Pathologically high intraocular pressure disturbs normal iron homeostasis and leads to retinal ganglion cell ferroptosis in glaucoma

Glaucoma can result in retinal ganglion cell (RGC) death and permanently damaged vision. Pathologically high intraocular pressure (ph-IOP) is the leading cause of damaged vision during glaucoma; however, controlling ph-IOP alone does not entirely prevent the loss of glaucomatous RGCs, and the underlying mechanism remains elusive. In this study, we reported an increase in ferric iron in patients with acute primary angle-closure glaucoma (the most typical glaucoma with ph-IOP damage) compared with the average population by analyzing free iron levels in peripheral serum. Thus, iron metabolism might be involved in regulating the injury of RGCs under ph-IOP. In vitro and in vivo studies confirmed that ph-IOP led to abnormal accumulation of ferrous iron in cells and retinas at 1–8 h post-injury and elevation of ferric iron in serum at 8 h post-injury. Nuclear receptor coactivator 4 (NCOA4)-mediated degradation of ferritin heavy polypeptide 1(FTH1) is essential to disrupt iron metabolism in the retina after ph-IOP injury. Furthermore, knockdown of Ncoa4 in vivo inhibited FTH1 degradation and reduced the retinal ferrous iron level. Elevated ferrous iron induced by ph-IOP led to a marked accumulation of pro-ferroptotic factors (lipid peroxidation and acyl CoA synthetase long-chain family member 4) and a depletion of anti-ferroptotic factors (glutathione, glutathione peroxidase 4, and nicotinamide adenine dinucleotide phosphate). These biochemical changes resulted in RGC ferroptosis. Deferiprone can pass through the blood-retinal barrier after oral administration and chelated abnormally elevated ferrous iron in the retina after ph-IOP injury, thus inhibiting RGC ferroptosis and protecting visual function. In conclusion, this study revealed the role of NCOA4-FTH1-mediated disturbance of iron metabolism and ferroptosis in RGCs during glaucoma. We demonstrate the protective effect of Deferiprone on RGCs via inhibition of ferroptosis, providing a research direction to understand and treat glaucoma via the iron homeostasis and ferroptosis pathways.Subject terms: Neurological disorders, Pathogenesis, Peripheral nervous system, Metals     

果胶甲酯酶的结构与功能研究进展

果胶甲酯酶(PME)是一种重要的果胶酶,其水解果胶中的甲酯基从而释放甲醇并降低果胶的甲酯化程度。目前在食品加工、茶饮料、造纸等生产工艺中有着广泛的应用前景。随着对PME的深入研究,已报道了几种不同来源的酶晶体结构,对这些已获得的晶体结构进行分析发现,PME属于右手平行β-螺旋结构,其催化残基为2个保守的天冬氨酸和1个谷氨酰胺残基,并且在催化过程中分别起到了一般酸碱、亲核试剂以及稳定中间体的作用。同时对其底物特异性进行分析,初步了解其底物与活性位点的识别机制。文中针对这几个相关方面进行了系统的综述。     

基因编辑技术发展现状

鉴于以CRISPR/Cas9为代表的基因编辑技术在可操作性、经济性和时效性上取得的革命性突破,以及国内外对此技术的研发和应用现状,中国有可能在基因编辑技术的下游技术研发(特别是植物基因编辑的应用)、专业公司孵化等方面取得突破。因此分析目前中国基因编辑技术发展的关键需求、潜在应用领域就显得尤为迫切和必要。采用问卷调查和计量方法对基因编辑技术发展的关键技术需求和最潜在应用领域进行研究。首先建立有序多分类Logistic回归模型并进行因变量分析,通过显著性检验在4个方面共24个问卷问题中选择8个存在显著因果关系的自变量,然后基于有序多分类Logistic回归模型,分析8个问题中不同选项对基因编辑技术发展的具体影响作用。调查结果表明多数基因编辑领域的研究人员认为在注重基因编辑基础技术研发的同时应更多地关注如何进行技术产业化,要注重在植物领域发展潜在竞争优势;促进我国基因编辑技术发展不仅需要科研机构参与,更需要包括高校、政府在内的多方力量协同作用;正确引导公众的基因编辑技术舆论认识和建立安全规范体系较为迫切;技术风险规避的重点应放在生物武器和生物恐怖、基因编辑相关传染病、物种基因改变对生态环境的...     

