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  • DNA修复——基因组稳定性护卫机制的原创与发现之旅
  • 基因组DNA是遗传的物质基础,编码的信息指导生物种系的复制延续、生命体的生长发育和代谢活动。无论是在外环境因素的应激压力下还是处于正常状态,DNA损伤时刻在发生,由此,DNA损伤修复作为重要的细胞内在机制,在维护基因组稳定性、降低癌症等人类系列重大疾病风险中发挥了不可替代作用。三位科学家汤姆·林达尔(Tomas Lindahl)、阿齐兹·桑贾尔(Aziz Sancar)、保罗·莫德里奇(Paul Modrich)因发现和揭示DNA修复及其机制的杰出贡献,获得2015年诺贝尔化学奖。本文综述了三位获奖者分别在DNA损伤的碱基切除修复、核苷酸切除修复和错配修复研究中的原创发现,以及相应的修复通路机制的描绘。此3种修复通路,主要是针对紫外线和化学物所致DNA的碱基损伤、嘧啶二聚体及加合物或者DNA复制过程中发生的碱基错误配对的修复。恰巧,2015年拉斯克基础医学研究奖授予的两位科学家,也因他们揭示了DNA损伤应答现象和机制研究的重大贡献而获奖,本文也呈现了获奖者的关键性科学发现。最后,简要展望了中国DNA损伤修复领域的发展。
  • 非编码RNA在肿瘤细胞糖代谢中的调控作用
  • 非编码RNA(non-coding RNA,nc RNA)是一类不具有蛋白质编码潜能的RNA,可分为管家nc RNA和调控性nc RNA。微RNA(micro RNA,mi RNA)是研究得比较清楚的一类调控性nc RNA,不仅可调控细胞分化、增殖和凋亡,还可通过调节糖酵解途径中的限速酶[如己糖激酶(hexokinase,HK)、磷酸果糖激酶(phosphofructokinase,PFK)和丙酮酸激酶(pyruvate kinase,PK)]来调控肿瘤细胞的糖代谢。长链非编码RNA(long non-coding RNA,lnc RNA)是另一类近年来引起重视的调控性nc RNA,它们可通过调节癌基因c-Myc、葡糖转运蛋白(glucose transporter,GLUT)、HK和缺氧诱导因子等来调控肿瘤细胞的糖代谢。深入了解mi RNA和lnc RNA等调控性nc RNA调控肿瘤细胞糖代谢的机制不仅可以使我们更加深入地了解肿瘤的发生机制,而且可能为肿瘤的预防、诊断和治疗提供新方向。
  • 本刊在2014年度中国科协主管科技期刊审读中被评为“优”级期刊
  • 截至2015年11月,中国科协主管期刊466种,本次审读共抽审2014年度出版的中国科协主管期刊218种。其中88种被评为"优"级期刊,本刊为其中之一。评委会认为,本刊编写规范,符合技术要求,版式设计、印刷装帧良好,总体评价优秀。
  • Pre-mRNA选择性剪接的调控及选择性剪接数据库
  • Pre-m RNA选择性剪接是真核生物转录组和蛋白质组多样性的主要来源,也是细胞分化、发育等过程中重要的基因表达调控方式。约95%的人类多外显子基因存在RNA选择性剪接;很多人类基因疾病的发生与RNA剪接错误相关。随着共转录现象的发现,RNA选择性剪接调控机制研究也取得了很大进展。本文分别从序列层面和核小体定位、组蛋白修饰、DNA甲基化及非编码RNA等表观遗传层面,系统地阐述了RNA选择性剪接的调控机制。为便于搜索,本文介绍了近10年来RNA选择性剪接相关的数据库。
  • miRNA异构体:miRNA序列多样性
  • 微RNA(microRNA,miRNA)是一类抑制基因表达的调控分子,在多种生物学进程中扮演重要角色。近来,基于新一代测序技术获得的小RNA测序数据发现,对于某一miRNA来说,它并不是单一的序列,而是由一系列长度/序列及表达不同的异构微RNA(isomicroRNA,isomiRNA/isomiR)所组成。这些isomiR表达多样且序列多样,甚至引入多样的5'端及种子区域。特定miRNA位点在疾病组织中可具有异常的表达模式,现已证实,部分isomiR具有重要的生物学功能。所关注的经典miRNA序列,其实仅是多重isomiR序列中的1条特殊序列,仅从miRNA角度的研究已不足以揭示小RNA的奥秘,全面的研究应同时在miRNA和isomiR中开展,由此可进一步拓宽miRNA的研究思路。本文主要从isomiR的生物学特点、表达及功能等方面进行介绍。
