向合成细胞迈进：细胞与计算机的复制过程中的遗传问题

对生命机制的理解预示着人类总有一天能重建细胞。对于生命表征的深入分析显示, 细胞的分裂、繁殖与计算机间的复制非常相似。这要求我们在亚细胞水平上进行分析比较。首先, 细胞必须被看作是一个独立于其遗传物质的机器。在此意义上, 遗传物质在数代间复制, 而机器也可以再生。繁殖是一个可以在子代间累积有用信息的过程, 从大量无用的信息海洋中提取有用信息是一个依赖能量的过程, 并借助能量阻止功能性实体的降解。细菌基因组的分析显示, 核心基因( 即维持必需功能的基因) 负责执行这种类似于棘齿运行的信息累积过程。本文提出, 磷酸化矿物盐类可能是广泛的能量来源。     

细胞自噬与病毒复制

细胞自噬是真核生物中一种高度保守的细胞内容物降解过程,在维持细胞的内环境稳定中起着重要作用。同时,自噬参与固有免疫系统对病原微生物的识别,以帮助吞噬细胞进行有效的吞噬作用并清除细胞内外的病原体。而病毒,尤其是RNA病毒,具有快速进化以应对宿主细胞中的变化的能力,能通过利用或抑制宿主细胞的自噬作用来为自身的复制服务。因此,针对自噬途径的药物筛选和治疗策略越来越成为抗病毒研究的热点。     

细胞自噬与病毒复制

细胞自噬是真核生物中一种高度保守的细胞内容物降解过程,在维持细胞的内环境稳定中起着重要作用。同时,自噬参与固有免疫系统对病原微生物的识别,以帮助吞噬细胞进行有效的吞噬作用并清除细胞内外的病原体。而病毒,尤其是RNA病毒,具有快速进化以应对宿主细胞中的变化的能力,能通过利用或抑制宿主细胞的自噬作用来为自身的复制服务。因此,针对自噬途径的药物筛选和治疗策略越来越成为抗病毒研究的热点。     

HearNPV在生长对数期与平台期宿主细胞中的复制差异分析

使用实时荧光定量PCR技术对HearNPV在生长对数期和平台期HzAM1细胞的复制差异进行分析。结果表明,HzAM1细胞生长对数期的倍增时间为22 h,生长对数期的细胞以S期细胞为主(48.6%),而平台期细胞中以G2/M期细胞为主(72.6%)。在这两种不同状态的细胞中,病毒的复制主要在感染后60 h内完成,在感染后14~20 h,病毒复制倍增时间分别为1.8 h和1.9 h,几乎没有差别。但是感染生长对数期细胞时,吸附侵入细胞内的BV数量、BV释放的数量、最终的病毒产量以及病毒表达的蛋白产量明显高于被病毒感染的生长平台期细胞。如生长对数期细胞内复制合成的病毒DNA总量的25%装配形成BV病毒粒子出芽释放到细胞外,而对于平台期细胞,病毒DNA仅有13%装配形成BV病毒粒子出芽释放到细胞外。病毒感染两种生长状态的细胞,病毒DNA均从感染后7~8 h开始复制,没有明显差别;而生长对数期细胞从被感染后18~20 h释放子代病毒BV,生长平台期细胞则在感染后22~25 h开始释放病毒BV。在感染后30~60 h,在生长对数期被感染的细胞释放BV的速度约为483 copies/cell/h,而平台期细胞约为100 copies/cell/h。最初吸附侵入到生长对数期细胞内的BV粒子数量明显多于侵入到生长平台期细胞内的BV数量。实验证实,生长对数期与平台期的细胞膜的流动性有很大差别,推测健康细胞表面有活性的病毒受体数量可能决定了侵入细胞内的BV的数量。     

FASEB：研究揭示宿主细胞限制艾滋病毒复制新机制

中科院上海巴斯德研究所王建华研究组在最新研究中,揭示了宿主细胞限制艾滋病毒Ⅰ型（HIV-1）复制的新机制。相关研究成果于7月发表在国际期刊《美国实验生物学会联合会会志》（The FASEB Journal）上。     

乙型肝炎病毒体外感染和复制的细胞模型

慢性乙型肝炎病毒(Hepatitis B virus,HBV)感染是严重威胁人类生命健康的世界性公共卫生问题。基于现有抗HBV药物的治疗策略,仅能在极少部分患者中实现慢性乙肝的功能性治愈。发展更为有效的抗HBV药物,需要更加透彻全面地认识各个病毒组分和关键宿主因子在HBV感染和复制生命周期中发挥的功能和机制,并在此基础上发现鉴定新的治疗靶点。支持HBV体外感染和复制的细胞模型,是研究HBV生活史的重要工具,并在治疗新靶点的发现和候选药物功效评估等研究工作中发挥关键作用。本文对支持HBV感染和复制细胞模型的新近研究进展进行梳理分析,并对这些模型的应用特点和局限性、新近研究进展和未来发展方向进行系统阐述和讨论。     