云南寒武系下部红井哨组三叶虫云南马龙头虫(Malongocephalusyunnanensis)的软躯体构造*

三叶虫是古生代海洋中最引人注目的节肢动物之一, 其外骨骼具有极高的多样性。相较于易于保存的矿化外骨骼, 三叶虫的软躯体构造往往难以在化石记录中保存, 这增加了三叶虫内部构造解剖和演化的研究难度。寒武纪布尔吉斯页岩型特异埋藏化石群中独特的保存条件使得三叶虫精细的软躯体构造得以保存, 为解析三叶虫内部构造提供了材料。本文描述了来自云南昆明呈贡下庄剖面寒武系第二统第三阶红井哨组泥岩中产出的云南马龙头虫(Malongocephalus yunnanensis Zhang and Lin in Zhang et al., 1980)的软躯体构造。标本展示了M. yunnanensis的触角至少有13个肢节, 触角后附肢具有板片状的外肢。消化道分化为前肠、中肠和后肠, 头部见三对消化腺。这是莱德利基虫目(Redlichiida)小阿贝得虫科(Abadiellidae)中软躯体构造的首次报道, 丰富了寒武纪早期三叶虫的解剖学信息。本研究比较分析了莱德利基虫目的触角相对长度差异, 对三叶虫的消化系统构造进行了讨论。     

抵抗素基因表达的调控因素

抵抗素是一种主要由脂肪组织分泌的多肽类激素。它与肥胖、2型糖尿病、胰岛素抵抗等疾病具有相关性,并受多种因素调控。胰岛素和抗糖尿病药物、激素、细胞因子、神经递质、营养与饮食等都参与抵抗素基因表达的调控。对抵抗素的深入研究将有助于了解胰岛素抵抗相关疾病的发病机制,为糖尿病、肥胖等的防治提供实验基础。     

中国人胎盘组织ABCB1基因多态性与P-gp表达水平的相关性

为了探讨中国人群胎盘组织中ABCB1基因单核苷酸多态性与其mRNA及蛋白表达水平的相关性,为妊娠期安全用药提供理论依据,本研究选取2016年6月至2018年5月于昆明医科大学第一附属医院正常分娩的200例中国汉族妇女的胎盘组织为研究对象,剪取母体侧胎盘组织,用于DNA、RNA和蛋白质的提取.通过测序确定ABCB1基因r...     

自然保护地生态承载力时空分异研究——以大连金石滩为例

监测自然保护地生态承载力,对了解其时空分异规律及可持续发展有着重要意义。金石滩地质遗迹保护区是国家公园和风景名胜区的结合区域,是生态保护与地区发展间矛盾冲突所在之处,是多身份自然保护地的典型代表区域。以1998、2003、2007、2012、2015、2018年遥感影像和土地利用数据为基础,选取金石滩这个兼具保护与开发多种功能的自然保护地为研究区域,从弹性生态支撑系统、资源环境供容系统、社会经济协调系统3方面构建指标体系,运用模糊综合评价模型研究金石滩生态承载力的时空分异规律。结果表明：（1）在3个准则层中,弹性生态支撑力和资源环境供容力呈现出持续降低的剧烈下降趋势,社会经济协调力呈现先降后升、之后平稳发展的趋势。（2）金石滩生态承载力整体来看从强承载力演变为较弱承载力,1998-2018年自0.7572变为0.2940,近30年来承载力等级降低。（3）海陆生态承载力完全不同,陆地为强、较强承载力,海岸为弱、较弱承载力,自北部陆地向南部海岸逐渐减弱呈现极其不平衡的海陆空间分异。通过对金石滩1998-2018年生态承载力分析,能够反映区域的生态承载力变化情况,可为其他自然保护地的生态承载力评估和可持续发展提供参考。     

