微生物镉解毒机制及微生物-植物互作修复研究进展

镉(cadmium,Cd)是引起粮食减产的主要金属之一,具有高溶解性及高迁移性,易被植物吸收和积累。微生物长期在镉胁迫的条件下进化出一系列的镉解毒机制。微生物对镉的解毒包括抑制Cd(Ⅱ)的进入、促进Cd(Ⅱ)的外排,以及将进入胞内的Cd(Ⅱ)进行“扣押”。微生物的Cd(Ⅱ)钝化是通过细胞吸附和胞外沉淀将游离态的Cd(Ⅱ)进行钝化,这类微生物具有较强的土壤镉污染治理潜力。本文主要介绍微生物的镉解毒机制、微生物-微生物互作、微生物-植物互作机制及其在镉污染生物修复中应用的最新研究进展。     

肠道菌群在脊髓损伤后胃肠道炎症反应中的研究进展

脊髓损伤(spinal cord injury, SCI)目前尚无有效的治疗手段。脊髓损伤后,患者常伴有严重的胃肠功能障碍,严重影响患者的生活质量。研究发现,脊髓损伤后肠道菌群的紊乱和脊髓损伤后的胃肠道功能障碍密切相关。因此,本文围绕脊髓损伤后肠道菌群的变化,探讨肠道菌群在迷走神经、下丘脑-垂体-肾上腺和肠道菌群代谢物3个途径中发挥的作用,及与胃肠道炎症反应相关的研究进展。     

靶向调控SIRT1与阿尔茨海默病治疗

沉默信息调节因子1 (silent information regulator 1, SIRT1)是哺乳动物NAD+依赖的去乙酰化酶沉默信息调节因子(sirtuin)家族的七种蛋白质之一。SIRT1具有神经保护作用,且研究揭示SIRT1在阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease, AD)中具有潜在神经保护作用。SIRT1调节许多AD相关病理过程,包括调节淀粉样蛋白前体蛋白(amyloid-β precursor protein, APP)剪切、神经炎症、神经退行性变和线粒体功能障碍等。SIRT1在AD中受到了特别的关注,药理学或遗传学手段激活sirtuin通路在AD实验模型中显示出治疗作用。本综述阐述了SIRT1在AD中的病理作用机制最新研究进展,并对SIRT1诱导剂及其在AD中的治疗潜力进行了概述。     

1,4,5-三磷酸肌醇受体3促进常染色体显性遗传性多囊肾病囊泡生长

本文旨在阐明1,4,5-三磷酸肌醇受体3(inositol 1,4,5-trisphosphate receptor 3, IP₃R3)在常染色体显性遗传性多囊肾病(autosomal dominant polycystic kidney disease, ADPKD)肾囊泡发生、发展过程中的作用,为ADPKD的治疗提供理论基础。使用2-氨基乙氧基二苯基硼酸盐(2-aminoethoxy-diphenyl borate, 2-APB)和shRNA抑制IP₃R3的表达水平,通过MDCK(MadinDarby canine kidney)囊泡模型、胚胎肾囊泡模型、肾脏特异性Pkd1敲除(PKD)小鼠模型探究IP₃R3在囊泡生长过程中的作用,并通过Western blot、免疫荧光染色技术探究IP₃R3调控囊泡生长的分子机制。结果显示,在PKD小鼠肾脏中,IP₃R3的表达水平显著升高。在胚胎肾囊泡模型和MDCK囊泡模型中,通过2-APB或shRNA抑制IP₃R3...     