应用反义技术研究DNA聚合酶ε在HeLa细胞DNA复制中的功能

我们应用以义技术,结合Ｌｉｐｏｆｅｃｔｉｎ导入和ＧＰＴ筛选方法,研究了ＤＮＡ聚合酶ε在ＨｅＬａ细胞ＤＮＡ复制过程中的功能,针对ＤＮＡ聚合酶ε和α的反义寡核苷酸都能够专一地抑制ＨｅＬａ细胞的ＤＮＡ合成。首镒直接证明了ＤＮＡ聚合酶ε在哺乳动物细胞的ＤＮＡ复制过程中具有重要作用。．     

HMCES蛋白促进猪流行性腹泻病毒在Vero细胞中的复制

【目的】鉴定能够调控猪流行性腹泻病毒(porcine epidemic diarrhea virus,PEDV)复制的关键宿主蛋白。【方法】利用LC-MS/MS技术结合串联质谱标签(tandem mass tag,TMT)，分析PEDV感染Vero细胞36 h后和未感染组的蛋白组学差异。鉴定筛选了114个显著差异表达蛋白，其中宿主胚胎干细胞特异性5-羟甲基胞嘧啶结合蛋白(5-hydroxymethylcytosine binding,ES cell-specific protein,HMCES)显著上调。进一步构建HMCES真核表达质粒，通过蛋白免疫印迹和实时荧光定量PCR检测过表达HMCES对PEDV复制的影响；合成针对HMCES基因的特异性si RNA，利用Western blotting和RT-q PCR检测si RNA对HMCES表达的干扰效果及HMCES被干扰后对PEDV复制的影响。【结果】过表达HMCES能显著促进PEDV在Vero细胞中复制，并且复制水平随着HMCES的剂量递增呈现剂量依赖式增加；si RNA-341下调内源性HMCES表达进而抑制PEDV复制。【结论】H...     

复制缺陷型痘苗病毒天坛株的细胞生物学特性及复制缺陷机制探究

痘苗病毒减毒株作为基因表达载体,广泛应用于多种疾病的预防和治疗。复制缺陷型痘苗病毒天坛株(Non-replicating Tiantan vaccinia virus,NTV)作为一株高度减毒的痘苗病毒株,其生物学特性和复制缺陷机制还有待研究。探究NTV细胞生物学特性和复制缺陷机制。在不同种属和组织来源的细胞中测定NTV复制能力、细胞嗜性和毒力;Western Blot检测HeLa细胞中的NTV的A17/A27蛋白表达水平,Real-time PCR检测晚期蛋白A17/A27转录水平。NTV在BHK-21、CEF细胞中可有效复制和扩散,而在Vero细胞及人源细胞HeLa、2BS、Hep-2和143TK-中均不能有效复制;在HeLa细胞中,晚期蛋白A17和A27蛋白表达受阻,而转录水平基本不变。NTV是一株复制缺陷型痘苗病毒,在多种细胞中复制和扩散受限;NTV晚期蛋白A17和A27的表达受阻且与蛋白表达转录水平无关,初步判定蛋白表达受阻发生在蛋白翻译阶段。     

复制型HBV转基因小鼠的遗传与繁育研究

本文采用类似系祖建系的方法,对复制型ＨＢＶ转基因小鼠模型的１７、２１、２５三个系列进行了繁育,通过ＰＣＲ和Ｓｏｕｔｈｅｒｎ分子杂交的方法,检测三个系列小鼠尾组织和血清的ＤＮＡ样品,以确定ＨＢＶ基因的整合和复制情况。结果表明,ＨＢＶ基因已稳定地遗传至第五代（Ｆ５）,且各世代小鼠血清中都存在ＨＢＶＤＮＡ,此外,整合阳性小鼠的血清中能测出ＨＢＶＤＮＡ的比率很高,Ｆ１代为９４．４４％（１０２／１０８）,Ｆ２、Ｆ３代为９５．３１％（６１／６４）,故在繁育中可以通过测血清中的ＨＢＶＤＮＡ来确定小鼠是否整合。     

组蛋白修饰在染色质复制过程中的作用

真核生物中的DNA复制,不但要保证DNA编码的基因组信息高保真复制,也要保证染色质结构所蕴含的表观遗传组稳定传递,这个过程对于维持基因组的完整性和稳定性至关重要。时至今日,人们对DNA复制的机制已经有了深入的认识,但是对染色质复制以及表观遗传信息传递的了解才刚刚开始。组蛋白是染色质结构中最主要的蛋白组成部分,其上面丰富的转录后修饰是表观遗传调控的核心方式之一。从最近几年组蛋白的修饰研究进展入手,主要综述在DNA复制过程中组蛋白修饰如何参与染色质复制的调控。     

