铁科学(Ferrology):充满魅力的新型交叉学科

铁是地球含量最为丰富的元素,为微生物、植物、动物和人类等生命体所必需,对生命维护至关重要;铁离子介导的氧化压力是生命起源的原始动力.铁是血红蛋白、过氧化氢酶和过氧化物酶等众多关键蛋白和酶的活性成分.铁离子是氧化还原体系不可缺少的因子,在新陈代谢、生物催化、呼吸链电子传递、氧气运输、能量维持、免疫调控等方面都发挥重要作用.铁不仅是生命延续的必需元素,也是细胞程序性坏死-铁死亡的必要组分.铁稳态失衡是贫血、血色病、肿瘤、心脑血管疾病、糖尿病等众多疾病发生的关键病因.靶向调控铁离子稳态已成为防治众多重大疾病的有效策略,并有临床新药广泛使用.随着科学与技术的迅猛发展,铁离子对生命与健康的意义远比人类预测的更深远和复杂.近年铁死亡被广泛持续关注,成为全球生命医学十大热点之一.铁死亡和铁代谢的科学研究范式呈现出交叉性、多样化、多领域及集成式发展态势.因此,我们提出“铁科学(Ferrology)”,它是一门以铁元素为生命核心要素的新兴交叉新学科.该学科体系主要探索铁离子驱动生命起源及生命全过程的科学规律,并系统性研究涵盖铁离子从“分子-细胞-个体-群体”多层次到“全生命周期、多维度、跨物种间”个性及...     

基于质谱技术的肺癌代谢标志物筛选研究进展

肺癌早期诊断可显著改善患者预后,提高患者生存率。肺癌发生发展进程伴随机体代谢物变化,因此通过对体内代谢通路的全面检测,进而结合生物信息学工具分析代谢应答变化,可高效筛选肺癌相关代谢标志物,有助肺癌早期发现。近年来已开发多种代谢检测技术用于肺癌代谢标志物筛选,其中质谱技术在检测的灵敏度、特异性、分析速度、多指标平行检测等方面展现出显著优势,因此在癌症诊断、疾病监测和治疗等领域有重要地位。该文概述了质谱技术方法在肺癌临床诊疗应用中的最新研究进展,并对应用质谱方法学研究生物标志物的前景进行了系统性展望。通过对近期研究的深入了解,预期将进一步理解肺癌代谢特征,为肺癌早期诊断和治疗提供精准评估技术手段。     

高原低氧胁迫对小鼠肝脏功能及基因表达的影响

低氧作为青藏高原最为特殊的环境因素之一,对高原动物的适应进化产生了深刻的影响。持续的低氧暴露会损伤肝脏功能,引起动物机体代谢紊乱,但连续低氧处理对子代肝脏的影响仍缺乏相关研究。本研究将成年小鼠转移至高原低氧环境(海拔3 220 m)饲养并繁殖,以常氧条件下饲养小鼠为对照,统计低氧处理小鼠(低氧第0代)及其子代(低氧第1～5代)生长数据,发现长期低氧暴露导致小鼠肝脏比重增加,肝细胞肿胀,肝索间红细胞浸润,并且子一代小鼠肝小叶出现脂肪变性。血液生化指标显示,相比于对照组(常氧第0代),低氧第0代和低氧第1代的谷丙转氨酶和谷草转氨酶水平显著上升(P <0.05);血清白蛋白、球蛋白、总胆红素和总胆固醇水平在低氧第0代中下降,低氧第1代中上升(P <0.05)。空腹注射葡萄糖和胰岛素后低氧组小鼠的葡萄糖耐受能力和胰岛素敏感性显著减弱(P <0.05)。常氧第0代、低氧第0代及低氧第1代肝脏RNA-seq分析发现,低氧第0代和低氧第1代共有的459个差异基因显著富集在MAPK、细胞凋亡、脂质代谢和内质网等信号通路。本研究发现低氧胁迫对子代小鼠肝脏具有重要影响,此结果对肝脏低氧生...     

