酵母细胞自然衰老分子作用机理的研究进展

衰老是任何生物都无法避免的生理现象,它由多种因素引起,其过程极其复杂.酵母细胞是目前衰老研究领域公认的模式生物,一系列影响衰老的分子作用机理及调控因素的发现均源自于对酵母细胞的研究.自然衰老是酵母细胞的衰老模式之一,由于该衰老过程与其他高等真核细胞(特别是哺乳动物细胞)极为相似,近年来受到广泛关注.全面比较酵母细胞衰老的两种模式,详细介绍自然衰老过程中分子作用机理的研究进展,重点阐述其复杂的自然寿命调控通路,包括卡路里限制以及药物添加对Ras/PKA、Sch9、Tor等营养依赖型调控通路的影响,并展望未来该领域需要解决的重要科学问题,为全面深入了解高等生物,特别是人类自身的衰老机理提供参考.     

耐高温耐酸稳定假密环菌(Armillariella tabescens) MAN47β-甘露聚糖酶体外分子定向进化

从已经建立的易错PCR初级突变文库中筛选得到的16个兼具耐酸、高温稳定、高酶活力的克隆出发,将其作为DNA shuffling的亲本基因,利用DNA shuffling技术,结合易化筛选和96微孔板通量筛选的方法获得耐酸、高温稳定的克隆。并且,对筛选出来的耐酸高温稳定的突变子进行测序分析和同源建模,比较分析β-甘露聚糖酶突变基因序列的生物学信息。经过两轮DNAshuffling,最终筛选得到一个耐酸高温稳定突变体1108,其在90℃时酶活力还能维持在70%;在pH 3.0时酶活力维持在70%;在高温80℃和pH 4.0的条件下,酶活力是野生型的10倍;常规条件下(pH 6.0,40℃),酶活力是野生型酶的5倍。序列比对发现耐酸、高温稳定突变体1108有三个碱基发生了改变(T289A、A535T、T1085C),导致相应的氨基酸发生了改变(Ser97Thr、Val362Ala、Ile179Leu)。根据同源建模结果和氨基酸性质研究发现,突变位点位于催化中心附近,推测第97位的突变与酶的耐酸性和活性有关,第179位和第362位的突变与酶的高温稳定性有关。实验结果为进一步了解β-甘露聚糖酶MAN47的结构与功能之间的关系提供有用参考。     

蓝氏贾第虫无义mRNA的降解

无义介导的mRNA降解途径（nonsense-mediated mRNA decay,NMD）作为细胞内的一种重要的mRNA质量监控机制,可以降解含有提前终止密码子（premature termination codon,PTC）的异常转录本,从而避免截短蛋白质对细胞的毒害,但其详细的分子机制有待进一步阐释。蓝氏贾第虫（Giardia lamblia)作为一种寄生性单细胞原生动物,进化地位特殊,对其NMD途径的研究有利于阐明基因表达调控的分子和进化机制。本研究通过酵母双杂交及体外pull-down实验分析了贾第虫NMD途径因子上游移码蛋白1(Giardia lamblia up-frameshift 1,GlUPF1)、贾第虫RNA结合蛋白（Giardia lamblia HRP1, GlHRP1）、贾第虫核糖核酸外切酶（Giardia lamblia Ski7p,GlSki7p、Giardia lamblia XRN1,GlXRN1）之间的相互作用关系。结果表明,GlUPF1全长与GlHRP1、GlXRN1(1~500 aa)、GlSki7p间均可发生相互作用。而且GlUPF1的CH结构域和C端结构域分别与GlHRP1、GlXRN1（1~500 aa）、GlSki7p相互作用。说明GlUPF1在贾第虫NMD途径中作为招募平台,在无义mRNA识别和降解过程中发挥重要作用。为此,结合本实验室之前的研究结果,我们提出原生动物贾第虫的NMD途径：在提前终止密码子处SURF(SMG1-UPF1-eRF1-eRF3)复合物形成后,GlUPF1被磷脂酰肌醇3-激酶(suppressor with morphogenetic effect on genitalia 1,SMG1)磷酸化修饰, NMD途径激活,随后GlUPF1与HRP1相互作用,将转录本标记为NMD底物;GlUPF1进而招募下游贾第虫5′-3′核糖核酸降解酶GlXRN1、贾第虫3′-5′ 核糖核酸降解因子GlSki7p,最终降解靶标mRNA。     

