烟酰胺腺嘌呤二核苷酸和Sirtuins在衰老和疾病中的作用

烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide, NAD⁺)作为氧化还原反应的重要辅酶,是能量代谢的核心。NAD⁺也是非氧化还原NAD⁺依赖性酶的共底物,包括沉默信息调节因子(Sirtuins)、聚ADP-核糖聚合酶(poly ADP-ribose polymerases, PARPs)、CD38/CD157胞外酶等。NAD⁺已成为细胞信号转导和细胞存活的关键调节剂。最近的研究表明,Sirtuins催化多种NAD⁺依赖性反应,包括去乙酰化、脱酰基化和ADP-核糖基化。Sirtuins催化活性取决于NAD⁺水平的高低。因此,Sirtuins是细胞代谢和氧化还原状态关键传感器。哺乳动物中已经鉴定并表征了7个Sirtuins家族成员(SIRT1-7),其参与炎症、细胞生长、生理节律、能量代谢、神经元功能、应激反应和健康衰老等多种生理过程。本文归纳了NAD⁺的生理浓度及状态、NAD⁺的生物合成途径,并阐述了Sirtuins的生物学功能,重点讨论了SIRT1-7表达及活性与衰老和疾病之间的关系。此外,本文还进一步探讨了NAD⁺和Sirtuins依赖的衰老机制,机体NAD⁺水平随着年龄增长而下降,导致Sirtuins活性下降,尤其是SIRT1、SIRT3和SIRT6,引发细胞核和线粒体功能下降,衰老及老化相关疾病也随之发生。研究表明,NAD⁺前体补充剂能够快速提高机体NAD⁺水平和Sirtuins活性,是一种有效的抗衰老干预措施,为全球老龄化社会带来希望。     

β-烟酰胺单核苷酸合成研究进展

衰老过程中辅酶I-烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD⁺)水平下降被认为是导致疾病和残疾的主要原因。β-烟酰胺单核苷酸(NMN)是NAD⁺的直接前体,是提高细胞内NAD⁺水平的关键成分。口服补充NMN可以延缓、改善、防止与衰老相关的多种表型,改善代谢紊乱和老年疾病等。详细介绍了NMN的主要生理作用以及目前合成NMN的方法,包括化学法、微生物发酵法以及基于各种生物酶的体外合成方法。其中重点介绍了生物酶法的各种合成路线,并指出以烟酰胺核糖(NR)为基础的NMN的合成是最为理想的工艺路线,但转化工艺中涉及到的关键酶如烟酰胺核糖激酶(NRK)等的活性以及酶的稳定性需要进一步提高,才能达到降低生产成本的目的。     

SLC25A51——首次发现的哺乳动物细胞线粒体NAD+转运体

烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD⁺)及其还原形式NADH是糖酵解和线粒体呼吸作用中重要的辅因子,在能量代谢中发挥重要作用。当线粒体缺乏NAD⁺细胞因不能持续产生ATP而出现功能异常。以往研究发现酵母与植物的线粒体上均存在NAD+转运体,可以将NAD+转运至线粒体。但哺乳动物线粒体内膜上是否有NAD+转运体,一直存有争议。近来,美国宾夕法尼亚一研究团队首次证明SLC25A51可以在哺乳动物线粒体上发挥NAD+转运蛋白的功能。     

低温冷藏提高家蚕滞育卵NAD含量和胞质苹果酸脱氢酶活性

为了调查5℃低温处理是否改变家蚕Bombyx mori卵滞育NAD代谢, 本研究利用HPLC和分光光度法测定了经25℃和5℃分别处理的滞育卵中NADH 含量、 NAD⁺含量、 乳酸脱氢酶（LDH）活性和胞质苹果酸脱氢酶（cMDH）活性。结果表明： 5℃处理的NAD（NADH + NAD⁺）含量和cMDH活性分别增加了106%和53%, 并且显著高于25℃处理（P< 0.01）; 但是两种处理的NADH/NAD⁺比值和LDH活性没有显著差异（P> 0.05）。据此推测, 5℃低温处理加强了家蚕滞育卵NAD⁺合成和再生能力。     