假结核耶尔森氏菌中Phd-Doc毒素-抗毒素系统的功能鉴定

【背景】毒素-抗毒素系统在微生物体内广泛存在,在微生物对抗外界不良环境方面发挥重要作用。【目的】以模式细菌假结核耶尔森氏菌(Yersinia pseudotuberculosis,Yptb)为材料,探究其编码的Phd-Doc毒素-抗毒素系统的作用机制和生物学功能。【方法】通过生物信息学方法预测Yptb中编码的Phd-Doc毒素-抗毒素系统,通过毒性分析、基因表达分析及蛋白相互作用对其进行鉴定;通过抗生素胁迫、氧胁迫、生物被膜形成等实验研究Phd-Doc在体内发挥的生物学功能。【结果】生物信息学分析鉴定出一对Phd-Doc毒素-抗毒素系统,发现二者共转录且相互作用;毒素蛋白Doc能够引起大肠杆菌形态发生变化并抑制其生长,抗毒素蛋白Phd能中和Doc的毒性;Phd-Doc毒素-抗毒素系统具有自调控抑制效应;phd-doc的缺失对Yptb自身的生长无影响,而且毒素蛋白Doc在野生型Yptb内过表达并未显示毒性;phd-doc在转录水平上响应了抗生素胁迫和氧胁迫,其中,对氯霉素胁迫最为敏感,但并不影响Yptb的生长;同时,Phd-Doc能够影响Yptb的生物被膜形成能力。【结论】Yptb中Phd-Doc毒素-抗毒素系统的功能鉴定对于更好地了解在多变的外部环境下微生物的定殖和响应机制具有重要意义。     

Characterization of the expression profile of <Emphasis Type="Italic">calpain</Emphasis>-<Emphasis Type="Italic">3</Emphasis> (<Emphasis Type="Italic">CAPN3</Emphasis>) gene in chicken

Calpain-3 is a skeletal muscle-specific protease and participates in the regulation of myogenesis. In this study, we quantified the expression of calpain-3 (CAPN3) mRNA in a Chinese local chicken breed (Sichuan Mountainous Black-boned chicken [MB]), to discern the tissue and ontogenic expression pattern. Meanwhile, we compared the CAPN3 mRNA expression pattern in MB chicken at 10 weeks with a commercial meat type chicken line (S01) of the same age to identify the unique expression pattern under different genetic background. A real time quantitative PCR (qRT-PCR) assay was developed for an accurate measurement of its expression in various tissues from chickens at different ages (0, 2, 4, 6, 8, 10, and 12 weeks). Expression of the CAPN3 mRNA was detected in the selected tissues, regardless of age. The breast muscle and leg muscle tissues had a significantly higher expression than the other tissues from the same individual (P < 0.01). Overall, the CAPN3 mRNA level exhibited a “rise-decline” developmental change in detected tissues except for brain. The S01 chicken had a higher expression of the CAPN3 mRNA in detected tissues than the MB chicken at 10 weeks. The present expression data of chicken CAPN3 gene may provide some information to shed light on the tissue and ontogenic expression pattern during chicken development.     

白藜芦醇以Caspase依赖和非依赖两种方式导致Jurkat细胞死亡

应用形态学观察、流式细胞仪检测、Western印迹和DNA凝胶电泳等方法研究白藜芦醇对Jurkat细胞的作用。发现白藜芦醇处理组中细胞有皱缩、出泡、染色质边集等现象,但染色质浓缩呈散在团块状且不致密。细胞质结构疏松,线粒体肿胀,脊消失。少见凋亡小体。在白藜芦醇处理组,Western印迹可检测到弱的17kDacaspase-3条带,DNA凝胶电泳可以检测到梯状DNA和弥散条带;流式细胞仪在白藜芦醇处理组检测到大量PI单阳性细胞和少量膜联蛋白V单阳性细胞。Z-VAD-FMK干预后可以发现细胞死亡率降低,同时该组梯状DNA消失,但是大分子量弥散DNA条带依然可以检测到。结果表明白藜芦醇可以通过caspase依赖和非依赖途径导致Jurkat细胞死亡。此分子机制的明确将为白藜芦醇应用于临床白血病的治疗打下理论基础。