工业蛋白质理性设计与应用

作为合成生物学与绿色生物制造等领域的底层核心技术,蛋白理性设计可有效解决天然功能元件性能不足等共性挑战,创制高性能人工酶元件。值此天津工业生物研究所(Tianjin Institute of Industrial Biotechnology, TIB)创立10周年之际,文中回顾了研究所在工业蛋白理性设计领域的系列重要工作进展。从酶设计方法学研究、新酶反应设计到生物催化应用等方面进行了分析讨论,并展望了本领域未来发展方向。望借此搭建学术界和产业界与酶理性设计的桥梁,促进新技术、新策略的开发应用,加速融合人工酶的基础研究与产业应用,推动我国生物制造领域的科技创新升级。     

纳米递送系统线粒体靶向策略在肿瘤诊疗中的应用

肿瘤是危害人类健康的重大疾病之一。目前用于肿瘤治疗的方法有手术治疗、化学药物治疗、放射治疗等。然而,传统的治疗方法存在治疗效果不佳、易引发多药耐药、毒副作用大等缺点,仍需进一步探索新的肿瘤治疗靶点和策略。线粒体作为细胞的能量转换器,被认为是肿瘤、心血管和神经性疾病新药设计的最重要靶点之一。纳米药物递送载体具有易被主动靶向基团修饰的特点,可实现细胞乃至细胞器的精准靶向给药。本文从抑制肿瘤细胞增殖、促进肿瘤细胞凋亡、抑制肿瘤复发与转移、诱导细胞自噬等方面综述了线粒体靶向纳米载体在肿瘤诊疗中的应用。     

人NFE2基因上游增强子lncRNA调控NFE2基因转录和K562细胞增殖

目的 转录因子NFE2的异常表达在许多骨髓增殖性肿瘤患者中被观察到,然而造成这种异常的转录调控机制尚不明确,本研究旨在探究参与NFE2转录调控的元件和分子机制。方法 首先通过公共数据库中ChIP-seq数据和ATAC-seq数据预测NFE2基因的潜在增强子元件,并通过双荧光素酶报告实验进行体外验证。随后,通过PRO-seq和GRO-seq数据结合RACE技术克隆这些增强子RNA转录本,经在线编码潜能预测工具分析认为其为lncRNA,通过RT-qPCR检测该lncRNA在不同白血病细胞系中和这些细胞诱导分化前后的表达变化及其亚细胞定位。最后,通过慢病毒系统在K562细胞中过表达和敲降该lncRNA以探究其功能。结果 鉴定出调控NFE2转录的3个增强子元件,分别位于NFE2转录起始位点-3.6k,-6.2k和+6.3k区域,这些元件插入NFE2启动子上游均能增强下游萤火虫荧光素酶的表达。克隆出-3.6k增强子负链方向的转录本,将其鉴定为-3.6k-lncRNA。本研究发现,该lncRNA在K562、U937和HL-60这3种白血病细胞系中均有一定程度的表达,且均定位于细胞核内。当该lncRNA在K562细胞中过表达,NFE2水平随之提高,细胞增殖和细胞迁移能力受到抑制;当其被敲降时,NFE2水平相应降低而K562细胞增殖能力随之升高。结论 本文鉴定了调控人NFE2基因转录的3个增强子元件和一条增强子lncRNA转录本,并验证了该lncRNA对NFE2转录的正调控作用以及对K562细胞增殖能力具有抑制作用。     

番茄抗病基因Cf9的3′UTR区含有内含子序列

从番茄（ＬｙｃｏｐｅｒｓｉｃｏｎｅｓｃｕｌｅｎｔｕｍＭｉｌ．）抗病品种“中杂９号”基因组ＤＮＡ中扩增并克隆了番茄抗叶霉病基因Ｃｆ９。序列分析结果表明,该基因全长２７５１ｂｐ,含有一个编码８６３个氨基酸的开放阅读框架。在该基因的３′ＵＴＲ区发现了一段未曾报道的内含子序列,长１１５ｂｐ,它所处的位置与番茄另一个抗叶霉病基因Ｃｆ２内含子的位置相似,其５′和３′边界序列为一重复序列,ＴＣＣＡＧＧ（Ｔ）ＡＴＴＣ,并与Ｃｆ２基因内含子边界序列高度同源。与已报道的Ｃｆ９的ｃＤＮＡ序列相比,它的第３７１位的核苷酸Ｔ突变成了Ｃ,从而使其编码蛋白的ＬＲＲ区第１２１位的亮氨酸突变为脯氨酸。     

