依赖于微环境的TGFβ信号

转化生长因子β（transforming growth factor β，TGFβ）家族成员是一类分泌的细胞因子，在胚胎发育、免疫调节、伤口修复、细胞增殖和抑制等过程中发挥重要作用。其中,TGFβ1、TGFβ2和TGFβ3在进化上最晚出现，并以潜伏态分泌。有别于家族中的大多数成员，TGFβ1-3的信号具有时空区域性，并依赖于其所处的微环境。阐明依赖于微环境的TGFβ信号的多层次调控机制对于理解TGFβ信号在免疫、癌症等生理、病理条件下的功能，以及开发临床治疗策略具有重要意义。本文从TGFβ前体复合物的结构入手，并从TGFβ的激活，配体-受体识别，跨膜信号传导及转录调控等方面，论述依赖于微环境的TGFβ信号的调控机制，同时讨论肿瘤微环境中多效的TGFβ信号，进而对今后的研究方向进行展望。     

EGFR配体生物学效应的多样性

表皮生长因子受体（epidermal growth factor receptor, EGFR）的配体作为一类重要的信号分子参与了细胞功能的调节,并且和机体发育、器官形成、组织修复与稳态维持,以及疾病的发生密切相关。虽然这些信号分子具有序列和结构上的相似性,但由于这些信号分子结构上的细微差异以及它们受体信号传导上的复杂性,造成了这些信号分子（配体）生物学效应的多样性。目前,从结构和机制上,对于单个信号分子的生物学效应已有较为深入的研究,但这些信号分子之间以及信号分子与受体之间的调控网络较为复杂,并且这种调控网络对信号的精细、有序和多样化转导至关重要。本文对EGFR配体的结构及配体生物学效应多样性的分子机制进行回顾,并对未来的研究方向提出展望。     

“强基计划”背景下生物学实验教学改革——以“生物学综合设计”课程为例北大核心CSCD

人才培养是未来国家竞争的核心。“强基计划”是我国对基础学科拔尖创新人才培养模式的重要探索,是满足国家重大战略人才需求的重要举措。“强基计划”招收的学生,往往成绩优异、兴趣浓厚,这为相关学科的人才培养模式提出了新要求和新目标。其中,“强基计划”背景下的基础教学改革势在必行。超学科教育理念(science,technology,engineering,arts,mathematics,STEAM)作为一种跨学科的综合性教育理念,与“强基计划”的建设理念不谋而合。鉴于此,天津大学生命科学学院根据“强基计划”背景下生物学科人才培养目标,结合STEAM教育理念,以“生物学综合设计”课程为例,对生物学实验教学改革进行了探索与实践。     

响应面设计法优化单葡萄糖醛酸基甘草次酸（GAMG）发酵转化培养基

以甘草酸（dycyfrhizin,GL）为底物,利用产紫青霉（Penicillium purpurogenum Li-3）液态发酵转化单葡萄糖醛酸甘草次酸（GAMG）,采用响应面设计法对初始发酵培养基进行优化。用部分因子分析法研究原始发酵培养基各成分对响应值的显著程度,发现甘草酸（GL）、NaNO3和K2HPO4的质量浓度对发酵产生GAMG的影响显著（P〈0．01）。用中心组合设计确立甘草酸、NaNO3和K2HPO4的适宜质量浓度分别为2．8、3．0和0．8g／L。在优化条件下进行发酵时,GAMG的转化率从75．49％提高到89．11％,比优化前提高了13．62％。     

甲烷氧化菌20Z利用Embden-Meyerhof-Parnas途径高效同化甲烷

为了探究γ-变形菌纲 (Gammaproteobacteria) 甲烷氧化菌Methylomicrobium alcaliphilum 20Z的甲烷同化代谢过程。文中整合RNA-seq、LC-MS技术并结合13C标记策略对核酮糖单磷酸途径 (Ribulose monophosphate pathway) 及下游途径展开系统组学分析。M. alcaliphilum 20Z代谢物组定量分析表明Entner-Doudoroff (EDD) 途径的中间代谢物6-磷酸葡萄糖的浓度是(150.95±28.75) μmol/L,2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡糖酸浓度低于质谱定量分析检测限,而Embden-Meyerhof-Parnas (EMP) 途径中果糖1,6-二磷酸、甘油醛-3-磷酸/二羟丙酮磷酸和磷酸烯醇式丙酮酸的浓度分别是 (1 142.02±302.88) μmol/L、(1 866.76±388.55) μmol/L和 (3 067.57±898.13) μmol/L。通过EDD和EMP途径的代谢物13C同位素动态富集研究,进一步揭示3位标记丙酮酸丰度是1位标记丙酮酸丰度的4~6倍。最后,基因表达比较分析发现EMP途径的关键基因 (如：fbaA、tpiA、gap和pykA) 的表达水平 (RPKM) 分别是2 479.2、2 493.9、2 274.6和1 846.0,而EDD途径中基因 (如：pgi、eda和edd) 的RPKM仅是263.8、341.2和225.4。综合上述结果阐明EMP途径才是M. alcaliphilum 20Z进行甲烷同化的关键通路。EMP途径代谢功能的全新阐述不但改变对Gammaproteobacteria甲烷氧化菌甲烷同化模式的传统认知,而且为甲烷高效生物催化转化提供重要的理论基础。     