人细胞端粒DNA复制与长度维持

端粒位于染色体末端,由短的串联重复DNA片段及其结合蛋白组成。端粒在维持基因组稳定性及染色体结构完整性方面发挥着重要作用。端粒DNA由富含G/C的序列构成,包括双链区及G含量高的3'悬垂单链区(G-overhang,G-tail)。端粒DNA能够形成G四联体(G-quadruplex)和T环(T-loop)等高级结构。许多与DNA损伤修复相关的蛋白质参与端粒DNA的复制与端粒结构的维持,并相对于基因组的其他区域,端粒的DNA复制较为特别,从广义上讲,端粒DNA的复制可以包括双链复制(telomere replication),端粒酶复制延伸(telomerase extension)和C链补齐(C-rich fill-in)。端粒双链复制引起的端粒长度缩短是导致人体细胞衰老的重要原因,而端粒酶复制延伸及C链补齐是干细胞及肿瘤细胞维持其端粒长度及持续分裂能力的主要途径。端粒复制及其结构功能研究是生物医学领域的一个重要热点,阐释端粒复制的机理将为疾病预防及治疗等提供新的思路。     

miR-34b调控肠道病毒71型在人横纹肌肉瘤细胞中的复制及机制

【背景】研究发现microRNAs(miRNAs)可以参与调控病毒在宿主细胞内感染和复制的过程。【目的】研究miR-34b对肠道病毒71型(Enterovirus71,EV71)在宿主细胞内的复制及其可能机制。【方法】在人横纹肌肉瘤(Rhabdomyosarcoma,RD)细胞中转染miR-34b mimics和Inhibitor,通过Western blot和Real-time PCR实验检验EV71病毒的复制和表达情况。随后利用双荧光素酶报告系统验证miR-34b与潜在靶点eIF4E的相互作用,并检测miR-34b对RD细胞中eIF4E mRNA表达水平的影响。【结果】miR-34b可以促进病毒在RD细胞中的复制和表达,而miR-34b抑制剂有抑制病毒复制的作用,细胞内miR-34b可以通过作用于靶基因eIF4E调控EV71在宿主细胞中的复制过程。【结论】揭示了miR-34b在EV71病毒复制过程中的调控作用及机制,研究EV71病毒与宿主miRNAs的相互作用机制为进一步阐明EV71病毒感染与复制机理奠定了基础。     

miR373和miR542-5p调控肠道病毒71型在人横纹肌肉瘤细胞中的复制

研究发现microRNAs(miRNAs)可以参与调控病毒在宿主细胞内感染和复制的过程。为了揭示miRNAs是否参与肠道病毒71型(Enterovirus 71,EV71)的感染与复制,研究了miRNAs对EV71病毒在宿主细胞内复制的影响。构建miRNAs靶基因筛选系统,在双荧光素酶报告体系的pMIR载体插入病毒基因,如果插入的基因序列能被细胞内的miRNAs靶向调控,报告基因的表达将发生变化。实验发现EV71病毒5′-UTR基因可能是miRNAs的作用靶标。随后利用miRNAs在线分析软件预测并验证可能作用于5′-UTR基因片段的miRNAs。为了研究miRNAs分子对5′-UTR基因的调控作用是否可以体现在EV71病毒的复制过程中,在人横纹肌肉瘤(Rhabdomyosarcoma,RD)细胞中转染miRNAs mimics,利用Western blotting和real-time PCR实验检验EV71病毒的复制和表达情况。实验结果表明,miR373和miR542-5p可以通过作用于EV71病毒5′-UTR基因从而抑制病毒在RD细胞中的复制和表达。细胞内miR373和miR542-5p可以调控EV71在宿主细胞中的复制过程。研究EV71病毒与宿主miRNAs的相互作用机制为进一步阐明EV71病毒感染与复制机理奠定了基础。     

miR432*调控柯萨奇病毒A16型在人横纹肌肉瘤细胞中的复制

【目的】研究发现microRNAs(miRNAs)可以参与调控病毒在宿主细胞内感染和复制的过程。作者研究了miRNAs对柯萨奇病毒A16型(Coxsackievirus A16,CA16)在宿主细胞内复制的影响。【方法】构建miRNAs靶基因筛选系统,在双荧光素酶报告体系的pMIR载体插入病毒基因,如果插入的基因序列能被细胞内的miRNAs靶向调控,报告基因的表达将发生变化。通过实验,发现CA16病毒5'-UTR基因可能是miRNAs的作用靶标。随后利用miRNAs在线分析软件,预测可能作用于5'-UTR基因片段的miRNAs,检测miRNAs对5'-UTR基因片段的作用。为了研究miRNAs分子对5'-UTR基因的调控作用是否可以体现在CA16病毒的复制过程中,在人横纹肌肉瘤(Rhabdomyosarcoma,RD)细胞中转染miRNAs mimics和inhibitors,利用Western blot和real-time PCR实验检验CA16病毒的复制和表达情况。【结果】实验结果表明,miR432*可以促进病毒在RD细胞中的复制和表达。反之,miR432*inhibitor有抑制病毒复制的作用。【结论】细胞内miR432*可以调控CA16在宿主细胞中的复制过程,本研究首次报导miR432*在CA16病毒复制过程中的调控作用。研究CA16病毒与宿主miRNAs的相互作用机制为进一步阐明CA16病毒感染与复制机理奠定了基础。     

