哺乳动物细胞表达系统研究进展

目前,哺乳动物细胞已成为生产多种生物药物的首选宿主细胞。哺乳动物细胞表达系统可进行翻译后修饰,表达的重组蛋白接近人源构象,因此被大量用于治疗性重组蛋白的生产,如何建立高效的哺乳动物细胞表达系统也受到研究者们的重视。随着基因组学、转录组学、蛋白质组学以及代谢组学研究不断深入,近几年来在优化哺乳动物表达系统方面取得了长足的进步。从高效表达载体构建、宿主细胞改造、高通量筛选、培养基优化等方面阐述哺乳动物细胞表达系统的研究进展,以期为研究者们提供一定的帮助。     

生物元件库国内外研究进展

生物元件库是对元件数据和实物进行收集、整理和共享的重要平台,对合成生物学的研究和应用具有非常重要的支撑作用。本文对国内外生物元件库的研究进展进行了介绍和综述。国外先后出现了标准生物元件登记库等多个元件库,通过制定OpenMTA协议实现了元件实物的免费分发共享,并通过制定“合成生物学开放语言”（SBOL）实现了多个元件库之间的数据交换;通过bionet项目对元件数据和实物的去中心化管理作了进一步尝试。近年来我们与国内多家科研单位合作建设了合成生物学元件与数据库（RDBSB,https：//www.biosino.org/rdbsb/or https：//www.biosino.org/npbiosys/）。在建设过程中,我们首先建立了与SBOL语言兼容的《催化元件数据标准》、多种重要元件的标准功能测试方法以及安全高效的元件提交系统,并在此基础上完成了元件数量最多且信息最为全面的催化元件数据库的构建。目前,收集了30多万个催化元件,包括7万多个具有文献支持功能表征信息的催化元件,并保藏了1万个以上的实物元件和5000个底盘菌株,通过网站实现了数据和实物的公开与共享。上述元件库已经对国内合成生物学的研究和应用产生了积极地推动作用,访问量超过100万次/年,提供元件和底盘共享服务大于100次/年,并为多家企业和研究单位提供了元件和底盘的定制服务。虽然我们的元件库建设取得了巨大的进步,但是仍需在调控元件的收集整理和共享机制创新等方面取得更多的突破,在数据有源、多层审核、资源共享、信息公开、信息安全和授权访问的基础上,加速生物元件数据、实物和设计工具的汇聚,并进一步服务合成生物学研究。     

PGC-1β和SREBP-1c在猪脂肪细胞分化过程中的相互作用

为研究过氧化物酶体增殖物激活受体γ辅激活因子1β(PGC-1β)与SREBP-1c在猪前体脂肪细胞分化过程中的表达规律及其相互作用,分析二者功能上的联系,采用Western 印迹及细胞免疫荧光技术检测PGC-1β与SREBP-1c在猪脂肪细胞分化过程中的表达,shRNA干扰和免疫共沉淀技术分别探讨了PGC-1β对SREBP-1c的调节作用及2种蛋白质在体内的结合活性.结果显示,PGC-1β与SREBP-1c 蛋白的表达均随猪脂肪细胞分化逐渐增加,且在分化细胞的核和胞浆中均有分布. 干扰PGC-1β显著下调了SREBP-1c和脂肪细胞分化标记基因C/EBPα的表达(P<0.05),同时降低了细胞内甘油三酯的积累.免疫共沉淀证明,PGC-1β与SREBP-1c蛋白在猪脂肪细胞分化过程中存在结合作用. 以上结果表明,PGC-1β能够促进猪脂肪细胞分化并对SREBP-1c有调节和结合作用,推测二者的结合可能与其对脂肪细胞的分化调节机制相关,将对PGC-1β调控脂肪细胞分化的功能和机理研究提供新途径.     

生物元件的挖掘、改造与标准化

生物元件是合成生物学中的三大基本要素之一,是合成生物学的基石。现阶段,生物元件的挖掘、鉴定和改造仍然是合成生物学领域的重要研究方向之一。合成生物学与基因工程和代谢工程最显著的差别在于能够将大量的生物元件进行快速、随意的组装,而实现这一目标的前提是将生物元件标准化。目前,已经有大量基因组被解析,通过这些基因组数据库的注释与功能验证,并借助于各种生物信息学软件预测启动子、终止子、操纵了、转录因子和转录因子结合位点、核糖体结合位点以及蛋白质编码区等部件,为合成生物学提供丰富的生物元件信息资源。随着元基因组技术的兴起,大量未培养微生物中的基因和基因簇信息被解析,使得我们可以从占自然界中实际存在微生物总数99％的未知微生物中挖掘更多的生物元件。另外,生物元件可以从自然界分离出来,也可以对天然生物元件进行修饰、重组和改造后得到新的元件。酵母是异源蛋白表达的通用宿主和生物基产品生产的细胞工厂,但其本身可用的启动子非常有限,近年来各国学者在酵母启动子改造和文库构建方面做了很多工作,该文也将概述酵母启动子改造和在合成生物生物学研究领域中的应用方面的研究进展。     

