植物激素对离体再生的调控及其在南瓜上的作用

离体再生涉及植物激素信号应答,细胞分化、脱分化获得组织器官发生以及细胞再分裂形成特定的器官原基和分生组织等过程。激素调控是影响植物离体再生的重要因素。一些关键的启动子元件和转录因子在激素应答信号的检测和转导过程中起着重要作用,激素的控制对象通常是使细胞的形态和代谢发生转变的决定性基因,以转录因子和表观遗传因子为主,它们共同完成对全基因组基因表达的重排,实现细胞命运的转变。该文对植物离体再生中激素的诱导、应答模式和信号转导以及植物器官发生和体细胞胚胎发生过程激素的分子调控进行了综述,并概述了近年来国内外有关南瓜离体再生过程激素作用的研究,旨在为提高南瓜属作物的离体再生率提供新思路。     

植物根尖干细胞的表观遗传调控

干细胞是一类具有特化为不同细胞类型能力的多能性细胞,他为多细胞生物的器官发生、损伤修复和再生源源不断提供新细胞。干细胞的特化和维持需要复杂的基因调控网络来有序调控。此外,表观遗传调控在包括干细胞命运决定在内的许多生物学过程中发挥极其重要的作用。本文归纳了近年来对植物,主要是模式植物拟南芥（Arabidopsis thaliana（L.）Heynh.）根尖干细胞表观遗传调控方面的研究进展,重点论述了表观调控因子与控制干细胞的关键转录因子之间如何互作、调控植物根尖干细胞的自我更新和分化,并对今后研究的突破方向进行了展望。     

植物根尖干细胞的表观遗传调控

干细胞是一类具有特化为不同细胞类型能力的多能性细胞,他为多细胞生物的器官发生、损伤修复和再生源源不断提供新细胞。干细胞的特化和维持需要复杂的基因调控网络来有序调控。此外,表观遗传调控在包括干细胞命运决定在内的许多生物学过程中发挥极其重要的作用。本文归纳了近年来对植物,主要是模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana (L.) Heynh.)根尖干细胞表观遗传调控方面的研究进展,重点论述了表观调控因子与控制干细胞的关键转录因子之间如何互作、调控植物根尖干细胞的自我更新和分化,并对今后研究的突破方向进行了展望。     

组蛋白去甲基化酶在发育和再生医学的研究

表观遗传学调控在器官发育以及再生医学中是重要的研究内容,而组蛋白的甲基化修饰属于表观遗传学调控机制之一并且成为近年来研究的热点内容。处于不同甲基化状态下的组蛋白,能影响多种分子对其的识别和结合,在转录起始、转录效率和转录后加工等多个层面调控相关基因的表达。而哺乳动物的器官发育与细胞重编程都与基因选择性表达密切相关,因此组蛋白甲基化状态在基因选择性表达中扮演着重要角色。本文概述了组蛋白去甲基化酶的分类以及组蛋白不同甲基化状态下对于基因的表达的调控,同时总结了组蛋白去甲基化酶在维持胚胎干细胞的多分化潜能和IPS细胞重编程效率方面的作用以及组蛋白去甲基化酶基因的缺失与相关器官发育的影响。最后探讨了组蛋白甲基化修饰酶在推动发育生物学与再生医学研究进展方面的潜能。     

Yap在哺乳动物内脏器官再生中的研究进展

心脏、肺脏和肝脏等内脏器官的损伤和疾病严重危害人类健康。遗憾的是,哺乳动物包括人类的不同器官间的修复再生能力有一定差异,其心脏基本没有任何再生能力,肺脏损伤后可以进行补偿性生长,而肝脏损伤后肝脏/体重值可基本恢复到损伤前的正常水平。在模式动物中研究心脏、肺脏和肝脏等内脏器官的修复和再生过程的分子机理,对临床治疗相关疾病具有重要的指导意义。研究发现,Hippo通路的核心转录调控分子Yap对细胞增殖和分化具有重要的调控作用,并能感受和响应损伤后各种微环境的变化,启动并参与了多个器官的再生过程。该文主要介绍了Yap因子在心脏、肺脏和肝脏再生过程中的作用及其调控机制。     