恩诺沙星在罗氏沼虾体内的药物代谢动力学

应用反相高效液相色谱法(RP-HPLC)研究了恩诺沙星在罗氏沼虾(Macrobrachiumrosenbergii)体内的药物代谢动力学。实验结果表明,恩诺沙星在血淋巴、肝胰腺、肌肉中的平均回收率分别为86.54%±2.39%、85.43%±2.75%、95.01%±1.99%,其代谢产物环丙沙星在血淋巴、肝胰腺、肌肉中的平均回收率分别为94.34%±8.30%、75.17%±5.42%、80.42%±1.67%;恩诺沙星及其代谢产物环丙沙星在三种组织中的平均日内精密度分别为3.39%±0.53%和3.92%±1.24%,而日间精密度分别为5.11%±1.73%和5.28%±2.10%。恩诺沙星、环丙沙星的最低检测限分别为0.02μg/ml和0.01μg/ml。罗氏沼虾以10mg/kg虾体重剂量单次肌肉注射给药后,血液中药物浓度即刻达到峰值,并迅速向组织中分布。实验数据经MCPKP药动学软件分析,恩诺沙星在血淋巴中的主要药物代谢动力学参数为:t1/2α为0.581h、t1/2β为69.315h、Vd/F为7.230L/kg、CL/F为0.035L/h.kg、K12为0.01/h、K21为0.005/h、AUC为291.898μg/ml.h、Tmax为0.083h、Cmax为6.293μg/ml;恩诺沙星在肝胰腺、肌肉组织中主要药动学参数:t1/2α为1.941h、0.000h;t1/2β为70.732h、59.456h;AUC为308.07μg/ml.h、217.039μg/ml.h。三种组织中均能检测到恩诺沙星的活性代谢产物环丙沙星,但含量均处于较低水平,药物浓度-时间数据经MCPKP药动学软件处理后,不能用开放性一室模型或二室模型拟合。     

拟南芥花粉管与柱头互作的乙醇代谢耦合模型

依据拟南芥公开的代谢途径数据库,构建了基于酶与酶的拟南芥代谢网络模型。利用拟南芥花粉管与柱头互作过程中的转录组数据,挖掘出花粉管与柱头在互作过程中的特异表达基因,进一步将特异表达的酶基因匹配到已构建的拟南芥代谢网络中,根据网络拓扑模型中的节点(酶)之间的共表达关联性,最后给出了一个拟南芥花粉管与柱头互作的乙醇代谢耦合模型。     

rVvhA功能模序膜成孔的预测及细胞毒作用机制分析

利用生物信息学预测rVvhA的141-335位氨基酸片段有膜成孔模序。基因克隆表达得到95%以上纯度的rMpf,电子透射电镜观察其能够抑制Hela细胞生长且呈剂量依赖性,即0.8,1.6,2.4μg/mL rMpf作用8 h后,细胞和线粒体形态均发生凋亡和坏死改变,细胞内活性氧产生明显,线粒体膜电位下降,mPTP荧光检测膜通道孔活性增强。以上结果表明,rMpf具有诱导Hela细胞损伤的生物学活性,可通过改变膜通透性引起细胞凋亡。     

不同含水量的豌豆种子萌发时物质动员及代谢研究

不同含水量的豌豆种子在饱和水蒸气中保持7d过程中,含水量低于萌动临界含水量时,子叶中贮藏蛋白质和淀粉的动员不能启动;含水量达到或超过萌动临界含水量,贮藏物质的动员被启动,豌启种子萌动后,子叶中蛋白质和淀动员程度与种子含水量呈正相关,前3d物质动员的程度比后4d强烈得多,因此,含水量是豌豆种子萌发时物质动员的启动因子和调节因子,同时,豌豆种子的含水量直接影响胚轴的生长状况。     

外切体研究进展

外切体是酿酒酵母中鉴定的一个保守复合体,具有3′外切核酸酶的活性.10个核心亚基,除Csl4p/Ski4p外,在体外都具有3′外切核酸酶的活性.外切体在多种RNA的代谢中起重要作用.外切体普遍存在于真核生物中,并与真核基因的表达调控密切相关.     

代谢网络定量分析研究进展

综述了代谢工程中代谢控制分析、代谢通量分析、生化系统理论、途径分析、控制论模型等定量分析方法的基本理论,以实例说明了这些方法的应用,并对代谢分析方法的发展进行了展望。