暗纹东方鲀耐寒相关基因CIRBP、HMGB1和AFP-Ⅳ的分子特征和对低温胁迫的响应

为了探索暗纹东方鲀(Takifugu obscurus)对低温环境的响应机制,克隆了暗纹东方鲀耐寒相关基因CIRBP、HMGB1和AFP-Ⅳ的cDNA序列,并进行了基因的分子特征和功能分析。组织分布检测显示CIRBP和HMGB1在下丘脑、肝脏和肌肉中具有高表达,而AFP-Ⅳ则主要在肝脏中表达。在受到低温胁迫后, 3种基因在肝脏和下丘脑中的表达呈现不同的变化趋势,其中CIRBP基因在肝脏中于48h表达量显著增加,在下丘脑中于12h和48h有上调表达; HMGB1基因在肝脏中呈现逐渐上升的趋势,于48h达到最大值,而在下丘脑中呈现先上升后下降的趋势,处理后2h达到最大, 2—8h下降,于8h下降至最低,随后恢复至初始水平;肝脏中的AFP-Ⅳ在0—24h无显著变化,在48h上升至最大值。进一步通过大肠杆菌原核表达系统研究了AFP-Ⅳ的抗冻功能,发现AFP-Ⅳ融合蛋白在–80℃下具有抗冻活性,并且抗冻活性随着浓度的增加而提高。研究结果表明3种基因都参与了暗纹东方鲀对低温胁迫的应答过程,为深入探索暗纹东方鲀的耐低温机制奠定了基础。     

化学合成的DNA定位断裂工具

化学合成的 DNA 定位断裂工具是80年代初发展起来的一种新型非酶 DNA 定位断裂工具.它由 DNA 识别结合系统及化学断裂系统组成,能在人们预先设计的任何位点断裂 DNA 分子,具有制备简便、价格便宜、不受酶的天然专一性限制等优点.可应用于基因分离、染色体图谱分析、大片段基因的序列分析以及 DNA 定位诱变、肿瘤基因治疗与新的化学疗法等分子生物学领域.     

β-桧木醇联合替加环素对tet(X4)阳性大肠杆菌的体外协同抗菌作用

质粒介导tet(X4)基因的出现和流行,严重影响替加环素(tigecycline)对临床多重耐药细菌感染的治疗效果,急需寻找有效的佐剂遏制替加环素耐药性。本研究采用微量棋盘稀释法、时间-杀菌曲线测定β-桧木醇(β-thujaplicin)和替加环素的体外联合抗菌表征,通过测定细菌细胞膜通透性、细菌胞内活性氧(reactive oxygen species,ROS)含量、铁含量以及替加环素含量等指标,来探究β-桧木醇和替加环素联合使用对tet(X4)基因阳性大肠杆菌(Escherichia coli)的抗菌作用机制。结果表明,β-桧木醇联合替加环素对tet(X4)基因阳性大肠杆菌具有体外协同抗菌效果,且β-桧木醇在抗菌作用浓度范围内无显著溶血性和细胞毒性。机制研究发现,β-桧木醇能显著增大细菌细胞膜的通透性,降低细菌胞内铁含量,干扰铁稳态,诱导细胞内ROS显著增加,从而发挥抗菌效果。进一步研究发现,β-桧木醇可通过干扰细菌铁代谢和增大细菌细胞膜通透性,协同增强替加环素的抗菌效果。本研究结果为β-桧木醇联合替加环素治疗tet(X4)基因阳性大肠杆菌感染提供了理论和实践基础。     

核纤层蛋白B1通过影响端粒酶活性调控肝癌细胞生长

核纤层蛋白B1(nuclear lamina protein B1,LMNB1)高表达于肝癌组织中,通过敲低LMNB1探讨其对肝癌细胞增殖的影响及其机制。利用siRNA在肝癌细胞中敲低LMNB1,Western blotting检测敲低效果,使用端粒重复序列扩增法(telomeric repeat amplification protocol assay,TRAP)检测其端粒酶活性变化。利用实时定量聚合酶链反应(quantitative real-time polymerase chain reaction,qPCR)检测其端粒长度变化。并通过CCK-8、克隆形成、Transwell、划痕实验检测其生长,侵袭和迁移能力变化。利用慢病毒系统构建稳定敲低LMNB1的HepG2细胞,检测其端粒长度及端粒酶活性变化,采用SA-β-gal衰老染色检测细胞衰老情况,通过裸鼠皮下成瘤实验及对肿瘤后续的组化染色,SA-β-gal衰老染色,端粒荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization,FISH)检测其对成瘤性的影响。最后利用生物信息分析的方法寻找LMNB1在临床肝癌组织中的表达情况,及其与临床分期、病人生存期的关系。HepG2和Hep3B中敲低LMNB1后端粒酶活性显著降低,细胞增殖、迁移和侵袭能力显著降低,细胞和裸鼠成瘤实验证明稳定敲低LMNB1后端粒酶活性降低的同时端粒长度缩短,细胞发生衰老,此外细胞成瘤性降低,Ki-67表达降低,生物信息分析结果显示,LMNB1高表达于肝癌组织,且与肿瘤分期和患者生存相关。LMNB1在肝癌细胞中过表达,其有望成为评估肝癌患者临床预后的指标和精准治疗的靶点。     