凋亡细胞的清除及组织稳态维持的研究进展

机体在组织器官受到损伤时,细胞凋亡和机体对凋亡细胞的清除在组织再生中有着密不可分的联系,其背后促进受损组织器官再生的机制一直是研究热点所在。近期研究发现,巨噬细胞在清除凋亡细胞,维持机体稳态以及促进组织器官修复再生中起到了重要作用。本文主要从凋亡的信号通路、巨噬细胞的极化特点以及凋亡细胞与巨噬细胞的相互作用这3个方面对近期研究进行综述。     

基因编辑技术在视神经再生修复中的应用

视网膜极易因激光意外事故、中枢神经或视网膜退行性疾病发生异常改变,严重威胁视功能。目前,仍没有针对哺乳动物视网膜损伤的完善修复机制。视网膜“干细胞”穆勒胶质（MG）细胞不能自发进入细胞周期,基因编辑手段可使MG细胞转分化,从而具有视网膜祖细胞的能力。转分化相关信号通路及调控因子对MG基因组重编程至关重要。基因编辑治疗利用腺病毒、慢病毒等载体将外源基因导入体内,促使哺乳动物受损视网膜中MG细胞激增和去分化,损伤的视网膜神经元再生。与传统药物治疗需要长期服药相比,基因疗法的出现有望实现通过一次治疗达到修复目的。文章就视网膜修复机制、调控视神经再生的信号通路以及基因治疗修复损伤视网膜研究现状和应用过程中存在的问题进行综述,并展望未来相关的发展趋势。未来基因编辑治疗将会给视神经再生修复研究带来深刻变革,为视网膜疾病的治疗带来新的曙光。     

涡虫再生的诱发机制

组织再生由复杂的基因网络调控,但基因调控网络的上游诱发机制仍有待进一步明确。解剖结构、基因组以及系统进化位置上的特征使具有全身再生能力的涡虫成为探究再生问题的良好动物模型之一。研究涡虫再生的诱发机制对于解释物种间再生能力的差异,以及促进再生调控具有重要意义。研究发现涡虫受损后,一些再生早期信号的快速响应是下游再生基因调控网络激活及组织正常再生的潜在诱发条件,包括离子通道通过介导离子流引起胞内外离子浓度改变而诱导干细胞增殖;活性氧与细胞外信号调节激酶的相互作用可激活下游调控组织分化的信号通路;ATP可能通过激活嘌呤能受体调控下游再生过程;损伤后产生的大量黏液及一氧化氮可能作为信号因子,通过免疫相关作用引发再生相关信号级联反应;神经和表皮间的相互作用可能诱发芽基生成及后续再生过程。不同因素可能通过参与再生微环境的塑造,协同激活再生基因调控网络,促进涡虫再生。这些潜在的再生激活因素与涡虫强大的再生能力之间的确切关系,以及再生激活因素与诱发伤口愈合因素的异同目前仍不明晰,需要进一步探究。     

表观遗传学与组织工程

表观遗传学是环境和遗传相互作用的一门学科,其调控方式包括DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑和非编码RNA调控等。这些调控方式的协调作用决定了细胞的发育、功能、状态和命运,因此表观遗传调控机制已经成为外界环境影响因素和基因转录调控之间的重要联系。组织工程的目标是研究和开发用于修复、维护、促进人体各种组织或器官损伤后的功能和形态的生物替代物,该领域的主要挑战之一在于寻找最佳的能够控制细胞命运和促进细胞成熟的微环境。该文综述了表观遗传的调控方式及相应研究方法、表观遗传对细胞分化和功能的影响、生物材料对表观遗传的调控,以期为组织工程研究及转化提供参考。     

