植物来源药用天然产物的合成生物学研究进展

大多数药用天然产物在植物中含量低微,提取分离困难;而且这些化合物一般结构复杂,化学合成难度大,还容易造成环境污染。基于合成生物学技术获得药用天然产物具有绿色环保和可持续发展等优点。文中以药用萜类化合物人参皂苷、紫杉醇、青蒿素、丹参酮,生物碱类化合物长春新碱、吗啡以及黄酮类化合物灯盏花素为例,总结了植物来源药用萜类、生物碱类和黄酮类化合物的生物合成途径及合成生物学研究进展,介绍了药用天然产物合成生物学研究的关键技术与方法,并展望了合成生物学技术在药用天然产物研究与开发方面的应用前景。     

加权ceRNA网络筛选乳腺癌生物标志物

竞争性内源RNA (competing endogenous RNA, ceRNA)作为生物标志物和潜在的治疗靶点,在探究肿瘤的发病机制中,表现出了巨大的研究价值和临床应用前景。本文对乳腺癌ceRNA网络进行了系统的分析,首先通过差异分析获得差异miRNA、mRNA和lncRNA,其次利用网络的边聚集系数(edge clustering coefficient,ECC)和皮尔逊相关系数(Pearson correlation coefficient, PCC)计算ceRNA网络节点的权重,最后采用基于随机森林的逐步特征选择(stepwise feature selection based on random forest, SFS-RF)方法筛选出一组可作为乳腺癌生物标志物的RNA——LINC00466、CHL1-AS2和LINC00337,并利用GEO数据库验证了该组RNA对乳腺癌样本的识别情况。此外,通过GO和KEGG通路富集分析探索了该组RNA在乳腺癌中的生物学功能。结果显示:这些RNA作为生物标志物,在识别乳腺癌样本方面具有高精度和高效率等特性,在乳腺肿瘤细胞的增殖及遗传物质的合成等过程中具有重要生物学意义。     

人β-分泌酶 (BACE1) 在毕赤酵母中分泌表达及纯化

为了获得活性良好的重组人β-分泌酶 (β-secreatase, BACE1),用于研究其与抑制剂的作用模式,构建了携带β-分泌酶proBACE1和BACE1编码序列的重组表达质粒pPIC9K-MetBACE22和pPIC9K-MetBACE46,通过电击法转入毕赤酵母GS115中,分别得到重组子9k-B22和9k-B46。重组菌株在诱导表达培养基中诱导外源基因表达,结果显示9k-B22的上清活性明显高于9k-B46的上清活性。9k-B22表达上清浓缩后经HisTrap亲和柱纯化得到的蛋白具有良好的BACE1活性, SDS-PAGE/高碘酸-希夫试剂染色发现其为糖蛋白,并且其糖基侧链可以被Endo Hf完全切除,得到50 kDa左右的两条蛋白带。肽质量指纹图谱鉴定发现,这两个蛋白分别与proBACE1和BACE1匹配。活性检测发现糖基化BACE1和去糖基化BACE1的活性均低于HEK-293细胞表达的商品BACE1,这说明糖基化及其类型对BACE1的活性非常重要。然而已知的BACE1抑制剂对三者的抑制率无显著差异,这说明糖基化并不影响与抑制剂的相互作用。经过一系列培养条件优化BACE1纯化产量提高到1 mg/L,这为发现并优化BACE1新型抑制剂的相关研究奠定了物质基础。     

部分菊属植物及其种间杂种减数分裂异常现象观察

对不同倍数性菊属植物及其部分种间杂种的减数分裂异常现象进行观察统计,并分析其形成机制以及在菊属系统演化中的作用。结果表明,菊属减数分裂异常现象包括分裂不同步、二价体提前解离、二价体互锁、染色体桥、落后染色体等。减数分裂不同步现象普遍存在于菊属植物减数分裂过程。二倍体的菊花脑、甘菊、异色菊的部分二价体在终变期提前解离为单价体。菊花脑及其部分杂种中观察到了互锁二价体。四倍体菊花脑、南京野菊、‘黄英’、‘滁菊’在AI和AII都出现了染色体桥,毛华菊有1.5%的PMC在AI出现染色体桥。四倍体菊花脑AI、AII期出现落后染色体的频率分别为10.6%和7.3%;毛华菊AI期出现落后染色体的频率为4.4%;栽培菊‘黄英’和‘滁菊’在AI、AII期出现落后染色体的频率高于毛华菊。杂种出现染色体桥及落后染色体的频率普遍高于亲本。倒位以及由其引起的各种染色体结构变异可能在菊属系统演化过程中起着重要作用。     

GW501516通过TGFβ-Smad3信号途径促进人脐静脉内皮细胞PAI-1的表达

为探讨过氧化物酶体增殖物激活型受体δ(peroxisome proliferator-activated receptor-δ,PPARδ)激动剂GW501516对人脐静脉内皮细胞纤溶酶原激活物抑制剂1(PAI-1)表达的影响及机制,采用siRNA、TGFβ-Smad3信号通路阻滞剂等处理细胞,经实时定量PCR、Western blot方法分别检测细胞中PAI-1及磷酸化Smad3蛋白的表达.结果显示,与对照组比较,GW501516可诱导人脐静脉内皮细胞(HUVEC)中PAI-1表达,且此效应呈浓度和时间依赖性(P0.05);siRNA沉默PPARδ的表达后,可阻抑GW501516对HUVEC细胞PAI-1表达的促进作用;TGFβ-Smad3信号通路抑制剂SB-431542与SIS3均可降低HUVEC细胞pSmad3蛋白的表达,而细胞PAI-1表达也随之降低.结果提示,GW501516可促进HUVEC细胞PAI-1的表达,其机制可能与TGFβ-Smad3信号通路有关.     

