酿酒酵母中胆固醇生物合成与优化的研究进展

胆固醇是动物体内积累的主要甾醇化合物,在维持细胞膜功能、合成甾体激素、生产甾体药物中间体等方面具有重要的生物学意义和医学应用价值。传统动物组织提取胆固醇的方法费时费力并存在严重的环境污染问题,而甾醇分子结构的复杂程度也限制了其化学全合成。近些年,人们利用合成生物学方法构建的微生物细胞工厂已成功用于萜类、甾醇类等天然产物的开发与合成。文中综述了胆固醇微生物细胞工厂的研究进展,包括胆固醇生物合成途径的解析、底盘菌株的选择、异源基因元件的挖掘与优化、相关代谢通路的调控等方面,并讨论了当前研究面临的问题,以期为胆固醇的高效生物合成提供参考。     

植物中甾醇糖基转移酶的研究进展

甾醇(sterol)是植物细胞膜结构和天然植物激素的重要组成成分。甾醇糖基转移酶(sterol glycosyltransferases,SGTs)作为糖基转移酶一号家族(GT family 1)较为保守的一支,是一类参与甾醇下游修饰的酶,具有调控植物初期生长发育、信号转导、次生代谢产物合成以及响应生物、非生物胁迫等生物学功能。本文主要综述了SGTs在植物生长调控、生物合成、早期发育研究的进展,最后讨论了甾醇糖基转移酶在工业生产药用活性分子方面的前景和主要限制,旨在为更深入开展甾醇糖基转移酶的研究和应用提供参考。     

线粒体嵴重构及其调控

线粒体是生物体内能量产生的主要场所,具有双层膜结构。线粒体内膜向基质延伸折叠形成嵴,在嵴上规律地排列着呼吸链超复合物等多种蛋白,调控氧化磷酸化和电子传递等重要生命代谢活动,为生物体的生长发育提供能量基础。但嵴的形成、形态调控机制、以及嵴动态调控与其生物学功能的内在联系及分子机理都不是很清楚。本文主要介绍线粒体嵴的结构、形成和重构机制、及相关生理病理功能,以促进对线粒体嵴的认识及探索。     

线粒体蛋白AOX和UCP在植物开花生热中的功能评述

有些植物的花器官能够主动产生大量热能,这种类似于动物的生热行为具有多样的生物学功能,对生热植物的生殖发育至关重要.开花生热及其调控机制的研究已引起研究者的极大关注.红外成像技术的发展为开花生热过程的动态监测和生热组织的精确定位提供了至关重要的技术支撑.交替氧化酶(alternative oxidase, AOX)和解偶联蛋白(uncoupling proteins, UCP)是参与调控植物生热的重要线粒体蛋白.本文综述了AOX和UCP在植物开花生热中的功能及其作用机制相关研究的进展,重点探讨了开花生热过程中AOX和UCP的功能与细胞呼吸代谢活动的关系.此外,最新研究还发现了一些非传统的不依赖于AOX和UCP的线粒体生热途径.在系统梳理开花生热调控机制最新研究进展的基础上,本文展望了将来以线粒体为基本功能单位系统性理解植物开花生热能量供应体系的研究.     

哺乳动物线粒体质量控制的机制

线粒体是真核生物细胞重要的细胞器,不仅通过氧化磷酸化为细胞生命活动提供能量,而且与细胞代谢和胁迫信号的传导、钙离子稳态、活性氧(reactive oxygen species,ROS)产生及细胞凋亡等重要生物过程密切相关。线粒体的质量控制系统对于维持细胞正常生理功能具有重要作用,其功能障碍将导致多种疾病的发生。该文综述了哺乳动物线粒体质量调控的分子机制,为通过调控线粒体质量维持机体健康、降低疾病发生提供理论依据。     

植物TOR激酶响应上游信号的研究进展

雷帕霉素靶蛋白(TOR)是真核生物中高度保守的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶, 能整合营养、能量、生长因子及环境信号, 协调细胞增殖、生长和代谢等过程, 是真核生物生长发育的核心调控因子。近年来, 随着相关研究系统的建立, 植物TOR的功能和机制研究取得了众多突破, 发现其进化上保守的生物学功能及植物中特有的信号通路。该文概述了TOR蛋白复合体的构成, 以及植物TOR响应糖、营养元素(氮、磷和硫)、激素及逆境胁迫信号来调控下游基因转录、蛋白翻译、代谢、细胞自噬和胁迫应答等生物学过程的分子机制, 并提出了植物TOR领域一些亟待解决的科学问题, 以期为全面揭示植物TOR的生物学功能提供参考。     

核辅激活因子PGC-1表达的分子调控机制

过氧化物酶体增殖物激活受体γ辅激活因子1(peroxisomeproliferatoractivatedreceptorγcoactivator1,PGC1)是一种多功能的转录调节因子,其广泛参与线粒体生物合成及能量代谢、糖脂代谢等多条代谢通路调节的特点预示PGC1在现代医学中可能极具应用潜力.其表达量的降低或上调,对于生物体的代谢调节均具有相当的生理或病理意义.本文从转录水平和翻译后水平综述了调控PGC1表达的具体分子机制,重点对转录水平调控PGC1表达的3条信号通路的研究进展及生物学意义进行了探讨.对PGC1表达的分子调控机制中所蕴含的药物靶点应用前景进行了初步展望.     