神经胶质瘤细胞ATF5表达水平对HCMV复制的影响

人巨细胞病毒(human cytomegalovirus,HCMV)在神经胶质瘤细胞中的复制水平不一,其机制尚不清楚。本研究通过下调转录激活因子5(ATF5)在神经胶质瘤细胞中的表达,检测HCMV感染神经胶质瘤细胞后病毒复制水平的变化。首先用HCMV AD169(MOI=5)分别感染U87、SY5Y及A172细胞,观察细胞形态变化,分别在24、48、72、96、120 h取各时间点上清液检测病毒滴度;Real-time PCR检测HCMV即刻早期基因(IE2)、早期基因(UL44)、晚期基因(UL99)及ATF5的表达情况;Western-blot检测病毒基因编码蛋白及ATF5表达的情况。结果显示HCMV在U87、SY5Y细胞中复制水平与病毒在A172细胞中复制水平相比,U87、SY5Y细胞组明显高于A172细胞组(P0.05),ATF5表达在U87、SY5Y细胞组与A172细胞组相比,U87、SY5Y细胞组ATF5表达明显高于A172组(P0.05);利用慢病毒介导的RNA干扰技术下调ATF5在U87、SY5Y细胞的表达,用HCMV感染细胞检测病毒基因及蛋白的表达,结果ATF5表达下调可抑制HCMV的复制(P0.05)。以上结果表明,在胶质瘤细胞中下调ATF5表达水平可以抑制HCMV的复制水平。     

细胞治疗的典范：嵌合抗原受体T细胞疗法

嵌合抗原受体T(CAR-T)细胞疗法是一种利用合成受体特异性靶向抗原的过继性细胞疗法(ACT),目前在血液肿瘤的治疗中有极大的临床应用价值。虽然美国食品药品监督管理局(FDA)已经批准两款CAR-T药物上市,但CAR-T疗法在治疗过程中仍然存在一些副作用,如细胞因子释放综合征(CRS)、神经毒性、B细胞功能缺失等。同时,CAR-T疗法在实体瘤治疗中的效果甚微,主要原因是缺乏特异性靶点以及肿瘤微环境对CAR-T细胞功能的抑制等。文中将从CAR的结构设计、临床应用、合成生物学对新型CAR的优化来阐述应用CAR-T细胞疗法治疗肿瘤所面临的挑战及广阔前景。     

miR26a和miR939调控H1N1型流感病毒在MDCK细胞中的复制

摘要：【目的】研究发现microRNAs（miRNAs）可以参与调控病毒在宿主细胞内感染和复制的过程。作者研究了两条miRNAs对H1N1型流感病毒在宿主细胞内复制的影响。【方法】构建miR26a和miR939的高效表达载体,并将这两种表达载体转入MDCK细胞中,24 h后用H1N1型流感病毒感染转染后的MDCK (Madin dardy canine kidney) 细胞,接种72 h后,检测流感病毒的复制情况,研究miR26a和miR939对H1N1型流感病毒在MDCK细胞内复制的影响。【结果】实验结果表明,miRNAs的表达载体可以在细胞内高效表达miRNAs,不同的miRNAs对流感病毒在MDCK细胞中复制的调控作用不同, miR26a可以有效抑制流感病毒在MDCK细胞中的复制,而miR939则促进流感病毒在MDCK细胞中的复制的作用。【结论】细胞内miRNAs可以调控H1N1型流感病毒在宿主细胞中的复制过程,本文首次报导miR26a和miR939在流感病毒复制过程中的调控作用。     

基于细胞亚群调控提升生物合成效率的研究进展

采用合成生物学与代谢工程技术设计与构建微生物细胞工厂是实现化学品绿色生物制造的重要方法。微生物发酵过程中低产细胞亚群和非生产细胞亚群由于代谢负担轻,更加具有生长优势,会降低产物合成的综合效率。目前,基于响应产物浓度的生物传感器,偶联产物合成与生长的细胞亚群调控系统有助于解决这个问题。综述了细胞亚群调控系统设计和构建的常用方法,重点讨论了目前细胞亚群调控系统存在的问题及其解决策略。