基因转录后调控在DNA损伤反应中的重要功能

DNA损伤发生时,细胞会激活一系列复杂的信号网络来调控细胞周期检查,完成DNA损伤修复或当损伤超过修复能力时诱导凋亡,这一信号网络被称为DNA损伤反应(DNA damage response,DDR)。以往DDR信号网络的研究主要集中于基因转录调控和蛋白共价修饰对功能分子的稳定性和活性调控。近年来,mRNA稳定性调控和mRNA翻译调控等基因转录后调控机制在DDR中的重要作用引起研究者越来越多的关注。研究证明:多种microRNAs和RNA结合蛋白(RNA-binding proteins,RBPs)在转录后水平调控诸多重要功能蛋白的表达,在DDR信号网络中起着不可或缺的作用。文章针对DDR反应中转录后调控的研究进展以及参与其中的microRNAs和RBPs进行阐述和讨论。     

Hippo信号通路生物学作用研究进展

Hippo信号通路是20世纪末在黑腹果蝇中进行基因筛选时发现的,该通路受各种生化、物理和结构信号的影响,调控细胞生长、分化,组织和器官发育以及内环境稳态等基本生物学过程。研究表明Hippo信号通路失调会引起一系列疾病的发生。本文阐述了目前Hippo信号通路在胚胎发育、器官和组织稳态调节、肿瘤的发生发展和细胞自噬等一系列生物学过程以及靶向治疗中的研究进展,其中Hippo信号通路通过细胞自噬来维持机体细胞内环境稳态成为新的研究热点。对该通路的功能和调控机制的深入研究也为组织器官修复再生医学及癌症治疗提供参考。     

编者按

<正>组织损伤修复和再生是影响人类生命健康和生存质量的重大生命科学和医学问题,也被《科学》杂志选为人类尚未解决的125个世界性科学难题之一。我们对组织损伤感应、伤口愈合以及组织再生的细胞分子调控机制还缺少根本性的认识。解决组织损伤修复和再生难题有望对疾病的发生和治疗提供再生医学思路和启示。近年来,中国学者在成体动物水平损伤修复和再生领域取得了一些重要发现,为该领域的发展作出了积极的贡献。由中国学者发起,     

小鼠衰老对不同组织中亚精胺的影响

目的:本研究以模式小鼠C57BL为对象,研究小鼠在衰老过程中不同组织器官内源性亚精胺含量的变化。方法:利用高效液相色谱检测小鼠心脏和肝脏组织中亚精胺含量,进一步应用qRT-PCR以及Western blot检测在衰老过程中,不同组织器官中亚精胺生物合成途径的关键基因表达变化,利用亚精胺处理细胞检测DNA损伤应答能力。结果:随着衰老的发生心脏(199.09±17.12)和肝脏组织(168.92±5.12)中亚精胺含量显著降低,分别为78.01±13.52、62.05±6.73,差异有统计学意义(P0.05);不同组织器官中亚精胺生物合成途径的关键基因Odc、Srm、Amd1的表达随衰老的发生明显下调,并且伴随着DNA损伤应答障碍;利用亚精胺处理细胞,能够增强细胞对DNA损伤的应答反应。结论:衰老的小鼠中内源性亚精胺含量降低,并且其合成途径的关键基因转录水平降低,导致细胞对DNA损伤应答能力减弱,从而加速机体衰老进程。     

CDK12主要生理功能与其在肿瘤发生中作用的研究进展

周期蛋白依赖性激酶(cyclin-dependent kinase, CDK)是细胞周期和基因转录的关键调节因子,其调控异常是促进肿瘤发生的重要因素。CDK12是一种与转录相关的周期蛋白依赖性激酶,可使RNA聚合酶Ⅱ碳端氨基酸(carboxy terminal domain of RNA polymeraseⅡ, RNA pol II CTD)中的丝氨酸磷酸化,并参与多种细胞生理过程,如DNA损伤反应、细胞增殖和分化以及m RNA剪接和转录前m RNA加工等。此外, CDK12编码基因的突变将导致多种细胞过程调控异常,基因不稳定性增加,这都可能促进肿瘤的发生发展。本文将重点讨论细胞中CDK12调节转录调控、RNA剪接、细胞成熟和分化、DNA损伤修复(DNA damage repair, DDR)的机制以及其基因突变对于正常细胞的影响,旨在阐明CDK12的主要生理功能及其在肿瘤发生发展中的作用,为临床各类肿瘤的靶向药物研究提供帮助。     

