内质网靶向纳米药物的研究进展

内质网作为真核细胞内极为重要的细胞器,在生物大分子合成与加工、物质转运、离子稳态维持、信号转导、细胞器间物质与信号交流等诸多方面发挥关键作用,其功能异常与癌症、自身免疫疾病、病原微生物感染、神经退行性疾病、糖尿病等诸多重大疾病紧密相关。随着纳米技术的不断发展,内质网靶向纳米药物的开发与应用逐渐成为生物工程、纳米医学、材料化学等领域的研究热点。文中结合近年来国内外相关研究进展,对内质网功能紊乱与疾病发生的关系、内质网靶向纳米药物的设计原理、内质网靶向纳米药物的应用进行了综述。内质网靶向纳米药物基于纳米药物载体或生物活性分子自组装原理进行设计。它们以主动或被动方式靶向内质网,通过破坏或维持内质网功能而发挥作用,在癌症靶向治疗、免疫调节、神经系统功能修复等诸多方面具有广泛的应用前景。     

白念珠菌铁通透酶基因CaFTH1的功能研究

[目的]白念珠菌CaFTH1是一种铁通透酶编码基因.为了研究CaFTH1对胞内铁代谢和液泡功能的影响,构建fth1△/△单基因缺失菌株和fth1△/△fet33△/△双基因缺失菌株.[方法]利用生物信息学软件对CaFTH1进行序列比对和分析;通过实时荧光定量PCR技术研究铁离子丰度对CaFTH1表达的影响;利用PCR介导的同源重组方法构建基因缺失菌株;利用原子吸收光谱方法测定基因缺失菌株胞内铁含量的变化,并对基因缺失菌株在缺铁条件和菌丝诱导条件下的生长状况进行研究;通过代谢转换实验,研究CaFTH1对细胞液泡功能的影响.[结果]序列比对结果表明白念珠菌CaFth1蛋白属于铁通透酶Ftr1超家族,与酿酒酵母液泡膜蛋白ScFth1具有最高的同源性.铁匮乏条件会诱导CaFTH1的表达,而富铁条件则会抑制其表达.白念珠菌CaFTH1的缺失会导致胞内铁含量的降低,fth1△/△突变菌株基础上CaFET33的缺失则会进一步降低胞内铁含量.在缺铁条件下,fth1△/△fet33△/△双基因缺失菌株在一定程度上表现出代谢转换能力的缺陷.另外,在某些固体菌丝诱导培养条件下,fth1△/△fet33△/△缺失菌株菌落表面形成褶皱能力显著增强;而在液体菌丝诱导条件下,则表现为增强的菌丝聚集能力.[结论]CaFTH1是一种低铁应答基因,在维持白念珠菌胞内铁离子稳态及液泡功能方面具有重要作用.CaFTH1和CaFET33基因的双缺失会对白念珠菌的菌落形态和菌丝聚集产生影响.     

根际微生物群落功能与调控的研究进展

根际微生物群落是随植物长期进化及地球生境变迁而形成的动态微生物系统。随着多组学技术的不断发展，人们对根际微生物群落结构与功能的研究日益深入。根际微生物群落中的功能微生物类群，如植物促生细菌、植物促生真菌等，通过与植物建立紧密的物质、能量与信息联系，参与植物激素合成、难溶营养物解离、生物固氮、微生物拮抗、生长因子供应等系列生物学过程，从而提高植物营养物质吸收与抗逆能力，为植物的健康和高效生长提供重要保障。这些微生物中的某些成员已被开发成微生物刺激剂，广泛应用于作物增产抗逆与农田地力提升。近年来，多学科的交叉融合为根际微生物群落结构-功能-调控策略的交互式研究提供新的机遇，推动了基于合成生物学与材料科学技术的合成微生物组的发展。尤其是在核心微生物互作方面，人工蛋白创制、磁性组装、生物炭强化等策略能够增强核心微生物与目标植物之间的物理连接作用，大幅提高合成微生物组的工作效率和稳定性，从而有效驱动作物增产增收，提高污染修复效率。因此，根际微生物群落结构、功能与调控的深入研究，必将为绿色农业发展提供不竭动力。     