转录调控因子Rex的功能及调节机制研究进展

转录因子Rex是一种广泛存在于革兰氏阳性菌,能够与NADH或者NAD⁺直接结合响应胞内NADH/NAD⁺的氧化还原传感器,与靶基因的结合可调节细胞内的多种生理代谢。NAD（H）是调节细胞能量代谢的必需辅酶,显示微生物细胞内的氧化还原状态。研究发现Rex的调节活性与细胞内NADH/NAD⁺比率相关。需氧和厌氧菌属中Rex单体和复合物晶体结构的解析揭示了Rex、NADH/NAD⁺和靶基因间的作用关系及调控机制。通过比较分析了不同菌株中Rex单体和复合物的晶体蛋白结构,并揭示了NADH/NAD⁺对Rex调控活性的影响,进一步解析了Rex与碳和能量代谢、厌氧代谢、发酵、生物膜等之间的联系,并展望了Rex的研究和应用方向。     

sgf73+在裂殖酵母中的大规模遗传筛选

遗传相互作用(Genetic interaction, GI)直接提示了生物体内各个基因在功能上的关联性, 为研究一个基因的潜在功能提供了线索。遗传筛选是研究基因遗传相互作用的重要方法。文章以SAGA(Spt-Ada-Gcn5 acetyltransferase)复合物去泛素化模块亚基基因sgf73⁺为查询基因, 在裂殖酵母(Schizosaccharomyces pombe)中进行了大规模遗传筛选。结果显示, 164个基因与sgf73⁺具有负遗传相互作用, 42个基因具有正遗传相互作用。GO(Gene ontology)分析结果表明, 这些基因富集于染色质修饰、DNA损伤修复、压力应答、RNA转录等生物过程。通过组蛋白修饰检测实验首次发现, sgf73⁺的缺失导致组蛋白H3K9、H4K16位点乙酰化水平下降, H3K4位点甲基化修饰水平上升。此外, 系列稀释实验显示sgf73∆菌株对DNA损伤试剂HU和CPT的敏感性提高, 并且Sgf73参与高氧胁迫应答。这些结果显示sgf73⁺参与了染色质修饰、DNA损伤修复和高氧压力应答过程。     

m6A修饰与植物RNA病毒侵染

N⁶-甲基腺嘌呤(N6-methyladenosine, m⁶A)是真核生物m RNA中丰度最高的RNA转录后化学修饰. RNA的m⁶A修饰主要由甲基化转移酶(writers)、去甲基化酶(erasers)以及阅读蛋白(reader proteins)共同调控.近年的研究表明, m⁶A修饰在植物病毒侵染中发挥了重要作用,相关调控机制成为植物病毒领域的研究热点.本文概述了植物RNA m⁶A修饰相关蛋白的基本组成和m⁶A修饰的检测技术,重点阐述了m⁶A修饰在植物与RNA病毒互作中的作用,并提出了今后植物RNA病毒m⁶A修饰功能研究的方向.     

辅酶Ⅰ体内代谢调控研究进展

辅酶Ⅰ——烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（nicotinamide adenine dinucleotide,NAD⁺）是一种在糖酵解、糖异生、三羧酸循环及呼吸链中发挥重要作用的辅酶,广泛参与DNA修复、组蛋白去乙酰化等生命过程。近年来研究表明NAD⁺合成的前体和中间化合物（具有维生素B3活性的烟酸、烟酰胺、烟酰胺核苷和烟酰胺单核苷酸）在预防糙皮病、延缓衰老,治疗神经和心血管多种疾病、调节胰岛素分泌、调控mRNA的表达等方面具有重要疗效。着重介绍了辅酶Ⅰ体内的合成代谢以及参与的调节衰老进程,以期为利用合成生物学技术在大肠杆菌中富集NAD⁺中间化合物提供理论依据和技术支撑。     

阿霉素通过Wnt/β-catenin信号通路抑制口腔鳞癌干细胞迁移和侵袭

目的:探讨阿霉素对口腔鳞癌干细胞迁移、侵袭、凋亡的影响及其可能的机制。方法:体外培养人口腔鳞癌细胞系SCC25,通过流式细胞术分选CD44^-和CD44⁺细胞,RT-PCR检测CD44^-和CD44⁺细胞的Oct4、CD133、CD44和GAPDH的m RNA表达;检测和比较CD44^-和CD44⁺细胞的克隆形成能力。CD44+细胞用阿霉素或β-catenin抑制剂LF3进行处理,分别使用Transwell和细胞划痕检测细胞侵袭和迁移能力,一步法TUNEL检测细胞凋亡水平,WB检测β-catenin和TCF-4的蛋白表达。结果:流式细胞术成功分离CD44^-和CD44⁺细胞,RT-PCR检测CD44+细胞高表达Oct4、CD133和CD44 m RNA,CD44-细胞弱表达Oct4m RNA,不表达CD133和CD44 m RNA;CD44⁺细胞的克隆形成能力显示显著强于CD44^-细胞(P<0.05)。阿霉素显著降低了CD44⁺细胞的侵袭能力和迁移能力(P<0.05),显著提高了CD44+细胞的凋亡率(P<0.05);阿霉素显著降低了CD44+细胞β-catenin和TCF-4的蛋白表达(P<0.05),LF3对β-catenin和TCF-4蛋白表达的影响与阿霉素比较无显著差异(P>0.05)。结论:阿霉素可能通过抑制Wnt/β-catenin信号通路降低口腔鳞癌干细胞迁移、侵袭能力,促进细胞凋亡。     