心肌细胞增殖与再生的研究进展

由心肌梗死引起的缺血性心肌病已成为威胁人类健康的重大疾病。与成年哺乳动物不同,一些鱼类、两栖类和新生的哺乳动物的心肌细胞在心脏损伤后具有增殖能力,可以实现心脏的完美再生,为基于心肌细胞增殖的心脏再生与修复提供了新技术和新思路。该文简单概述心脏再生动物模型的建立、心肌再生修复的细胞生物学过程以及近年来发现的调控心肌细胞增殖的关键因子,并且总结了未来心肌细胞增殖及心脏再生领域的研究方向,为心脏再生医学的基础理论和临床转化研究提供创新的思路。     

染色质构象与基因功能

在真核细胞中,DNA序列以染色质为载体,高度凝缩并存储于细胞核内,其复制、修复和转录表达等过程受到染色质构象的精准调控。越来越多的研究表明,特定的染色质构象可选择性激活或沉默基因,从而控制细胞自我维持或定向分化,决定细胞的组织特异性和细胞命运。因此,对染色质构象的深入研究已成为准确解析基因功能的一个关键切入点,也是当前基因组学研究所面临的一个巨大挑战。本文对染色质构象的研究历史、结构特征、动态调控机制进行了综述,并重点论述了不同维度构象特征对基因转录调控的影响,对该领域的研究难点进行了讨论,展望了其未来的发展方向,期望通过有效梳理染色质构象与基因调控之间的脉络关系,为未来该领域的研究提供参考。     

RNA结合蛋白HuR对肠道上皮稳态的转录后调控（英文）

哺乳动物的肠上皮组织具备快速和强大的自我更新能力,以适应与肠内容物中众多有害物质和微生物的直接接触。基因的转录后调控是肠上皮组织维持稳态的重要机制之一。RNA结合蛋白HuR在细胞中的主要功能是调节靶向基因转录本的稳定性和翻译,密切参与肠道黏膜病理生理调节。本综述将重点介绍HuR在维持肠上皮完整性方面的生物学作用,尤其是HuR在调节肠上皮细胞更新、肠道黏膜修复以及肠壁通透性方面的最新发现和研究进展;并深入分析HuR与其它RNA结合蛋白以及非编码RNA (包含微小RNA和长链非编码RNA)之间的相互作用在肠上皮稳态调节中的共同作用。随着RNA结合蛋白和非编码RNA研究领域的不断深入,肠上皮组织稳态的转录后调控将为如何在特定病理条件下保护肠上皮的治疗提供新的线索。     

骨骼肌的再生

骨骼肌是体内最大的器官,对呼吸、代谢、体温保持、运动等基本生命活动有重要的调控作用。运动、疾病、创伤以及其他因素会导致骨骼肌的损伤,骨骼肌能够通过再生对于这些损伤进行程度不同的修复。骨骼肌再生主要通过骨骼肌干细胞进行。骨骼肌再生涉及到多种细胞类型的协同作用,受到复杂、精细的调控,以保证再生过程的有序进行。该文对骨骼肌再生的最新进展进行简略综述。     

皮肤的修复与再生

我们的皮肤是身体上最大的器官,覆盖着身体的表面,是保护内脏器官、组织免受外界机械、化学、物理、生物等损伤的第一道防线。皮肤也和其它器官一样,在生物进化中获得了生物共有的特性——不断进行着新陈代谢,不断进行着修复和再生,以维持正常的生命活动,保证身体健康。但是在我们的生产劳动中身体总免不了受到这种或那种不同程度的损伤。受损组织恢复机体完整性的过程叫做修复,而组织细胞的增生能力叫做再生。修复必须在组织再生的基础上才能完成,修复和再生是同时进行的。再生可分为生理性再生和病理性再生。生理性再生发生在正常情况下,是消耗和衰亡的细胞不断为新生的细胞所代替的过程,如表皮角质层细胞的脱落,毛发的更新、以及皮脂腺细