内质网来源的COPII囊泡被认为是饥饿诱导的应激过程中自噬体的膜源。探究了COPII囊泡衣被蛋白SEC24A在巨自噬通路中的作用。利用siRNA干扰技术敲低SEC24A的表达，EBSS饥饿处理对照组和SEC24A敲低组HeLa细胞2 h诱导自噬发生，经Western blot和免疫荧光实验检测自噬底物蛋白p62和自噬标志蛋白LC3-II的蛋白水平变化，以确定SEC24A是否参与自噬。通过RFP-GFP-LC3串联荧光检测自噬体和自噬溶酶体的数目，利用蛋白酶K保护实验验证自噬缺陷发生在自噬体闭合之前或者之后，利用免疫荧光实验检测敲低SEC24A对自噬通路上ATG复合物的影响，以确定SEC24A调控自噬通路的位点。通过免疫共沉淀实验验证SEC24A与自噬相关蛋白ATG9A是否存在相互作用。蛋白检测实验发现，饥饿条件下与对照细胞相比，敲低SEC24A细胞内自噬底物蛋白p62积累，而标志蛋白LC3-II减少。RFP-GFP-LC3串联荧光实验显示，敲低SEC24A后自噬体及自噬溶酶体的数目均减少。蛋白酶K保护实验显示，SEC24A敲低细胞中受膜结构保护的p62和GFP-LC3均减少,提示SEC24A作用位点在自噬体闭合之前。免疫荧光实验显示，敲低SEC24A的表达后ATG14L、ATG16L1点状结构减少，而ATG9A点状结构的数量没有明显变化，提示SEC24A作用于ATG14L、ATG16L1上游。免疫共沉淀实验显示SEC24A与ATG9A存在相互作用。研究结果不仅有助于深化对自噬体形成过程和分子机制的了解，也为全面解读COPII囊泡及其衣被蛋白在自噬中的重要作用提供了信息。
研究旨在克隆新的四氢嘧啶合成基因簇，并对其功能进行鉴定，为应用于四氢嘧啶的生产奠定基础。从新喀里多尼亚弧菌CGJ02-2中克隆获得四氢嘧啶合成基因簇ectABC，ectABC与表达载体pBAD连接后转化至大肠杆菌BW25113中，通过L-阿拉伯糖诱导表达。采用SDS-PAGE和液质联用鉴定重组表达蛋白，利用全细胞催化合成四氢嘧啶，通过高分辨质谱鉴定四氢嘧啶，并从天冬氨酸浓度、KCl浓度、温度和pH 4个方面优化催化条件。结果表明，来自新喀里多尼亚弧菌CGJ02-2 基因组的ectABC大小为2 235 bp。SDS-PAGE显示表达产物中有3个重组蛋白产生, 液质联用鉴定表明其分子量分别与ectA、ectB、ectC的理论分子量一致。高分辨质谱分析发现全细胞催化上清中有四氢嘧啶产生。优化后的最适全细胞催化条件为：天冬氨酸浓度100 mmol·L-1，KCl浓度100 mmol·L-1，温度30 ℃，pH 7.0，最优条件下产量为1.11 mg·mL-1。研究从弧菌中克隆了四氢嘧啶合成基因簇ectABC，并在大肠杆菌BW25113中实现了异源表达和低盐环境下的四氢嘧啶合成，为大规模发酵生产四氢嘧啶奠定了基础。
探讨免疫系统人源化小鼠模型构建技术的方法和技巧，能够提高免疫系统人源化小鼠模型构建的成功率，并为后续的肿瘤免疫治疗药物研发提供临床前动物模型。利用不同移植数量和供体的HuPB-MNC细胞尾静脉注射重度免疫缺陷小鼠NCG，建立免疫系统人源化小鼠模型。每周观察2次，并记录小鼠体重及死亡情况；实验第7、14、21、28和35天眼眶静脉丛试血，流式细胞术监测NCG小鼠外周血中人CD45+ T细胞的重建水平。NCG小鼠外周血中人CD45+ T细胞水平随注射后时间逐渐升高，约在3~4周达到25%以上。研究结果表明，免疫系统人源化小鼠模型构建应该从构建方法、免疫缺陷小鼠品系、性别和饲养、免疫细胞的供体和数量及细胞状态等各个方面进行考虑，通过采用多种供体克服差异性，优化肿瘤模型和免疫细胞供体联合接种方案最大化利用窗口期等策略提高模型构建成功率及应用转化率，进一步完善实验室免疫系统人源化小鼠模型构建方法，以期为肿瘤免疫疗法提供更有利的药物研发工具。