性别决定相关因子的研究进展

有性生殖是多细胞生物的一个重要特征,最常见的就是人类的性染色体X和Y。性别决定(Sex determination)系统有着悠久的起源,在高等生物进化的历程中,不同物种采用的性别决定方式大相径庭,而同源转录因子在不同生物体内的功能和调控方式也是有区别的,比如DMRT转录因子家族,这说明性别决定机制具有高度多样性。本文介绍了近年来发现的具有代表性的性别决定相关的基因的发现过程,总结了性别决定相关转录调控因子的功能和结构方面的研究成果,从结构生物学视角来展望未来的研究方向,为进一步探索生物体内这一重大进程提供新思路。     

鄱阳湖越冬雁类食源植被适宜取食时间窗口

雁类是长江中下游越冬水鸟的优势种群,以苔草(Carex spp)等湿生植被为主要食物来源。作为长江中下游仅存的通江湖泊之一,鄱阳湖显著受到水文波动的影响,湿地植被的生长发育与洲滩淹没和出露时间密切相关。雁类对食物资源具有高度的选择性,建立雁类取食植被的特征和苔草生长过程之间的关系,是刻画适宜栖息地时空分布范围,开展雁类及其食物资源保育的关键。选择鄱阳湖典型子湖泊常湖池作为研究区,对苔草春季生长期开展了原位观测试验,对4个高程梯度的苔草株高和生物量等关键生长因子进行了12次野外监测和采样。同时,结合遥感影像、气温数据及实地观测记录,确定了4个高程梯度洲滩的出露时间和苔草有效生长时间。在此基础上,建立了基于Logistic方程的苔草株高和生物量的生长过程曲线。并根据实地观测的雁类觅食苔草的特征,反推得到雁类适宜取食苔草的时间窗口。结果表明:苔草株高与地上生物量显著正相关,水文条件和气温是影响苔草生长的关键因素,而退水时间的推迟,会导致生长期缩短和低温限制下的有效生长时间减少,影响雁类食物资源的分布。苔草在秋季生长期出露达到12—28 d,而在春季生长期出露达到83—182 d时适宜雁类取食。研究提出了确定越冬雁类苔草适宜取食时间窗口的方法,证实洲滩退水时间推迟超过20 d,苔草生长节律将难以匹配雁类数量峰值期觅食的需要。本研究对鄱阳湖湿地水文调控和湿地资源管理具有重要意义。     

重金属镉的转运蛋白研究进展

重金属镉(Cadmium,Cd)是一种工业和环境污染物,长期接触可对人体及其他动植物造成毒害。镉作为机体的非必需金属,需要借助必需金属的转运蛋白进入细胞。文章总结了机体中参与镉运输的关键转运蛋白,包括金属硫蛋白、谷胱甘肽、植物螯合素等富含半胱氨酸的蛋白质以及必需金属离子的转运蛋白等,以期为后续镉中毒防治靶点的研究提供一些参考。     

基于益生菌治疗帕金森病的研究进展

帕金森病是常见的神经退行性疾病,其发病原因至今尚未明确,目前的治疗方法价格昂贵、效果差且副作用大。帕金森病患者常见胃肠道功能障碍,帕金森病和肠道菌群之间的关联已得到实验证实,患者有望通过益生菌改善肠道菌群达到治疗的目的。工程益生菌的出现使得人们可以按照自己的意愿改造益生菌,提高其稳定性和靶向性,展现出其特有的应用潜力。本文将从益生菌治疗帕金森病的研究现状出发,阐述益生菌治疗帕金森病的可能机制,进一步分析工程益生菌治疗帕金森病的可行性,为该疾病的安全治疗提供新的思路。     

成像技术在阿尔茨海默病诊断中的应用

阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease, AD)是最常见的神经退行性疾病,目前临床尚缺乏有效的治疗方法。由于AD的病理变化发生在临床症状之前几十年,早期诊断和干预有助于缓解疾病进展。目前,研究正在从基于症状的临床诊断转向基于病理标志物的生物学诊断。本文综述了AD最常用的早期诊断成像技术,介绍其成像原理、局限性和最新研究进展,并展望了AD早期诊断未来可能的发展方向。预测多模态成像和诊疗一体化可能是未来AD研究和临床实践的最佳方案。