小鼠中血清因子结合位点位置分布及保守性的生物信息学分析

目的:血清反应因子在与心血管相关的疾病基因调控方面的作用越来越重要。血清反应因子识别的结合位点CArG元件因其重要的基因调控作用近年来随之备受关。本研究目的是揭示血清因子结合位点的位置分布与功能的关系及CArG元件内部各个位点的保守性。方法:本研究应用生物信息学方法结合遗传学方法对小鼠中CArG元件的位置分布、位点替换率及GO分类进行深入研究。结果:结果表明,71%的功能CArG元件分布在转录起始位点上游,且距离转录起始位点越近,CArG元件的数量越多。保守性分析发掘出元件内部的替换冷点、热点及替换规律。GO分类结果显示,CArG依赖性基因多为信号转导和细胞骨架蛋白。结论:上述研究结果将为准确预测候选CArG元件提供重要理论基础,同时也将为更为深入阐述SRF的调控模式奠定基础。     

血清反应因子结合位点在小鼠及人基因组中保守性、 多样性及进化的研究

目的:CArG元件因其为血清反应因子识别的结合位点近年来备受关注。然而迄今为止尚未见到有关CArG元件的序列特征及进化模式的研究。方法:本研究应用生物信息学方法结合遗传学方法对小鼠及人基因组中CArG元件的位置分布序列类型、多样性及保守性进行深入研究。结果:多样性研究结果显示,CArG元件的序列在小鼠及人类基因组存在大量的不同类型。但是,小鼠和人基因组中CArG元件的主要类型又存在明显差异。同源性分析结果表明人类和小鼠中的CArG元件存在两种进化历程,一部分CArG元件拥有共同的祖先,一部分是在物种分化以后突变产生的。结论:上述研究结果将为更为深入阐述SRF的调控模式奠定理论基础,同时为更清楚的阐释CArG元件序列变化对下游基因的表达影响提供理论支持。     

罗布麻叶总黄酮提取物促进小鼠抗抑郁基因CREB、BDNF的表达

罗布麻是中国药典收录的传统中药,本研究提取它的主要有效成分罗布麻总黄酮,采用经典抗抑郁评价模型小鼠强迫游泳实验对罗布麻叶总黄酮进行抗抑郁活性评价.试验中给小鼠罗布麻叶总黄酮提取物25 mg/kg、50 mg/kg和100 mg/kg后,观察罗布麻叶总黄酮对小鼠强迫游泳不动时间的影响,结果显示罗布麻总黄酮提取物能显著缩短小鼠强迫游泳不动时间(P<0.05),药效与氟西汀相似,表明罗布麻具有明显的抗抑郁活性.在此基础上,应用皮质酮损伤的PC12细胞模型,采用荧光相对定量RT-PCR法检测罗布麻对皮质酮损伤的PC12细胞中脑内脑源性神经营养因子(BDNF)和环磷酸腺苷反应元件结合蛋白(CREB)表达水平的影响.结果表明,皮质酮处理后PC12细胞中BDNF、CREB基因的表达量最低,罗布麻处理后,表达量显著增加,较处理前增加了近十倍,且呈剂量依赖性.本研究结果提示罗布麻抗抑郁机制可能是通过(AC-cAMP-CREB)信号通路促进BDNF、CREB的基因表达而发挥的.     

真菌中一氧化氮生物合成、降解及功能的研究进展

一氧化氮是一个有较高活性的自由基气体分子,无论在动植物还是微生物中,作为一个细胞内和细胞间的信号传导分子,它在许多的生理和病理过程中都发挥着双向的调节作用.研究发现真菌细胞可以合成一氧化氮,适当浓度的一氧化氮在真菌细胞内发挥多种重要的生物学功能,一旦一氧化氮过量累积,这个自由基分子会对细胞造成伤害,导致细胞凋亡.一氧化氮介导生成的环鸟苷酸(cGMP)作为一种重要的第二信使分子涉及到真菌细胞内多种信号途径的调控,调节了整个真菌类群的生长发育、形态发生、孢子形成和萌发、繁殖和细胞凋亡的过程,影响了真菌整个生命周期的生理活动.到目前为止,尽管一氧化氮在动植物中作用的机制得到了广泛的研究,但一氧化氮在真菌中的研究报道很有限.关于一氧化氮在真菌中的合成和降解途径,一氧化氮介导的信号传导机制的研究还不透彻,它在真菌细胞内的功能和毒理还有待于更深入的研究.     

链霉菌基因组中放线菌型整合性接合元件的识别

【目的】链霉菌染色体重组和外源DNA片段插入是影响其遗传多样性的主要因素。旨在考察放线菌型整合性接合元件(AICE)在链霉菌遗传多样性中所发挥的作用。【方法】基于AICE的特征性模块, 采用隐马尔科夫模型预测链霉菌基因组序列中的AICEs。【结果】在已全测序的12条链霉菌染色体和35个质粒中, 共识别出29个AICEs, 其中12个为首次报道。Streptomyces coelicolor基因组中发现了4个AICEs, 而其近缘的Streptomyces lividans却没有。【结论】AICEs都整合在链霉菌染色体的核心区, 且都具有典型的整合环出、复制和接合转移等核心模块, 这些可自行转移的元件在链霉菌基因组可塑性中扮演了重要角色。