基于盐分梯度的荒漠植物多样性与群落、种间联接响应

土壤盐分是影响干旱区荒漠植物群落动态的决定因素之一。基于样方调查和不同土壤盐分梯度下植物多样性指数及群落与种间关联的计算结果,分析干旱区荒漠群落植物多样性、群落联接性和种间关联对土壤盐分梯度的响应动态。结果表明,在土壤盐含量为0.03%-0.55% (S1)、0.61%-1.24% (S2)和1.41%-1.79% (S3)的盐分梯度上,(1)随土壤盐含量升高,群落生活型结构改变,草本比例减少,乔木比例增加;(2)植物多样性指数随土壤盐分增加而下降,低盐分梯度下,二者极显著正相关(P<0.01),中盐梯度下二者间呈部分显著负相关(P<0.05),高盐梯度下则转为以正相关为主(P>0.05);(3)群落联接性随土壤盐分梯度转变,在0.61%-1.24%的中度盐含量时正联接性最强(VR=1.89),高盐度含量下群落转为不显著的负联接,稳定性降低;(4)沿盐分升高梯度,种间的负相关种对数增加,正相关种对数减少,种间关联(相关)强度提高,正负相关种对比(PNR)与多样性指数呈显著正相关(P<0.05)。综上可知,干旱区荒漠植物多样性在土壤盐含量达到1.41%-1.79%水平时总体显著降低;土壤盐分水平显著影响植物群落和种间联接性,种间互利性随盐分梯度增加下降,物种趋于独立分布,并最终导致荒漠植物多样性降低。     

浮游细菌群落变化对锥状斯氏藻藻华的影响

目的:本实验以大亚湾原发性锥状斯氏藻为例,采集野外样品,分析藻华不同时期主要菌群的结构和环境样品的硫化物与赋存形态。方法:应用末端限制性片段长度多态性技术和主成分分析方法,分析藻华发生过程中浮游细菌群落相似程度的情况,得到差异显著的浮游细菌类群。选出代表类群的样品进行16S r DNA高变区测序,获取浮游细菌的分类结果及相对丰度。采用Pearson相关性分析浮游细菌、藻、硫化物两两间的相互关系。结果:早期藻华以Enterobacteriaceae为主导,各优势菌群(Enterobacteriaceae:Alteromonadaceae:Rhodobacteraceae)的比例约为8:1:21,硫元素主要以DMS形式存在;而后期Alteromonadaceae成为优势物种,各优势菌群的比例转变为3:5:25,硫的赋存形态由DMS转变为DMSO;Rhodobacteraceae在藻华的前期与后期均以优势种存在。本实验还发现藻华不同时期4种与藻呈正向相关的细菌,以及8种对藻起负向调节作用的细菌,它们在藻华生消的过程中扮演着不同的角色。结论:菌群的组成性改变与藻华生消具有一定的相关性,并对藻类的硫代谢产生影响。结果的获得有助于认识藻华微生物学过程中硫代谢的生态学功能,拓展锥状斯氏藻藻华的理论认识。     

长学制医学微生物学实验教学体系构建

针对目前医学微生物学实验教学中的突出问题,从实验内容和实验教学手段等方面入手,探索建立一整套适用于七年制及长学制学生的实验课程教学体系,体现创新教育教学的理念.     