白念珠菌肌醇多磷酸激酶Kcs1的功能

【目的】鉴定白念珠菌肌醇多磷酸激酶Kcs1蛋白,并探索Kcs1在该病原菌细胞自噬、菌丝发育及致病过程中的功能。【方法】采用二步PCR介导的同源重组方法,构建白念珠菌KCS1基因缺失菌株kcs1Δ/Δ及回补菌株KCS1c;采用氮饥饿敏感性测定及GFP-Atg8自噬报告系统,测定KCS1缺失对白念珠菌自噬过程的影响;采用菌丝诱导培养,测定KCS1缺失对白念珠菌菌丝发育能力的影响;采用巨噬细胞模型及小鼠系统性感染模型,分析KCS1缺失对白念珠菌感染宿主能力的影响。【结果】KCS1缺失造成白念珠菌氮饥饿耐受能力降低,氮饥饿条件下自噬相关蛋白Atg8的降解及转运水平下降,菌丝发育变缓,对巨噬细胞耐受及损伤能力减弱,但不影响菌株的小鼠系统性感染能力。【结论】白念珠菌肌醇多磷酸激酶Kcs1在细胞自噬、菌丝发育、与巨噬细胞相互作用等方面发挥重要作用。     

白念珠菌钙稳态系统及钙信号途径的研究进展

白念珠菌是临床重要的条件致病菌,其胞内的钙稳态及钙信号途径与宿主侵染、压力应答等诸多生理过程紧密相关。研究该菌的钙稳态系统及钙信号调控网络,对明确白念珠菌的侵染机制与耐药机理,以及开发具有新靶点的抗真菌药物具有重要意义。本文对这些内容的研究进展进行了综述。     

巴斯德毕赤酵母Orm1蛋白在细胞生长和内质网功能维持方面的功能

【目的】鉴定巴斯德毕赤酵母ORM1基因;研究ORM1基因缺失对毕赤酵母生长、内质网压力应答、细胞钙稳态调节和活性氧水平等方面的影响。【方法】利用生物信息学软件对毕赤酵母Orm1蛋白进行序列比对和分析;利用PCR介导的同源重组法构建orm1Δ缺失菌株,将回补质粒p IB1-ORM1转入orm1Δ菌株构建回补菌株;研究ORM1基因缺失对毕赤酵母生长的影响;以Fluo-3 AM染色法测定胞质钙含量;以DCFH-DA染色法分析胞内活性氧水平;以实时荧光定量PCR技术研究ORM1基因缺失对毕赤酵母非折叠蛋白应答、钙稳态和抗氧化系统基因表达的影响;使用试剂盒分析毕赤酵母抗氧化系统过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)活性及谷胱甘肽(GSH)的含量。【结果】在毕赤酵母基因组数据库中比对出酿酒酵母Orm1和Orm2的同源蛋白,并将该蛋白编码基因命名为ORM1;毕赤酵母ORM1基因缺失导致细胞生长受到明显抑制,对衣霉素引起的内质网压力敏感性增强,非折叠蛋白应答激活,细胞钙稳态紊乱,活性氧积累,抗氧化系统激活。【结论】由于非折叠蛋白应答、钙稳态调节、活性氧积累等均与内质网功能息息相关,因此,巴斯德毕赤酵母ORM1基因编码的Orm1蛋白在细胞生长及内质网正常功能的维持过程中发挥重要作用。     

白假丝酵母Vps74蛋白的鉴定及其功能

【背景】Vps74/GOLPH3是参与高尔基体蛋白糖基化修饰的关键蛋白,并且是重要的磷酸磷脂酰肌醇效应因子,在胞内参与多种信号通路。【目的】鉴定白假丝酵母Vps74蛋白,并探索其在该病原菌压力应答、蛋白分泌、形态发生及致病过程中的功能。【方法】采用在线序列比对方法,初步鉴定白假丝酵母Vps74蛋白;采用两步PCR介导的同源重组方法,构建白假丝酵母vps74基因缺失菌株vps74Δ/Δ及回补菌株VPS74c;采用反向遗传学方法,探究Vps74在白假丝酵母的压力应答、蛋白分泌、形态发生及致病过程中的功能。【结果】白假丝酵母中存在典型的Vps74/GOLPH3同源蛋白,Vps74参与蛋白糖基化修饰过程,vps74基因缺失导致白假丝酵母蛋白分泌能力、形态发生能力、黏附能力以及侵染宿主能力的显著降低。【结论】Vps74通过影响蛋白分泌、形态发生、黏附、嵌入式生长等过程,在白假丝酵母致病过程中发挥重要作用。     