不同施肥黑土微生物量氮变化特征及相关因素

研究长期施用两种不同量有机肥(M2、M4)和化肥(NPK)的黑土微生物量N在作物生长季的变化特征．结果表明,施用有机肥黑土微生物量N显著高于施用化肥(NPK)和不施肥(CK),微生物量N季节波动小．微生物量N为M4 25．52～239．12mg·kg^-1,M2 10．40～94．31mg·kg^-1．NPK6．27～87．04mg·kg^-1,CK9．15～69．81mg·kg^-1,同一处理最大值与最小值相差7～14倍．M2、NPK处理微生物量N最大值出现在抽雄吐丝期,M4处理最大值出现在拔节期,CK处理最大值出现在播种期;不同处理微生物量N的差异并未因季节变化及玉米生育时期影响而明显改变．微生物量N的动态变化与极少数黑土生物、理化特性指标动态变化显著相关;微生物量N与黑土生物、理化特性,植物氮、磷、钾有极显著的正相关关系,与土壤含水量、籽粒粗蛋白含量呈显著正相关关系．     

后基因组时代生物信息学的发展趋势

介绍生物信息学产生背景、发展过程以及研究现状,讨论了后基因组时代分子生物学的主要研究领域功能基因组学、蛋白质组学、比较基因组学、药物基因组学之间的关系。在分析基因组时代和后基因组时代生物信息学所研究内容的差异基础上．说明了基于分层递阶结构的系统结构、特征分析方法以及相应的软件系统开发将成为生物信息学发展的基本趋势之一。     

基于氨基酸特征序列的蛋白质结构分析

针对蛋白质序列中氨基酸的核苷酸组成部分及其相关特征信息,提出另外的σ-等序列的概念,并讨论了其主要特征与次要特征,可作为对蛋白质进行定性和定量比较的一种方法,用来判断这些物种的同源性和相似性程度。然后,对所取的全α螺旋,全β折叠和αβ类序列,利用σ-,τ-,στ序列的概念,给出蛋白质序列的相关氨基酸特征序列。同时对三类共18个蛋白质序列进行数值刻划,给出数值刻划图并进行分析。     

大黄素提高HeLa细胞对三氧化二砷促凋亡敏感性的研究

活性氧(reactive oxygen specis ROS)在三氧化二砷(arsenic trioxide,As_2O_3)诱导肿瘤细胞凋亡中扮演重要角色。本研究用一种天然蒽醌类物质——大黄素(emodin)作为提高HeLa细胞ROS水平的手段,考察其对As_2O_3促凋亡敏感性的影响,并探究可能涉及的信号传导机制。结果显示大黄素10μmol/L提高ROS并增加了HeLa细胞在As_2O_32μmol/L作用下的凋亡率,对正常成纤维细胞却无影响。该联合作用可以促进HeLa细胞线粒体跨膜电位降低;抑制转录因子NF-kB激活。本研究提示:大黄素通过提高ROS介导凋亡信号传导的增强和生存信号传导的抑制,增加HeLa细胞对As_2O_3促凋亡的敏感性。     

长春花悬浮细胞培养体系对脱氢表雄酮的生物转化

利用长春花(Catharanthus roseus(L.)G.Don)悬浮细胞培养体系对脱氢表雄酮进行了生物转化,通过柱层析及制备薄层层析进行分离纯化,并利用核磁共振氢谱、碳谱以及ESI等仪器分析手段进行了化合物的结构鉴定,分离到1 3个转化产物,并对其中的9个进行了结构鉴定,它们分别是:androst-4-ene-3,17-dione(Ⅰ)、6α-hydroxyandrost-4-ene-3,17-dione(Ⅱ)、6α,17β-dihydroxyandrost-4-en-3-one(Ⅲ)、6β-hydroxyandrost-4-ene-3,17-dione(Ⅳ)、17β-hydroxyandrost-4-en-3-one(Ⅴ)、15α,17β-dihydroxyandrost-4-en-3-one(Ⅵ),15β,17β-dihydroxyandrost-4-en-3-one(Ⅶ)、14α-hydroxyandrost-4-ene-3,17-dione(Ⅷ)和17β-hydroxyandrost-4-ene-3,16-dione(Ⅸ).所鉴定的9个化合物均为首次通过生物转化的方法从长春花悬浮细胞培养体系中分离得到.