硫化氢神经生物学作用的研究进展

硫化氢(hydrogen sulfide,H_2S)作为继一氧化碳、一氧化氮后的第三种新型气体信号分子,得到了研究者们的广泛关注。H_2S在生物机体内发挥了重要的神经生物学作用。本综述主要总结H_2S的神经保护作用和神经调质功能及其机制,并介绍近几年人们对H_2S在神经系统疾病中的作用的研究进展。     

肌红蛋白与H2S反应的结构功能学研究

近年来,内源性H_2S作为第3种被发现的新型气体信号分子,其生理学作用逐渐受到研究者的重视.在哺乳动物体内,H_2S与血红素蛋白的结合有两种方式,一种是H_2S直接键合血红素中心Fe形成Fe-H_2S复合物;另一种则是H_2S修饰血红素卟啉环,形成硫代血红素结构.我们选用肌红蛋白(myoglobin,Mb)作为研究对象,通过点突变技术改变了血红素活性中心结构,结合紫外-可见光谱学以及X-射线晶体学,研究了H_2S与不同突变型Mb反应后的光谱和结构变化.结果显示:血红素中心近、远端腔微环境的变化,如腔体极性、氢键数目、氢键位置等因素直接影响蛋白质与H_2S的结合,以及硫代血红素(sulfheme)的形成.这些结果为研究血红素蛋白参与内源性H_2S代谢机理提供了重要的实验数据.     

兼性厌氧细菌硫化氢的产生机理及其生理功能

硫化氢(H_2S)是继一氧化氮(NO)和一氧化碳(CO)后发现的第3种气态信号分子,但其细菌生理学研究才刚刚起步。本文根据作者对奥内达希瓦氏菌的研究,结合新近文献,就细菌的H_2S产生机理及其生理功能作了较为全面的阐述。细菌的H_2S产生途径主要有2条,一是通过降解半胱氨酸产生,二是通过厌氧呼吸产生。产生的H_2S除可为互生性微生物提供能源、供氢体和无机矿质营养外,还具有抑制竞争性微生物的生长,有效占领生态位的作用。H_2S在氧化应答中也起着重要的作用,一方面可抑制过氧化氢酶活性,增加过氧化氢对细菌的杀灭效果;另一方面可作为信号分子激活细菌的氧化应答,诱导拮抗系统的表达,保护细胞免受氧化损伤。这两种看似"矛盾"的作用与H_2S的处理时间有关:短时间处理以抑制为主,而延长处理时间则以保护为主。细菌H_2S产生机理及生理功能的阐明可为硫元素生物地球化学循环规律的揭示和感染性病原细菌的控制提供有益的参考。     

硫化氢信号与其它信号交互作用调控植物的耐旱性

硫化氢(H_2S)是继一氧化碳(CO)和一氧化氮(NO)后植物体内发现的第三种气体信号分子,参与种子萌发、植物生长发育及耐逆性的获得等生理过程。干旱是限制作物产量的最主要的环境胁迫因子。近年来,H_2S也已被证实参与植物耐旱性的形成。结合最新的研究进展,在讨论H_2S信号与其它信号分子如活性氧(ROS)、NO、CO、脱落酸(ABA)、乙烯(ETH)、micro RNAs等交互作用的基础上,从气孔运动、渗透调节物质、抗氧化系统、甲基乙二醛脱毒系统、热激蛋白等方面,综述了H_2S诱导植物耐旱性形成的可能机理,并提出了未来的研究方向。进一步拓展了H_2S信号的生理功能和植物耐旱性形成的机理,对深入研究H_2S与植物耐逆性包括耐旱性的关系,具有重要的指导意义。     