RNA修饰与人类疾病研究进展

转录后修饰广泛存在于各种RNA分子中.这种化学修饰可通过调控RNA剪接、翻译、运输、定位、稳定性等多种方式发挥生物学功能.近年来,高通量测序技术及化学生物学检测等技术的快速发展使多种RNA修饰(如m⁶A, m⁵C, m¹A)的准确鉴定和定位问题取得突破. RNA修饰与编辑作为一类新的表观转录生物标志物,在肿瘤、神经系统疾病、免疫性疾病等多种疾病的诊断和治疗中受到广泛关注.本文主要综述了RNA修饰与编辑的生物学功能以及参与蛋白调控的分子机制,并重点回顾了其在疾病诊疗中的应用进展.     

m6A修饰对神经干细胞分化的影响

神经干细胞是中枢神经系统中具有自我更新能力并且能够分化产生成熟脑细胞的多潜能细胞，移植神经干细胞治疗神经退行性疾病是一项新兴趋势，已被证实可恢复疾病动物的神经功能。N⁶-甲基腺苷(N⁶-methyladenosine,m⁶A)发生在RNA分子腺苷酸第六位氮原子上，m⁶A甲基转移酶(Writers)和去甲基化酶(Erasers)能够可逆性调控RNA分子的m⁶A甲基化水平，而m⁶A甲基化结合蛋白(Readers)则可以识别RNA上的m⁶A修饰，影响RNA的降解、稳定性和翻译等生物学过程。研究表明，m⁶A修饰在神经系统中含量丰富，并且随着年龄的增长、疾病的进展，其水平发生改变。m⁶A相关酶表达的差异可引起m⁶A修饰水平的改变。一些神经相关因子受到m⁶A修饰的调控，在不改变碱基序列的条件下影响着神经干细胞的分化和神经系统功能的发挥。现将m⁶     

HucMSC-Ex通过调控TRPC6介导Ca2+内流并促进糖尿病创面愈合

该文旨在探讨糖尿病创面中瞬时受体电位阳离子通道亚家族C成员6(transient potential canonical 6,TRPC6)的变化和功能以及人脐带间充质干细胞源外泌体(human umbilical cord mesenchymal stem cell derived exosome,huc MSC-Ex)对TRPC6的调控作用。组织免疫荧光检测临床糖尿病足部溃疡(diabetic foot ulcer,DFU)患者创面与创缘组织中TRPC6的表达情况,q RT-PCR和Western blot分别检测晚期糖基化终末产物修饰的牛血清白蛋白(bovine serum albumin modified with advanced glycosylation end products,AGE-BSA)刺激后大鼠真皮成纤维细胞(dermal fibroblasts,DFs)中TRPC6的m RNA和蛋白表达情况;通过用小干扰RNA(small interfering RNA,si RNA)和过表达质粒转染DFs考察TRPC6对DFs Ca²⁺内流、增殖和胶原...     

m6A修饰在植物生长发育和抗逆境胁迫中的功能

真核生物mRNA存在多种甲基化修饰,其中N⁶-腺苷酸甲基化(N⁶-methyladenosine, m⁶A)修饰是最为常见的一种动态内部修饰。m⁶A是指RNA腺嘌呤的第6位氮原子上发生甲基化修饰,它能够动态的被甲基转移酶添加,被去甲基化酶去除,以及被甲基化阅读蛋白识别。近年来,植物m⁶A修饰相关的酶被陆续鉴定,研究发现m⁶A修饰调控植物胚胎发育、茎尖分生组织分化、开花等生长发育过程,在植物抗逆境胁迫响应中也具有重要调控作用。本文就m⁶A修饰相关酶的组成及其在植物生长发育和植物抗逆境胁迫过程中的功能相关研究进展进行综述,并对甘蓝型油菜中m⁶A修饰相关的酶进行了生物信息学分析。     