基于CRISPR/Cas9基因编辑技术的本科教学实验体系的创建与实践

CRISPR/Cas9是新兴的基因编辑技术,在生命科学研究中发挥着重要的作用。将它引入本科生的实验教学,使本科生了解这项前沿科研技术很有意义。我们创建了一个基于CRISPR/ Cas9技术的本科教学实验体系。该实验体系侧重CRISPR/Cas9技术在哺乳动物细胞中的应用,选用一株基因组上被插入mCherry基因的小鼠胚胎成纤维细胞为实验材料,命名为STO-82。首先设计靶向mCherry的sgRNA,构建CRISPR-Cas9/sgRNA共表达质粒。经测序验证无误后,转染到STO-82细胞。采用流式细胞仪分析检测mCherry阴性和阳性两群细胞,分选出阴性单细胞并扩大培养。最后用测序检验单克隆细胞中靶标DNA序列的编辑情况。结果显示,靶位点有插入或缺失突变,说明体系创建成功。该实验体系将sgRNA设计、CRISPR-Cas9/sgRNA共表达质粒的构建、细胞转染、单细胞分选、单克隆细胞培养、测序序列分析等内容融合为一个综合实验,用于高年级本科生的实验教学。根据实际情况,将教学实践内容分解分块教学,也可以做完整性项目教学。本教学实践采用10人左右的小班分块教学,2人一组,经过3个班（共13组）的实践,绝大部分学生都能完成实验,得到预期结果。通过这个实验,学生加深了对CRISPR/Cas9技术的原理和实验流程的理解,锻炼了实验操作能力和严谨的科研思维,也使学生对该技术的医疗应用风险有了一些认识。     

椰心叶甲天敌垫跗螋的生物学研究

垫跗螋Chelisoches morio (Fabricius)是入侵害虫椰心叶甲Brontispa longissima (Gestro)的一种本地天敌.为了了解垫跗螋的生物学习性和控害潜能,本文对垫跗螋的形态特征、生长发育、重要生物学习性以及对椰心叶甲的捕食选择性和捕食量进行了观察研究.垫跗螋雌成虫将产的卵堆积在一起,抱孵在体下,且不时用口器翻动重排卵,受到惊扰时会吃掉卵,甚至初孵的若虫.在室温条件下(20±2)℃,以椰心叶甲2龄幼虫为食料,垫跗螋从卵至成虫的平均发育历期为(107.9±15.2)d;平均每头雌虫产卵量为(138.7±59.5)粒;垫跗螋成虫对椰心叶甲2龄幼虫的日平均捕食量为(6.7±1.1)头.寄主龄期选择性实验表明,垫跗螋成虫和4龄若虫喜欢取食椰心叶甲的2龄幼虫;3龄和2龄若虫喜欢取食椰心叶甲的1龄幼虫.     

外泌体在病毒感染诊断和治疗中的作用研究 *

外泌体是多泡体与细胞质膜融合后释放的细胞外囊泡.它们携带有源自分泌细胞的功能性蛋白质,脂质和核酸,能够介导细胞间通信,并在生物体的致病过程中发挥重要作用.当前,对外泌体在病毒感染中的作用机制研究,以及外泌体作为病毒感染诊断和治疗的潜在标志物研究仍处于初级阶段.首先阐述了外泌体的组成和生物学发生机制;然后重点阐述了外泌体在病毒感染中的作用机制,尤其是其在免疫调节中的作用;最后探讨了外泌体作为病毒感染诊断和治疗的潜在标志物的可能性及其应用前景.     

非小细胞肺癌脑转移瘤综合治疗的预后影响因素分析

目的:研究综合治疗的非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)脑转移瘤患者生存预后影响因素,为NSCLC脑转移瘤的治疗提供更多的参考依据。方法:收集83例诊断为NSCLC脑转移瘤的患者进行回顾性研究,随访后建立临床资料数据库,采用单因素分析及Cox回归模型分析不同因素对非小细胞肺癌脑转移瘤患者生存期的影响。结果:患者中位生存期为11个月,6月、12月、18月的生存率分别为79.0%、32.7%、19.4%。经单因素和多因素分析结果显示脑转移瘤的病理类型、原发灶控制情况、治疗方式、靶向治疗是NSCLC脑转移生存的独立影响预后因素。单发转移瘤中,手术联合全脑放疗(Whole brain radiotherapy,WBRT)与手术相比风险率(hazard rate,HR)为0.645(P>0.05),说明联合方式并没有在生存中获益。多发转移瘤中,手术与WBRT相结合与单纯手术对比HR=0.297(P<0.05),有统计学意义。结论:病理类型为非腺癌,原发灶未得到控制,治疗方式不当以及未应用靶向治疗是NSCLC脑转移瘤的独立危险因素。对于单发脑转移瘤患者的局部治疗,单独手术治疗可能具有更高的优势;对于多发脑转移瘤患者的局部治疗,手术与WBRT联合可能具有更多的生存获益。