硫化氢在心血管保护过程中免疫炎症调节研究进展

硫化氢(hydrogen sulfide,H_2S)是一种无色、具有臭鸡蛋气味的气体,过去认为只是一种有毒的气体。近年来大量研究证实H_2S是继一氧化氮(nitric oxide,NO)和一氧化碳(carbon oxide,CO)后第三种内源性气体信号分子,同时,H_2S在心血管系统疾病发生、发展过程中起关键的调控作用,但其机制还不明确,已有报道主要通过抗凋亡、抗氧化、调节内皮一氧化氮合酶活性、促进血管新生等;而本文总结了H_2S在缺血性心脏病、动脉粥样硬化等心血管疾病中免疫炎症调节作用及其机制,从而为H_2S生物学功能以及相关心血管疾病的防治提供新的思路。     

“废气不废”:气体信号分子硫化氢的研究进展

内源性气体信号分子的发现开辟了"废气不废"的新思路。硫化氢(hydrogen sulfide,H2S)是继一氧化氮(nitric oxide,NO)和一氧化碳(carbon monoxide,CO)之后的气体信号分子家系新成员。近年来,人们对H2S的内源性生成、生物学效应及其机制,特别是其在心血管、神经、呼吸、内分泌等系统的疾病发生、发展过程中的病理生理学意义进行了广泛研究。本文综述了近年来H2S相关基础、临床以及药学研究方面的进展,包括H2S对细胞增殖和凋亡、炎症反应、血管新生及离子通道的调节作用,H2S在各种系统疾病发病中的调节作用,H2S供体及其在药学领域的研究进展。     

混合电子供体促进非光合微生物菌群固碳效率的分子生态机制

前期研究已从全国各地的表层海水中分离驯化得到了能有效固碳的非光合固碳微生物菌群(Non-photosynthetic microbial community,NPMC),并发现在好氧条件下,混合电子供体(Mixture of Electron Donors,MEDs)(配比为0.46%NaNO_2、0.50%Na_2S_2O_3和1.25%Na_2S)能显著提高其固碳效率。但其与最佳H_2作为电子供体相比促进效果如何,其促进机制是什么,尚未见有报道。本文在比较了NPMC以MED和H_2为电子供体的固碳效率基础上,从NPMC的固碳基因丰度和表达活性角度分析了MED促进NPMC固碳效率的分子生态学机制。结果表明:(1) MED系统的固碳效率可以达到H_2系统的水平,并显著高于传统的NH_4~+系统的固碳效率;(2)卡尔文循环关键基因cbbL和cbbM在MED系统中的较高基因丰度和同时较高的表达可能是MED促进NPMC固碳效率的一个重要原因;(3)由于MED系统含有不同价态的N和S,有利于多种微生物生长,丰富了微生物多样性,为形成不同菌种之间的相互作用促进cbbL和cbbM的同时高表达提供了条件。     

H_2S参与植物气孔运动调节与逆境响应过程研究进展

H_2S是近年来确认的植物气态信号分子,内源H_2S介导了乙烯和ABA等激素诱导气孔关闭的过程,参与植物对盐、干旱及重金属胁迫等多种非生物逆境的应答过程。H_2S与Ca~(2+)、H_2O_2和NO等信号分子相互作用调节气孔运动;外源H_2S通过调节抗氧化酶活性及其基因表达,促进脯氨酸等渗透调节物质积累,提高植物的抗逆性。就近年来有关植物体内H_2S的来源,其在气孔运动调控和胁迫应答中的作用及机制进行阐述。     

氢气对心脑血管疾病的防治作用及机制的研究进展

以往,氢气(H_2)被认为是生理上的惰性气体。但是,近年来的研究表明,H_2具有抗氧化、抗炎、抗凋亡等作用,在多种疾病模型中有显著的治疗效果,且在多项临床试验中也得到了较好的验证。心脑血管疾病是全世界致死率最高的疾病,严重威胁人类生命健康。本文就H_2在心脑血管疾病中的生物医学效应及其可能的分子机制进行综述,以期全面介绍H_2在该类疾病中的生物医学效应的最新研究进展,并为某些心脑血管疾病的临床治疗提供新思路。     