基于circRNA的m6A修饰对肿瘤及免疫的调控作用

环状RNA(circular RNA,circRNA)是一类由反向剪切形成的单链共价闭合RNA分子，可通过吸附微RNA(microRNA,miRNA),结合RNA结合蛋白(RNA-binding protein, RBP),以及调控基因表达调控多种生命活动。此外，circRNA还能进行翻译活动，并被认为是一种有前景的生物标志物。N⁶-甲基腺嘌呤(N⁶-methyladenosine, m⁶A)为真核生物中广泛存在且最为常见的RNA修饰方式，通过m⁶A甲基转移酶(writers)、m⁶A去甲基化酶(erasers)和m⁶A识别蛋白(readers)3类调控因子发挥功能。近期的研究发现，m⁶A除了能在mRNA中发挥的作用外，对circRNA也具有调控作用。m⁶A修饰可调控circRNA的表达、稳定性、胞质转移、翻译及逃避非特异性免疫，已经被报道可以在直结肠癌、肝癌、非小细胞肺癌、宫颈癌、乳腺癌、骨肉瘤、下咽鳞状细胞癌...     

Cd2+、Al3+作用下蚕豆UDS与微核相关性分析及高等植物UDS技术初探

为探讨金属离子对高等植物非按期DNA合成(UnscheduledDNASythesis,简称UDS)和微核(MCN)的诱导作用、二者之间的关联性以及利用高等植物UDS技术检测环境诱变物的可行性,利用3HTdR前体掺入法研究了Cd²⁺、Al³⁺作用下蚕豆的UDS效应。结果表明,Cd²⁺、Al³⁺均能不同程度地诱导蚕豆UDS和MCN的发生;UDS量与微核率(MCNF)之间呈负相关(r<0),但相关不显着(|r|0.05),且二者间的相关程度在Cd²⁺和Al³⁺两种金属离子作用下没有显着差别(P>0.05);利用高等植物UDS技术检测环境诱变物质,在一定受检物剂量范围内是可靠的,但超过这个剂量范围,UDS技术无法检出.     

Cd2+、Al3+作用下蚕豆UDS与微核相关性分析及高等植物UDS技术初探

为探讨金属离子对高等植物非按期DNA合成(UnscheduledDNASythesis,简称UDS)和微核(MCN)的诱导作用、二者之间的关联性以及利用高等植物UDS技术检测环境诱变物的可行性,利用3HTdR前体掺入法研究了Cd²⁺、Al³⁺作用下蚕豆的UDS效应。结果表明,Cd²⁺、Al³⁺均能不同程度地诱导蚕豆UDS和MCN的发生;UDS量与微核率(MCNF)之间呈负相关(r<0),但相关不显着(|r|0.05),且二者间的相关程度在Cd²⁺和Al³⁺两种金属离子作用下没有显着差别(P>0.05);利用高等植物UDS技术检测环境诱变物质,在一定受检物剂量范围内是可靠的,但超过这个剂量范围,UDS技术无法检出.     

α1-肾上腺素受体对胶原诱导性关节炎小鼠Treg细胞功能的影响*

目的: 利用胶原诱导性关节炎 (CIA) 模型小鼠,探讨去甲肾上腺素 (NE) 及其α1-肾上腺素受体 (AR ) 对CIA小鼠Treg细胞的作用。方法: 雄性DBA/1小鼠 32 只,随机分为对照组 (n=8) 和CIA模型组 (n=24)。II型胶原 (CII) 乳剂100 μl 尾根部注射DBA/1小鼠制备CIA小鼠模型,在初次免疫后第 41 日,用免疫荧光法检测小鼠脾脏中CD4⁺T与α1-AR的共定位情况;用Western blot法检测小鼠踝关节和脾脏中α1-AR的蛋白表达。分离纯化CIA小鼠脾脏中CD4⁺ T细胞,用抗CD3和抗CD28的单克隆抗体刺激CD4⁺T细胞,进行细胞培养,分为未加药组和加药组,加药组用NE或α1-AR激动剂苯肾上腺素 (phenylephrine) 处理细胞,用流式细胞术检测CIA小鼠CD4⁺T细胞中Treg的细胞数;用Western blot法检测CIA小鼠CD4⁺T中转化生长因子-β (TGF-β) 和IL-10的蛋白表达。结果: CD4⁺ T细胞能够表达α1-AR;与对照组相比,CIA小鼠踝关节和脾脏中α1-AR的蛋白表达显著降低(P＜0.01);与未加药的CIA小鼠的CD4⁺ T细胞相比,NE加入后的CIA小鼠CD4⁺ T细胞中Treg细胞的功能显著增强(P＜0.01);α1-AR激动剂phenylephrine加入后的CIA小鼠CD4⁺ T细胞中Treg细胞的功能显著增强(P＜ 0.01)。结论: 激活CIA小鼠CD4⁺ T细胞上的α1-AR可增强Treg细胞的功能,促进CD4⁺ T细胞向Treg细胞方向分化,发挥抗炎作用。     