一种新的以细胞表面受体为靶向的基因导入系统

鉴于胰岛素样生长因子Ⅰ号及Ⅱ号的受体 (IGFⅠR ,IGFⅡR)在人原发性肝癌中过量表达 ,以及表皮细胞生长因子受体 (EGFR)在多种人恶性肿瘤过量表达 ,设计和合成了针对IGFⅠR及IGFⅡR的 1 4肽E5和针对EGFR的 1 6肽GE7,以及流感病毒血凝素功能域 2 0肽HA2 0作为内吞小体释放寡肽 (Endosomereleasingoligopeptide,EOP) ,将它们分别与多聚阳离子多肽 (Polycationic polypeptide ,PCP)———多聚赖氨酸 (Polylysine ,PL)或鱼精蛋白 (Protamine,PA)共价连接 ,藉静电效应与DNA形成一个复合体 (E5 PCP/DNA/PCP HA2 0 ,GE7 PCP/DNA/PCP HA2 0 ) ,即构建的新的受体介导的靶向性非病毒型基因导入系统 .体内、外实验结果表明它们相对靶向且高效地将外源基因导入人恶性肿瘤细胞并得到预期表达     

胸腺五肽显著增强干扰素在抗病毒治程中的特异性CTL效应

目的:探究在e抗原(HBe Ag)阳性的慢性乙型肝炎患者采用聚乙二醇干扰素-2a(peg-2a)联合核苷类药物治疗过程中,加用胸腺五肽对细胞免疫应答的影响。方法:选择采用聚乙二醇干扰素α-2a联合核苷类药物(拉米夫定+阿德福韦酯)治疗48周,HBe Ag仍为阳性,且HLA-A2阳性的慢性乙型肝炎患者18例,分为两组。一组原方案延长联合治疗作为对照,另一组在原方案基础上再加用胸腺五肽治疗(10 mg/次,2次/周,共24周)治疗,所有病人均治疗至96周。并做体外HBV特异性细胞毒T淋巴细胞(HBV specific CTL)培养增殖,通过Elispot技术分析其分泌细胞因子(肿瘤坏死因子-α,干扰素-γ,白介素-10)的功能。结果:HBe Ag转阴率,治疗96周时联合胸腺五肽组为44.4%(4/9),原方案对照组为22.2%(2/9)。HBs Ag滴度,48周时,HBs Ag为4571±3772 IU/m:;96周时,联合胸腺五肽组为1962±2869 IU/m L,转阴1人,原方案对照组为3490±3124 IU/m L,P=0.093。HBV特异性CTL培养增殖,96周时联合胸腺五肽组高于原方案对照组,且联合胸腺五肽组TNF-的分泌也高于原方案对照组,P0.05。结论:胸腺五肽显著增强干扰素抗病毒治疗过程中的特异性CTL效应。     