细胞外基质刚度调控压电型机械敏感离子通道组件1对神经干细胞分化的影响

目的 本研究旨在探讨细胞外基质刚度变化对神经干细胞（neural stem cells,NSCs）分化的影响及其作用机制。方法 本研究基于成功构建脊髓损伤大鼠模型,并制备不同刚度（0.7 kPa、40 kPa）的聚丙烯酰胺凝胶基底,将大鼠原代NSCs于不同刚度基底上培养。压电型机械敏感离子通道组件1（piezo type mechanosensitive ion channel component 1,Piezo1）shRNA质粒转染NSCs细胞。免疫荧光染色检测神经元标志物双皮质醇（doublecortion,DCX）和星形胶质细胞标志物胶质纤维酸性蛋白（glial fibrillary acidic protein,GFAP）阳性细胞百分比。免疫组织化学及蛋白质免疫印迹（Western blot）法检测损伤组织及NSCs细胞中Piezo1蛋白的表达水平。结果 与0.7 kPa基质刚度组相比,40 kPa基质刚度组中DCX阳性细胞数增加,而GFAP阳性细胞数减少,Piezo1蛋白表达量上升。脊髓损伤大鼠损伤组织Piezo1蛋白表达显著高于空白对照（sham）组。40 kPa基质刚度条件下沉默Piezo1后,DCX阳性细胞数减少,而GFAP阳性细胞数增加,差异具有统计学意义（P<0.05）。机制研究发现,沉默Piezo1导致IV型胶原及纤连蛋白表达下降。重组纤连蛋白逆转了Piezo1 shRNA对NSCs分化的影响,即DCX阳性细胞数增加,而GFAP阳性细胞数减少。结论 综上可见,硬基底刚度通过促进Piezo1蛋白表达,上调IV型胶原及纤连蛋白表达,从而调控NSCs细胞分化。本研究为基于生物材料治疗脊髓损伤提供了新的视角。     

靶向蛋白质泛素修饰及降解在前列腺癌治疗中的机遇与挑战

前列腺癌是中国发病率增长最快的男性肿瘤,抗雄激素治疗耐药是导致前列腺癌患者预后差的主要原因。因此,解决耐药性难题是前列腺癌转化研究的关键问题。哺乳动物细胞利用泛素-蛋白酶体系统实现蛋白质的靶向降解。因此,前列腺癌中关键的癌基因如雄激素受体（AR）的上游泛素化调控因子（如去泛素化酶）是潜在的治疗靶点。然而,这些酶具有较广的底物谱系,存在脱靶的可能性。近来,基于泛素-蛋白酶体系统开发的蛋白质降解靶向嵌合体（proteolysis-targeting chimeras,PROTAC）技术是最具前景和革命性的新型抗癌药物研发技术,能够利用特定E3泛素连接酶对靶蛋白进行降解而不影响其他底物。与传统小分子抑制剂相比,PROTAC分子在克服耐药性以及针对不可成药的靶点方面拥有巨大优势。目前,针对AR的PROTAC降解剂已在II期临床取得了成功,靶向蛋白质泛素化及降解途径的新技术将有望为前列腺癌的临床治疗带来新的突破。