  • FAK/mTOR信号通路在肿瘤细胞中的调控作用
  • 粘附斑激酶(focal adhesion kinase,FAK)是一种胞质非受体酪氨酸激酶,是整合素信号通路里一个重要的调节因子,在肿瘤细胞中高表达,与细胞迁移、粘附和侵袭有关。mTOR(mammalian target of rapamycin)是非典型性的Ser/Thr激酶,属于PIKK(phosphatidylinositol kinase-related kinase)超家族,介导营养信号调控细胞生长、分化及代谢等生理过程。近年的研究发现FAK通过三条途径与mTOR相关联,组成FAK/mTOR信号通路,在肿瘤细胞的增殖、迁移及肿瘤微环境中发挥着重要的调控作用。本文综述了FAK、mTOR和FAK/mTOR信号通路的特点及对肿瘤细胞调控作用的研究概况,为肿瘤治疗提供参考。
  • 诱导性多能干细胞与肝样细胞分化
  • 肝脏疾病正逐渐成为全球棘手的医疗问题。肝细胞是肝脏生理活动的主要承担者,在肝脏疾病的研究以及药物的研发和测试方面有着举足轻重的作用。然而,体外分离培养的原代肝细胞面临在体外不能无限增殖和稳定表达肝脏特异基因等问题。有强大的自我更新能力和三胚层分化潜能的诱导性多能肝细胞(i PSCs)能被诱导因子、外源基因和小分子化合物等定向诱导分化为功能性肝细胞。同时,还避免了伦理、宗教以及免疫排斥等诸多问题。本文简要综述了从不同策略诱导i PSCs成为功能性肝细胞的研究方法和成果,并对该领域进行小结和展望。
  • 快速检测核糖体失活蛋白活性质粒的构建及应用
  • 核糖体失活蛋白专一地断裂28S rRNA第4 324位的腺嘌呤与核糖之间的N-糖苷键,具有特异破坏核糖体的结构,抑制蛋白质生物合成的功能。核糖体失活蛋白在医疗方面有极大的应用价值。为了能简单快速筛选出核糖体失活蛋白,本实验构建了一种包含核糖体失活蛋白识别位点的双荧光素酶质粒psiCHECK~(TM)-2-F28RNA。用具有N-糖苷酶活性的苦荞凝集素(tartary buckwheat lectin,TBL)作用于psiCHECK~(TM)-2-F28RNA质粒,电泳检测发现,TBL可以将质粒DNA由超螺旋型切割为缺刻型。将psiCHECK^TM-2-F28RNA转染HCT116细胞,发现海肾/萤火虫荧光比值也明显降低,表明构建的质粒可以用于检测核糖体失活蛋白对细胞的毒性作用。当将psiCHECK^TM-2-F28RNA中的GAGA序列中腺嘌呤分别突变后进行同样实验,确定该质粒中的GAGA为核糖体失活蛋白的识别位点。进一步构建包含GAGA特征序列的Wnt1-3'UTR区的质粒psiCHECK^TM-2-Wnt1-3'UTR,实验也发现,在胞外和胞内TBL与psiCHECK^TM-2-Wnt1-3'UTR都具有相互作用,表明细胞内具有GAGA序列的m RNA也可能成为核糖体失活蛋白的靶点。选用几种食源性作物中提取的蛋白质,分别与psiCHECK^TM-2-F28RNA作用,进行体外检测,结果显示,该质粒能快速地筛选来源于不同生物的核糖体失活蛋白。这些结果表明,本实验构建的psiCHECK^TM-2-F28RNA质粒,可用于核糖体失活蛋白的快速筛选和酶活性鉴定。
  • 秦皮素通过抑制EGFR及其下游AKT信号通路抑制MCF-7细胞增殖及迁移