老年呼吸机相关性肺炎患者肠道菌群特征及其与疾病的相关性

目的 探讨老年呼吸机相关性肺炎(VAP)患者肠道菌群特征及其与疾病的相关性,为该类患者的治疗提供参考。方法 选择2018年1月至2020年1月在该院进行机械通气的患者141例,根据是否发生VAP分为VAP组(n=67)和非VAP组(n=74),同时选择同期在我院进行体检的健康者为对照组(n=50)。采用16S rRNA荧光定量PCR法检测3组研究对象肠道双歧杆菌和大肠埃希菌数量,并计算B/E值。采用流式细胞仪检测T淋巴细胞亚群CD3⁺、CD3⁺CD4⁺、CD3⁺CD8⁺、CD4⁺/CD25⁺、CD8⁺/CD28^-以及CD8⁺/CD28⁺细胞水平。采用改良酶学分光光度法检测血浆D-乳酸水平。采用Pearson相关检验分析VAP组B/E值与免疫功能及血浆D-乳酸的相关性。结果 VAP组患者肠道双歧杆菌数量、B/E值显著低于非VAP组和对照组,大肠埃希菌...     

水稻OsNramp4介导锰离子吸收和转运的功能分析

锰(Mn)是植物生长发育必需的矿质营养元素。水稻天然抗性相关巨噬细胞蛋白(natural resistance-associated macrophage protein, OsNramp)家族有7个成员,其中4个具有Mn²⁺转运活性。OsNramp4已被鉴定为一个铝离子转运蛋白,但尚未报道其是否具有Mn²⁺转运活性。本文利用Mn²⁺吸收突变株Δsmf1进行OsNramp4功能互补实验,分析OsNramp4对Mn²⁺的响应,研究环境Mn²⁺胁迫对敲除突变体nramp4的生长势以及Mn²⁺吸收和转运的影响。结果显示:OsNramp4能互补Δsmf1的Mn²⁺吸收缺陷表型;水稻根部OsNramp4的表达受Mn²⁺的诱导;高Mn²⁺胁迫下, nramp4的长势明显优于野生型对照,突变体地上部Mn²⁺含量显著低于野生型,且根-茎Mn²⁺转运率明显低于野生型...     

Pb2+胁迫对绿球藻(Chlorococcum sp.)的影响研究

研究了不同Pb²⁺浓度(0.1、1、10、50、100、200、400 mg/L)处理对绿球藻(Chlorococcum sp.)生长、形态结构及生理特性的影响。与对照BG11培养的绿球藻比较,Pb²⁺浓度≤50 mg/L条件下培养的绿球藻细胞壁无明显增厚,色素变化不大;而暴露到Pb²⁺浓度>50 mg/L条件下培养,绿球藻细胞壁明显增厚,蛋白核消失。低浓度Pb²⁺(0.1~10 mg/L)对绿球藻生长基本没有影响;浓度在50 mg/L时,绿球藻仍能维持一定的生长速率;但当Pb²⁺浓度≥100 mg/L时,绿球藻的生长受到显著抑制。绿球藻的Chl a+Chl b以及Chl a含量均随培养基中Pb²⁺浓度的升高而逐渐减少。绿球藻净光合作用强度随培养基中Pb²⁺浓度的增大而逐渐降低,Pb²⁺浓度≥100 mg/L时净光合作用强度检测不到;当Pb²⁺浓度<50 mg/L时,绿球藻呼吸作用强度逐渐升高,之后呼吸作用强度逐渐降低。在实验的浓度下,绿球藻的丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性都随培养基中Pb²⁺浓度的升高而逐渐增强;过氧化氢酶(CAT)则随Pb²⁺浓度的增大酶活性先升高后降低。当Pb²⁺浓度≤100 mg/L时,绿球藻对Pb²⁺的去除率都在95%以上;之后逐渐降低,浓度到400 mg/L时仍然达56.7%。结果显示,绿球藻是一种耐受Pb²⁺胁迫的藻类,对铅的去除率也高,可以应用于含铅污水的处理。