白假丝酵母CFL1基因通过转录调控参与氧化压力应答

【背景】CFL1基因是白假丝酵母高铁还原酶基因,介导胞外铁离子的还原,在白假丝酵母胞内铁稳态的维持方面发挥着重要作用。【目的】研究CFL1基因调节氧化压力应答的分子机制。【方法】采用液体培养及巨噬细胞模型,测定CFL1缺失对氧化压力耐受性和杀伤巨噬细胞能力的影响;使用羟基自由基清除剂二甲基亚砜(DMSO)分析其对缓解氧化压力敏感性的影响;采用实时荧光定量PCR分析CFL1缺失对氧化压力应答基因表达的影响;采用过氧化氢酶(CAT)活性测定方法研究CFL1缺失对CAT1基因表达的影响;通过构建WT-CAT1-GFP和cfl1Δ/Δ-CAT1-GFP菌株分析过氧化氢酶基因过表达对cfl1Δ/Δ氧化压力敏感性的影响。【结果】白假丝酵母CFL1基因的缺失会造成杀伤巨噬细胞能力的减弱,氧化压力应答基因表达的下降。过氧化氢酶基因的过表达则能恢复与野生型几乎一致的氧化压力水平。【结论】CFL1基因通过转录调控参与白假丝酵母氧化压力应答过程。     

几种白念珠菌高铁还原酶基因的功能研究

【目的】高铁还原酶在白念珠菌铁离子获得过程中发挥着重要作用。通过研究高铁还原酶基因的功能和表达调控,揭示其不同的环境应答策略。【方法】通过Northern杂交的方法分析不同低铁环境对高铁还原酶基因表达水平的影响。构建高铁还原酶基因缺失菌株,探究基因缺失后对细胞表面高铁还原酶活力和生长状况的影响。利用激光共聚焦显微镜观察Frp1蛋白的细胞学定位。【结果】酸性条件显著上调FRE10基因的表达水平,而碱性条件能显著提高FRE2基因的表达量。在酸性条件下,FRE10基因的缺失会显著地下调细胞表面高铁还原酶活力。在碱性条件下,fre2Δ/Δ缺失菌株表现出严重缺陷的生长能力和显著降低的表面高铁还原酶活力。细胞学定位实验发现Frp1蛋白位于液泡中。【结论】FRE2和FRE10基因的表达模式主要是酸碱依赖性的。Fre2是碱性条件下高铁还原酶活力的主要贡献者。Frp1蛋白位于液泡中,在液泡内储存铁的活化和转运过程中可能发挥重要作用。     

白念珠菌内质网-质膜连接蛋白Ist2对内质网压力应答的调控作用

内质网-质膜连接是真核细胞一种新型的膜连接体系,介导内质网与质膜之间紧密的物质与信息交换.在条件致病真菌白念珠菌(Candida albicans)中,尚未明确内质网-质膜连接蛋白的种类与功能.本研究通过荧光定位观察发现, Ist2能够与白念珠菌内质网-质膜连接共定位,其缺失导致内质网-质膜连接程度明显减弱,表明该蛋白是白念珠菌一种关键的内质网-质膜连接蛋白.通过生长曲线测定、非折叠蛋白应答(unfolded protein response,UPR)报告体系荧光检测以及胞质钙含量测定发现,在衣霉素(tunicamycin, TN)造成的内质网压力条件下, IST2缺失菌株ist2Δ/Δ生长量明显增加, UPR报告基因PRB1的表达量下降,胞质钙含量降低.进一步采用钙离子螯合剂乙二醇双(2-氨基乙基醚)四乙酸(EGTA)与TN共处理发现, EGTA能够消除ist2Δ/Δ与野生型菌株之间内质网压力耐受性的差异.因此, Ist2作为白念珠菌的内质网-质膜连接蛋白,介导内质网压力条件下胞质钙浓度的增加,造成细胞内质网压力耐受性降低,是白念珠菌内质网压力应答的负调控因子.本研究丰富了对真菌内质网-质膜连接结构与功能的认识,为新型抗真菌药物靶点的开发提供了重要依据.