  • 表皮生长因子受体(EGFR)是细胞内多种信号调节通路的交汇点,其介导的信号通路与乳腺癌的发生、发展、转移和侵袭等密切相关,已成为乳腺癌治疗的新靶点之一。但目前关于秦皮素的抗乳腺癌作用与EGFR通路的关系,国内外尚未见相关报道。本研究结果表明,秦皮素能够通过抑制EGFR及其下游的AKT信号通路来发挥其抗乳腺癌作用。秦皮素在体外可促进T、B淋巴细胞增殖及巨噬细胞吞噬能力,提示秦皮素可能促进小鼠免疫功能。Western印迹结果表明,秦皮素能显著抑制EGFR蛋白及其下游的AKT蛋白磷酸化水平。划痕实验结果表明,秦皮素能抑制MCF-7细胞的迁移。此外,秦皮素还能促进小鼠巨噬细胞的吞噬能力和代谢活力,促进T、B淋巴细胞的增殖,提高NK细胞的杀伤活力。本研究结果提示,秦皮素的抗乳腺癌作用是通过抑制EGFR信号通路,抑制MCF-7细胞迁移和促进小鼠的免疫功能等多种途径来实现的。
  • MAR提高重组CHO细胞中转基因表达的分子特性分析
  • 分析核基质结合区(matrix attachment region,MAR)调控转基因表达的分子序列特征,鉴定能有效提高CHO细胞转基因表达的MAR特征性元件。将人β-珠蛋白MAR片段从5'到3'端分为6个分段(1-540,421-1 020,901-1 500,1 381-1 980,1 861-2 460,2 341-2 999位置),分别采用PCR进行克隆,经测序证实正确后,分别连接到含有氯霉素乙酰转移酶(chloramphenicol acetyltransferase,CAT)报告基因的表达载体SV40启动子及上游,构建β-珠蛋白MAR渐次片段介导的表达载体,转染CHO细胞,G418筛选出稳定表达细胞株,ELISA分析CAT报告基因的表达水平,生物信息学分析MAR序列特征。结果表明,β-珠蛋白MAR全长能显著提高转基因的表达,6个渐次片段相比较,421-1 020位的第2个分段和901-1 500位的第3个分段提高转基因表达作用显著。生物信息学分析结果显示,MAR-like motif有助于转基因表达提高。
  • 热激蛋白Hsp72促进热休克下HuR对p21^CIP1的调控作用
  • RNA结合蛋白Hu R可以结合并调控靶标m RNA稳定性与翻译,但影响Hu R结合活性的因素有待探讨。本研究从蛋白质-蛋白质相互作用角度对影响Hu R与RNA结合活性的因素做了探讨。结果发现,热激蛋白Hsp72在细胞浆与Hu R相互作用并促进Hu R与p21(KIP1)3'UTR(3'非翻译区)的结合;热休克下Hsp72总蛋白质及细胞浆蛋白质水平上调、但Hu R总蛋白质及细胞浆蛋白质水平不变;热休克下Hu R与p21 3'UTR的相互作用加强、p21蛋白及m RNA水平上调。上述结果提示,Hsp72可通过与Hu R相互作用促进后者与p21 m RNA的结合,进而加强热休克下Hu R对p21的表达的促进作用。这些结果为进一步解析Hu R的生物学作用机制提供了实验依据。
  • 高糖通过下调FoxO1磷酸化诱导β细胞去分化
  • 胰岛β细胞发生去分化现象是导致其功能减退的机制之一。已有研究证明,Fox O1与β细胞去分化密切相关。然而,高糖是否可通过Fox O1诱导β细胞发生去分化目前尚未见报告。本研究通过不同浓度高糖干预MIN6细胞,采用葡萄糖刺激胰岛素分泌试验(GSIS)检测β细胞功能;实时荧光定量PCR及蛋白免疫印迹、免疫荧光方法检测高糖干预后β细胞内祖细胞标志基因、β细胞标志基因及Fox O1的表达变化。结果显示,不同浓度高糖干预β细胞后,当浓度达到35 mmol/L时,β细胞祖细胞标志基因表达明显增加。且在该浓度时,检测到β细胞标志基因表达明显降低,MIN6细胞葡萄糖刺激胰岛素分泌功能减退,磷酸化Fox O1表达减少。上述结果提示,高糖可诱导胰岛β细胞去分化的发生,其机制可能是通过Fox O1介导。
  • GAB2提高体外培养的乳腺癌MCF-7细胞迁移能力