ABC转运体超家族对胆固醇吸收和血浆植物甾醇水平的调节作用

人们对控制胆固醇吸收和血浆植物甾醇水平的分子基础了解尚少.ABCG5和ABCG8的发现使得理解甾醇吸收的分子基础获得突破.ABCG5和ABCG8主要涉及植物甾醇代谢,而其他基因涉及胆固醇吸收.最近,一种新胆固醇吸收阻止剂（ezetimibe）的问世,给胆固醇吸收和血浆植物甾醇水平基因控制研究提供新的亮点.主要综述胆固醇吸收和血浆植物甾醇水平的基因控制,关注调节它们的共同点和不同点,讨论这一领域的最近发展和展望未来希望.     

线粒体自噬调控机制研究进展

线粒体为细胞正常生命运动提供能量和物质;然而各种因素会导致线粒体损伤,衰老及功能紊乱,它们是细胞潜在的危险因素,必需及时清除,线粒体自噬可以起到这一作用,维持细胞稳态。当细胞处于恶劣环境时,线粒体自噬可通过降解线粒体补充生命必需物质,从而度过危机维持生存。另外线粒体自噬会在某些情况下通过降解正常线粒体来维持线粒体质量和数量的平衡。不同生物中具有不同的线粒体自噬途径和机制,酵母中主要通过Atg32磷酸化调控线粒体自噬;哺乳动物中则存在分别由Parkin-PINK1、Nix、FUNDC1等不同蛋白介导的线粒体自噬调控机制;植物线粒体自噬的研究主要集中在拟南芥,其途径及具体调控机制尚不明确。综述了近年来酵母、动物和植物中线粒体自噬的作用机制及调控因子等方面的研究进展。     

细胞色素P450在植物三萜和甾醇骨架修饰中的功能研究进展

植物三萜类化合物在植物生长发育、抵御逆境胁迫与病虫害、生物间相互作用以及传递信息等方面发挥重要作用,植物甾醇具有重要的药用价值.细胞色素P450单加氧酶(CYP450)是参与植物代谢的最大酶家族,在三萜及甾醇骨架结构多样化及功能化修饰中具有关键作用.到目前为止,研究发现约有80个CYP450参与植物三萜代谢,包括亚家族CYP51H, CYP71A, D, CYP72A, CYP81Q, CYP87D, CYP88D, L, CYP93E, CYP705A, CYP708A和CYP716A, C, E, S, U, Y,它们参与包括特定病原体的化学防御功能和药理活性的三萜及其皂苷类化合物的代谢.亚家族CYP51G, CYP85A, CYP90B-D, CYP710A, CYP724B和CYP734A与甾醇和类固醇激素的生物合成有关.本文针对CYP450基因在三萜及甾醇化合物形成过程中不同位点的修饰功能进行概述,重点探讨了陆地植物CYP450基因11个家族的进化及在双子叶、单子叶植物中五环三萜物质合成过程中的功能.以期为充分利用具有重要价值的抗肿瘤、抗艾滋病的三萜物质的合成生物学的研究及其代谢调控提供进一步的理论依据.     

Investigation of the mechanism of temperature sensitivity of the electroreceptors of ampullae of lorenzini

In experiments on Black Sea skates (Raja clavata), the potential of the receptor epithelium of the ampullae of Lorenzini and spike activity of single nerve fibers connected to them were investigated during electrical and temperature stimulation. Usually the potential within the canal was between 0 and –2 mV, and the input resistance of the ampulla 250–400 k. Heating of the region of the receptor epithelium was accompanied by a negative wave of potential, an increase in input resistance, and inhibition of spike activity. With worsening of the animal's condition the transepithelial potential became positive (up to +10 mV) but the input resistance of the ampulla during stimulation with a positive current was nonlinear in some cases: a regenerative spike of positive polarity appeared in the channel. During heating, the spike response was sometimes reversed in sign. It is suggested that fluctuations of the transepithelial potential and spike responses to temperature stimulation reflect changes in the potential difference on the basal membrane of the receptor cells, which is described by a relationship of the Nernst's or Goldman's equation type.I. P. Pavlov Institute of Physiology, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. I. M. Sechenov, Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. Pacific Institute of Oceanology, Far Eastern Scientific Center, Academy of Sciences of the USSR, Vladivostok. Translated from Neirofiziologiya, Vol. 12, No. 1, pp. 67–74, January–February, 1980.     

Principles of organization and evolution of systems of regulation of functions

Evolution of living organisms is closely connected with evolution of structure of the system of regulations and its mechanisms. The functional ground of regulations is chemical signalization. As early as in unicellular organisms there is a set of signal mechanisms providing their life activity and orientation in space and time. Subsequent evolution of ways of chemical signalization followed the way of development of delivery pathways of chemical signal and development of mechanisms of its regulation. The mechanism of chemical regulation of the signal interaction is discussed by the example of the specialized system of transduction of signal from neuron to neuron, of effect of hormone on the epithelial cell and modulation of this effect. These mechanisms are considered as the most important ways of the fine and precise adaptation of chemical signalization underlying functioning of physiological systems and organs of the living organism