植物中硫化氢的生理功能及其分子机理

在动物中已经发现,硫化氢(H2S)可能是继NO和CO之后的第三种气体信号分子,参与各种生理调节作用。植物中很早就发现有H2S释放的现象,但是其生理功能一直不明。最近的研究表明,低浓度H2S能参与调节植物的气孔运动和光合作用、缓解非生物胁迫的伤害以及促进植物的生长发育等。本文综述了近年来有关H2S的植物生理调节作用和分子机理的研究进展,并对H2S作为信号分子的可能性进行了展望。     

硫化氢与细胞的增殖和凋亡

硫化氢是内源性气体分子家族中的一员,是一种气体递质（gasotransmitter）。近年来,内源性硫化氢的产生及生理意义已经被认识,其代谢异常与许多疾病有关。本文综述了最近发现的硫化氢对细胞增殖和凋亡的调节作用,并重点概述硫化氢细胞效应的分子机制,包括丝裂原活化蛋白激酶、细胞周期相关激酶、细胞死亡相关基因以及离子通道等的改变。对硫化氢调节细胞生长或死亡的深入了解将为新药设计及许多疾病的治疗提供新的思路。     

内源性硫化氢及其生物学效应

硫化氢(hydrogen sulfide,H2S)是一种具有臭鸡蛋刺激性气味的无色有毒气体,目前被认为是继一氧化氮和一氧化碳之后的第三个气体信号分子,参与体内多种生理及病理过程,具有广泛的生物学效应。H2S已成为当前生物学及医学领域一项崭新的研究课题,受到越来越多科研人员和制药企业的重视。本文就H2S近年来的研究进展做一综述。     

Medicinal properties of Hericium erinaceus and its potential to formulate novel mushroom-based pharmaceuticals

Hericium erinaceus is an important mushroom with edible values and medicinal properties. Both the mycelium and the fruiting bodies contain many bioactive compounds with drug efficacy. Recent evidence demonstrates that it is helpful to various diseases, such as Alzheimer’s disease, immunoregulatory, and many types of cancer. Furthermore, emerging pieces of evidence have shown that different active molecules in H. erinaceus have different functions on different organs in different diseases via the different mechanisms. Drawing on current research results, this review mainly focuses on the therapeutic effects of H. erinaceus on various diseases of multiple physiological systems, including the nervous system, digestive system, circulatory system, and immune system. This paper also discusses systematically the efficient protection of H. erinaceus against the diseases from the intricate experimental proofs by using the systematic viewpoints, which provides a framework for future research directions.     

"Waste gas is not waste": advance in the research of hydrogen sulfide

The discovery of endogenous gasotransmitters puts forwards a new concept, "waste gas is not waste". Hydrogen sulfide (H(2)S) is considered as a new member of gasotransmitter family, following nitric oxide (NO) and carbon monoxide (CO). Recently, the understanding of H(2)S biological effect and its mechanisms has been deepened, especially the pathophysiological significance of H(2)S in the various diseases such as cardiovascular diseases, neurological diseases, respiratory diseases, endocrine diseases, etc. This article reviews recent progress of basic, clinical and pharmacological researches related to endogenous H(2)S, including the regulatory effects of H(2)S on the cell proliferation, apoptosis, inflammation, angiogenesis and ion channels, the role of endogenous H(2)S pathway in the pathogenesis of various diseases, as well as the study of the H(2)S donor and H(2)S-related drugs.     