  • GRB2相关结合蛋白(GRB2-associated binding protein 2,GAB2)是Gabs家族重要成员,在细胞增殖、分化及迁移等过程中发挥重要作用。已有研究证明,GAB2与肿瘤侵袭转移相关,但目前GAB2在乳腺癌细胞侵袭中的研究少见报道。本研究证明,GAB2可提高乳腺癌MCF-7细胞迁移能力。Western印迹结果显示,GAB2蛋白在高转移细胞株MDA-MB-231中高表达;相反,在低转移细胞株MCF-7中低表达。瞬时转染结合Western印迹、酶联免疫吸附实验(ELISA)揭示,过表达GAB2明显增加MMP-2及MMP-9蛋白表达。Transwell检测显示,过表达GAB2明显增强MCF-7细胞的迁移能力。与未转染细胞比较,采用10 ng/m L表皮细胞生长因子(EGF)刺激转染细胞5 min,即可明显增强磷酸化的Akt、ARK5表达。上述结果提示,GAB2可通过参与Akt-ARK5信号通路,增加MMP-2、MMP-9蛋白表达,增强肿瘤细胞的迁移能力,这可能是GAB2促进肿瘤侵袭的部分机制。
  • iTRAQ联用串联质谱鉴定食管鳞状细胞癌差异表达蛋白质及蛋白质相互作用网络
  • 基于质谱的蛋白质组学结果不仅具有重复性差和覆盖率低等缺陷,并且针对数十至百个差异表达蛋白质分子的分析非常具有挑战性,而蛋白质与蛋白质相互作用网络(protein-protein interaction network,PPIN)分析能够在一定程度上弥补上述不足,使各种组学研究结果具有一致性和可比性。本研究应用同位素标记相对和绝对定量(i TRAQ)联用串联质谱技术鉴定了与食管鳞状细胞癌(esophageal squamous cell carcinoma,ESCC)相关的差异表达蛋白质244个(ESCC中,升高和降低的蛋白质分别为119个和125个),基因本体论(gene ontology,GO)富集与肿瘤十大特征相关的17个GO条目;以该17个条目包含的117个蛋白质为种子蛋白搜索STRING(http://www.string-db.org)数据库,构建包含96个存在相互作用的PPIN和21个离散蛋白质。用Cyto Hubba算法确定34个中心节点蛋白质和36个瓶颈蛋白质,非重复49个中心节点和/或瓶颈蛋白质中含7个目前已报道的癌基因表达蛋白(PPP2R1A、CTNNB1、ENO1、EZR、TPM4、COL1A1、TPM3),确定与该7个癌蛋白直接相互作用的4个蛋白质(FN1、ITGB1、TAGLN和YWHAZ)可能为参与食管癌变的关键蛋白质,并应用Western印迹实验验证了FN1、ITGB1、TAGLN和YWHAZ等4个关键蛋白质在ESCC中具有显著的表达差异,表明PPIN分析是确定具有重要生物学意义分子的有效途经之一。
  • 肺炎克雷伯菌HdeA蛋白的抗酸理化性质鉴定
  • 肺炎克雷伯菌是一种常见的院内条件致病菌,通常定植在人体的呼吸道和胃肠道。但肺炎克雷伯菌是怎样在胃液的强酸条件下存活并进入肠道尚不十分清楚。本研究发现,酸性条件能够诱导肺炎克雷伯菌Kp Hde A基因表达上调。克隆Kp Hde A基因并将其转化大肠杆菌,获得可溶性的Kp Hde A蛋白并利用镍离子亲和层析纯化得到目的蛋白。光散射分析证明,酸性胁迫下,Kp Hde A蛋白能够减少酸诱导的醇脱氢酶聚集。荧光实验证明,酸胁迫可以诱导Kp Hde A蛋白的疏水基团暴露。圆二色谱实验证明,酸性条件能够诱导Kp Hde A蛋白形成无序结构。此外Kp Hde A蛋白的表达能提高大肠杆菌的耐酸能力。故推测,Kp Hde A蛋白具有分子伴侣活性,并在肺炎克雷伯菌抵抗酸胁迫中起重要作用。
  • Wnt通路中部分基因在绒山羊胚胎皮肤毛囊中的表达