TURP联合经尿道膀胱颈切开术治疗小体积前列腺增生所致膀胱出口梗阻的疗效分析

目的:探讨经尿道前列腺电切术(TURP)联合经尿道膀胱颈切开术(TUIBN)治疗小体积前列腺增生(BPH)所致膀胱出口梗阻的疗效。方法:选择2009年1月~2013年12月我院收治的小体积BPH患者,其中单纯经尿道前列腺电切术(TURP组)48例,经尿道前列腺电切术联合经尿道膀胱颈切开术(TURP+TUIBN组)48例。比较两组的术前、术后国际前列腺症状评分(IPSS)、残余尿量(PVR)、最大尿流率(Qmax)等,以及术后并发症的发生情况。结果:TURP+TUIBN组术中出血量较TURP组明显增多(P0.05),两组手术时间、组织切除质量比较,差异均无统计学意义(P0.05);与TURP组比较,TURP+TUIBN组术后6个月IPSS评分、PVR明显下降,Qmax、膀胱压力明显上升(P0.05);TURP+TUIBN组并发症发生率为4.2%,显著低于TURP组16.7%(P0.05)。结论:TURP+TUIBN治疗小体积前BPH所致膀胱出口梗阻,可彻底切除增生腺体,消除小体积BPH的各种梗阻因素,减少术后膀胱颈挛缩的发生。     

食用菌厉眼蕈蚊Lycoriella ingenua在温度逆境下的存活率

以食用菌重要害虫-厉眼蕈蚊属的Lycoriella ingenua为研究对象,研究了不同逆境温度下各虫态存活率的差异。结果表明温度对不同虫态存活率的影响存在显著性差异。成虫和蛹对高温具有一定适应性,卵对高温的适应性最低但具有一定的低温耐受力。在35-40℃高温下,相同暴露时间,各虫态的存活率随温度的升高而降低,但成虫的存活率均高于其它虫态。38℃下全部死亡的暴露时间分别为:成虫48 h,蛹24 h,幼虫12 h,卵2h。在40℃达到全部死亡的暴露时间分别为:成虫24 h、蛹12 h、卵和幼虫0.5 h。低温处理下,各虫态随着暴露时间的延长存活率逐渐降低。5℃低温下,相同暴露时间,成虫存活率均高于其它虫态,但在0℃低温下暴露24 h后全部死亡,显著高于其它虫态;幼虫在低温下取食活动减弱,5℃下暴露24 h后停止取食,相同暴露时间下随着温度的降低存活率下降;蛹对0℃的耐受力高于成虫和幼虫,暴露4 h后可以正常羽化,48 h后全部死亡;卵对短时间的低温具有一定耐受力,但随着暴露时间的延长存活率降低幅度大。     

安徽省花生田3种常见金龟子灯诱种群数量动态分析

2009-2011年连续3年利用频振式杀虫灯调查安徽省花生田3种常见金龟子成虫的种群动态,结果表明:2009-2011年3种金龟子灯诱总数整体呈下降趋势,且诱捕量为铜绿丽金龟暗黑鳃金龟华北大黑鳃金龟。华北大黑鳃金龟趋光性差,灯诱量低;暗黑鳃金龟和铜绿丽金龟初见日一般为5月中下旬,高峰期为6月中旬,但暗黑鳃金龟比铜绿丽金龟一般晚7-10 d。金龟子出土与气候关系密切,当平均气温上升至20℃-25℃持续数日并保持上升的过程中,暗黑鳃金龟和铜绿丽金龟诱捕量增大,但性比未呈现规律性差异。     

High Mean Water Vapour Pressure Promotes the Transmission of Bacillary Dysentery

Bacillary dysentery is an infectious disease caused by Shigella dysenteriae, which has a seasonal distribution. External environmental factors, including climate, play a significant role in its transmission. This paper identifies climate-related risk factors and their role in bacillary dysentery transmission. Harbin, in northeast China, with a temperate climate, and Quzhou, in southern China, with a subtropical climate, are chosen as the study locations. The least absolute shrinkage and selectionator operator is applied to select relevant climate factors involved in the transmission of bacillary dysentery. Based on the selected relevant climate factors and incidence rates, an AutoRegressive Integrated Moving Average (ARIMA) model is established successfully as a time series prediction model. The numerical results demonstrate that the mean water vapour pressure over the previous month results in a high relative risk for bacillary dysentery transmission in both cities, and the ARIMA model can successfully perform such a prediction. These results provide better explanations for the relationship between climate factors and bacillary dysentery transmission than those put forth in other studies that use only correlation coefficients or fitting models. The findings in this paper demonstrate that the mean water vapour pressure over the previous month is an important predictor for the transmission of bacillary dysentery.