以薏苡仁作为发酵基质，确定利于提高发酵液体外活性的较优乳酸菌种，并分析优势乳酸菌种薏苡仁发酵液对斑马鱼胚体黑色素生成的抑制作用。通过比较分析乳酸乳球菌（Lactococcus lactis）、嗜热链球菌（Streptococcus thermophilus）和保加利亚乳杆菌（Lactobacillus bulgaricus）3种单一乳酸菌和三者复合乳酸菌的薏苡仁发酵液的还原糖、总酚、游离氨基酸、蛋白、总酸和乳酸含量等理化指标及体外羟自由基清除能力和酪氨酸酶活抑制率确定较优发酵菌种，采用高通量测序测定发酵过程中微生物菌群结构；利用斑马鱼模型研究发酵液对黑色素生成的抑制作用。研究结果表明,采用乳酸乳球菌、嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌3种乳酸菌复合发酵比单一乳酸菌发酵更具优势。使用以上菌种复合发酵薏苡仁过程中，乳酸乳球菌和嗜热链球菌为发酵前期优势菌群，发酵中后期则以保加利亚乳杆菌为优势菌群。经复合乳酸菌发酵后，薏苡仁发酵液的羟自由基清除率和酪氨酸酶活抑制率分别提高了20.82%和87.26%；斑马鱼模型实验结果表明，薏苡仁发酵液可以显著减少斑马鱼体表黑色素分布，当使用含量为2.0%时，对黑色素生成抑制率达到59.45%。研究结果为利用薏苡仁多菌发酵液开发为具美白肌肤性能的功能性新原料提供了科学数据支撑，并希望进一步推进薏苡产业的升级。
为了探究二甲双胍对不同胶质母细胞瘤U87细胞、GL261细胞及C6细胞增殖的影响，选取小鼠GBM细胞GL261细胞系、大鼠GBM细胞C6细胞系及人源GBM细胞U87MG细胞系，使用二甲双胍处理，通过CCK-8法检测细胞增殖活性；细胞实时荧光检测细胞凋亡水平；平板克隆实验检测GBM细胞克隆形成能力；CCK-L法检测胞内ATP水平；Western blot检测Akt及其磷酸化水平。结果显示，与对照组相比，随着作用浓度增加，二甲双胍显著抑制GBM细胞增殖活性，影响细胞形态；与对照组相比，同一作用浓度下，二甲双胍提高了GBM细胞凋亡水平，抑制了GBM细胞克隆形成能力，降低了GBM胞内ATP的产生；二甲双胍处理24 h后，GBM细胞内p-Akt表达显著下调，Akt无明显变化。结果表明，二甲双胍在体外可抑制多种GBM细胞的增殖、克隆，降低胞内ATP水平，其机制可能与Akt磷酸化水平相关，研究结果为进一步探索二甲双胍对胶质母细胞瘤的作用机制提供了体外研究理论基础。
地塞米松是一种糖皮质激素药物，具有抗炎、抑制免疫等多种药理作用，广泛应用于治疗多种疾病。临床上常使用地塞米松来促进早产儿的肺成熟以及预防胎儿呼吸窘迫综合征。目前的流行病学以及试验研究表明，地塞米松孕期暴露会增加子代患软骨病、肾脏损伤等疾病的风险。为了探究孕期地塞米松暴露（prenatal dexamethasone exposure, PDE）对大鼠子代胎鼠海马神经元增殖发育以及胎鼠海马突触可塑性形成的影响，对孕中晚期Wistar大鼠皮下注射地塞米松(0.2 mg·kg-1·d-1)，对照组注射等剂量0.9%氯化钠溶液。收集GD20子代海马，采用实时荧光定量PCR以及Western blot法对海马神经增殖、突触可塑性形成和APPL1(adaptor protein containing pH domain, PTB domain and leucine zipper motif 1)进行相关功能检测,并进一步使用投射电镜观察海马突触超微结构。结果显示，与空白对照组相比，PDE胎海马Ki67、增殖细胞核抗原（proliferating cell nuclear antigen, PCNA）、突触融合蛋白(syntaxin)、25 kD突触相关蛋白（SNAP25）等特异性指标显著降低，提示PDE对胎海马神经增殖、突触发育具有不同程度的抑制作用。Western blot 结果显示，PDE组突触后致密蛋白95（PSD95）显著下调，进一步电镜结果证实PDE可导致子代海马突触可塑性受损。APPL1检测结果显示，PDE子代海马APPL1表达水平下调，故而推测PDE可能是通过调节APPL1表达改变子代海马突触可塑性。研究结果揭示PDE具有海马发育毒性并可导致海马神经元增殖减少以及突触可塑性发育损伤。研究结果为指导孕期合理用药和有效评估胎儿海马发育毒性风险提供了实验与理论依据。
版权所有 © 2021《生物技术进展》编辑部
京公网安备11010802021232号