富氢水和富氢生理盐水生物医学研究进展——临床试验

氢分子已被证实具有广泛的生物学效应,研究表明,氢气对多种疾病具有显著的治疗作用。近年来,国内外关于氢分子临床应用的报道较多,为疾病治疗提供了新的途径。饮用富氢水或注射富氢生理盐水是常用的氢气摄入方式,因其摄入简单、安全性高得到了临床广泛地关注。主要综述了富氢水在代谢性疾病、神经系统疾病、炎症性疾病、肿瘤、皮肤病及运动疲劳等的临床研究进展,旨在为富氢水和富氢生理盐水的临床应用及作用机制研究提供理论参考。     

Recombinant antibodies: engineering and production in yeast and bacterial hosts

After the appearance of the first FDA-approved antibody 25 years ago, antibodies have become major therapeutic agents in the treatment of many human diseases, including cancer and infectious diseases, and the use of antibodies as therapeutic/diagnostic agents is expected to increase in the future. So far, a variety of strategies have been devised for engineering of these fascinating molecules to develop superior properties and functions. Recent progress in systems biology has provided more information about the structures and cellular networks of antibodies, and, in addition, recent development of biotechnology tools, particularly in regard to high-throughput screening, has made it possible to perform more intensive engineering on these substances. Based on a sound understanding and new technologies, antibodies are now being developed as more powerful drugs. In this review, we highlight the recent, significant progress that has been made in antibody engineering, with a particular focus on Fc engineering and glycoengineering for improved functions, and cellular engineering for enhanced production of antibodies in yeast and bacterial hosts.     

外泌体介导的靶向基因运送及在心血管疾病中的应用

外泌体是体内几乎所有细胞分泌的具有双层脂质膜结构的纳米级小囊泡。外泌体大小均匀,平均直径为40～120 nm,存在于所有体液中。外泌体曾一度被认为是细胞成熟过程中清除废弃细胞器的‘垃圾袋’。但近年研究显示：外泌体含有丰富的来源于‘供体细胞’的信号分子,如蛋白质、DNA、mRNA、miRNA以及lncRNA等。当外泌体与‘受体细胞’融合时,这些信号分子便被运送到‘受体细胞’,从而实现细胞 细胞之间的通讯,影响‘受体细胞’的生理病理过程。虽然外泌体的研究目前主要集中在癌症等疾病的预防、诊断与治疗中,但是越来越多的研究显示,外泌体在心血管系统的生理及病理过程中同样发挥着重要作用。本文将对外泌体的起源、分离与纯化方法及外泌体介导的‘细胞 细胞’之间的通讯机制进行综述,并重点论述利用基因工程技术对外泌体进行靶向运输的方法及靶向外泌体运送在心血管疾病治疗中的应用。     

Target of rapamycin (TOR) in nutrient signaling and growth control

TOR (Target Of Rapamycin) is a highly conserved protein kinase that is important in both fundamental and clinical biology. In fundamental biology, TOR is a nutrient-sensitive, central controller of cell growth and aging. In clinical biology, TOR is implicated in many diseases and is the target of the drug rapamycin used in three different therapeutic areas. The yeast Saccharomyces cerevisiae has played a prominent role in both the discovery of TOR and the elucidation of its function. Here we review the TOR signaling network in S. cerevisiae.     

Natural compounds as a source of protein tyrosine phosphatase inhibitors: application to the rational design of small-molecule derivatives

Reversible phosphorylation of tyrosine residues is a key regulatory mechanism for numerous cellular events. Protein tyrosine kinases and protein tyrosine phosphatases (PTPs) have a pivotal role in regulating both normal cell physiology and pathophysiology. Accordingly, deregulated activity of both protein tyrosine kinases and PTPs is involved in the development of numerous congenitically inherited and acquired human diseases, prompting obvious pharmaceutical and academic research interest. The development of compound libraries with higher selective PTP inhibitory activity has been bolstered by the realization that many natural products have such activity and thus are interesting biologically lead compounds, which properties are widely exploited. In addition, more rational approaches have focused on the incorporation of phosphotyrosine mimetics into specific peptide templates (peptidomimetic backbones). Additional factors furthering discovery as well as therapeutic application of new bioactive molecules are the integration of functional genomics, cell biology, structural biology, drug design, molecular screening and chemical diversity. Together, all these factors will lead to new avenues to treat clinical disease based on PTP inhibition.