  • 已知绒山羊毛囊的发育受Wnt等信号通路控制,但Wnt通路相关基因在绒山羊胚胎毛囊启动和生长发育过程中的表达及作用机制尚不清楚。本文采用RNA-Seq技术对45 d,55 d和65 d的绒山羊胚胎体侧皮肤进行了转录组测序,鉴定Wnt通路相关基因的表达。RNA-Seq技术结合blast搜索,将转录组有效测序数据与云南黑山羊参考基因组序列(http://goat.kiz.ac.cn/GGD/download.htm)比对,获得了已知的Wnt通路(pathway hsa04310)中的123个相关基因(86.0%)。进而采用实时荧光定量PCR技术检测,验证了差异表达的Sfrp4、Wnt3、Wnt10a(上调)和Apc2(下调)基因在绒山羊胚胎不同时期皮肤中的表达量,初步探索了绒山羊毛囊在胚胎期启动、发育过程中,Wnt通路部分基因的表达模式,为进一步研究Wnt通路部分基因在绒山羊胚胎毛囊启动、发育过程中的作用机制提供了有意义的线索。
  • 外切核酸酶Ⅲ介导的DNA分子克隆
  • DNA克隆技术,作为最基本的现代分子生物学实验技术之一,已经成为生物医学研究领域的重要研究手段。传统的分子克隆方法需要经过限制性内切酶酶切和DNA连接酶连接的步骤,是否存在合适的酶切位点和DNA连接酶的效率成为影响克隆的重要限制因素。本文描述了一种由外切核酸酶Ⅲ介导的,以3'-5'外切核酸酶活性和细菌细胞内DNA修复机制为理论基础的DNA分子克隆方法,称为不依赖连接酶的分子克隆(ligation-independent cloning,LIC);证明了该方法的高效性和可靠性,并进一步对酶的用量、反应温度、反应时间、片段载体比例和量等多个参数进行了优化,建立了一种快速、简便和高效的DNA克隆方法。
  • 向本刊年度审稿专家致谢
  • 2015年《中国生物化学与分子生物学报》稿源稳定增加,载文质量明显提高。成绩的背后包含着我刊审稿专家的辛勤劳动,感谢各位审稿专家在百忙之中为我刊审阅稿件、把关质量。《中国生物化学与分子生物学报》编辑部值此新春之际特向2015年度本刊审稿专家致以新年的祝福和诚挚的感谢!2015年度共有217位专家为我刊审稿,其中审稿3篇及以上的被评为优秀审稿专家。
  • [特约综述]
    DNA修复——基因组稳定性护卫机制的原创与发现之旅(周平坤)
    [综述]
    非编码RNA在肿瘤细胞糖代谢中的调控作用(莫小燕[1,2];张晓宏;郭俊明)
    本刊在2014年度中国科协主管科技期刊审读中被评为“优”级期刊
    Pre-mRNA选择性剪接的调控及选择性剪接数据库(邢永强;刘国庆;蔡禄)
    miRNA异构体:miRNA序列多样性(徐畅青;相升龙;郭丽)
    FAK/mTOR信号通路在肿瘤细胞中的调控作用(姚睿原;贾晓阳;郝慧芳)
    诱导性多能干细胞与肝样细胞分化(丁一;秦志华;徐存拴)
    [研究论文]
    快速检测核糖体失活蛋白活性质粒的构建及应用(吕彦;崔晓东;李玉英;王转花)
    秦皮素通过抑制EGFR及其下游AKT信号通路抑制MCF-7细胞增殖及迁移(赵婧晖;谢鲲鹏;隋佳琪;霍洪楠;谢明杰)
    MAR提高重组CHO细胞中转基因表达的分子特性分析(孙秋丽;张俊河;赵春澎;王小引;王天云)
    热激蛋白Hsp72促进热休克下HuR对p21^CIP1的调控作用(张联珠;王文恭;吴嘉慧)
    高糖通过下调FoxO1磷酸化诱导β细胞去分化(刘婵;郑晓雅;夏佳佳;任伟;李林蔓;刘兰)
    GAB2提高体外培养的乳腺癌MCF-7细胞迁移能力(田红艳;李洪利;刘雨清;张长杰;尹崇高)
    iTRAQ联用串联质谱鉴定食管鳞状细胞癌差异表达蛋白质及蛋白质相互作用网络(赵云岗;张天;谷娟;王广超;向慧妮;刘瑞敏;晁玮霞;贾彩云;韩大正;杨文义;马远方;齐义军)
    肺炎克雷伯菌HdeA蛋白的抗酸理化性质鉴定(刘艳[1,3];刘丹;游晓星;蒋传好;李冉辉)
    Wnt通路中部分基因在绒山羊胚胎皮肤毛囊中的表达(王乐乐;张燕军;杨坤;韩文静;郑亚光;李晓燕;王宏浩;赵濛;苏蕊;王瑞军;李金泉[1,2])
    [技术与方法]
    外切核酸酶Ⅲ介导的DNA分子克隆(谢昌传;梁耀极;洪丽欣)
    向本刊年度审稿专家致谢
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