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小非编码RNA在精子发生及男性不育中的功能机制

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中国科学：生命科学 2024年第4期54卷 556-568页

作者：潘舵武怡辰殷子奇刘默芳中国科学院分子细胞科学卓越创新中心生物化学与细胞生物学研究所上海200031

小非编码RNA是一类特殊的基因调控因子,可在转录、转录后和表观遗传水平上调控真核生物细胞的基因表达.大量研究发现,包括piRNA,miRNA和tsRNA等小非编码RNA在哺乳动物雄性生殖细胞中高丰度表达,为精子发生和雄性生殖必需,其表达异常及... 详细信息

小非编码RNA是一类特殊的基因调控因子,可在转录、转录后和表观遗传水平上调控真核生物细胞的基因表达.大量研究发现,包括piRNA,miRNA和tsRNA等小非编码RNA在哺乳动物雄性生殖细胞中高丰度表达,为精子发生和雄性生殖必需,其表达异常及相关调控通路基因突变与男性不育密切相关.本文总结近期关于小非编码RNA与精子发生相关的研究进展,将主要概述小非编码RNA在哺乳动物精子发生中的生物学功能和作用机制相关最新研究进展,并探讨其异常调控与男性不育的相关性及其在男性不育临床诊治中的潜在应用.

关键词：小非编码RNA piRNA miRNA tsRNA 精子发生男性不育

RNA调控在精子发生及男性不育中的新功能和新机制

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中国科学：生命科学 2024年第1期54卷 59-72页

作者：潘舵殷子奇刘默芳中国科学院分子细胞科学卓越创新中心生物化学与细胞生物学研究所上海200031

精子发生是哺乳动物体内最复杂且高度协调的细胞发育过程,尚有许多未解之谜.男性不育已成为当前一个全球性的人口健康及社会问题,但一半以上患者病因不明.已有研究证据表明,大量RNA结合蛋白在睾丸特异性表达或高表达,结合蛋白质编码mRNA... 详细信息

精子发生是哺乳动物体内最复杂且高度协调的细胞发育过程,尚有许多未解之谜.男性不育已成为当前一个全球性的人口健康及社会问题,但一半以上患者病因不明.已有研究证据表明,大量RNA结合蛋白在睾丸特异性表达或高表达,结合蛋白质编码mRNA或/和非编码RNA组成RNA调控网络,在表观遗传、转录及转录后等多重水平调控雄性生殖细胞的基因表达,在精子发生中发挥不可或缺的重要作用,为雄性生育所必需.近年来的研究发现, RNA调控通路相关基因突变与男性不育密切相关,显示RNA调控异常是男性不育新病因.本文总结近期关于RNA调控与精子发生相关的研究进展,将主要概述RNA修饰调控、可变剪接调控、翻译调控、降解调控等在精子发生中的新功能和新机制,并探讨其异常调控与男性不育的相关性及其在男性不育临床诊治中的潜在应用.

关键词：男性不育精子发生 RNA调控 RNA结合蛋白

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脉络丛及其与衰老相关疾病的关系

遗传 2024年第2期46卷 109-125页

作者：杨韵霏沈义栋重庆医科大学附属第一医院老年病科重庆400016 中国科学院分子细胞科学卓越创新中心(生物化学与细胞生物学研究所) 细胞生物学国家重点实验室细胞信号网络协同创新中心上海200031 中国科学院大学北京100049

脉络丛由位于基底层上的上皮细胞组成,相邻脉络丛上皮细胞之间的紧密连接形成了血脑脊液屏障,它与血脑屏障一起对大脑微环境的稳态至关重要。脉络丛上皮可向脑室分泌脑脊液、生长因子、神经肽和脂类物质,同时脉络丛也是免疫细胞进入大... 详细信息

脉络丛由位于基底层上的上皮细胞组成,相邻脉络丛上皮细胞之间的紧密连接形成了血脑脊液屏障,它与血脑屏障一起对大脑微环境的稳态至关重要。脉络丛上皮可向脑室分泌脑脊液、生长因子、神经肽和脂类物质,同时脉络丛也是免疫细胞进入大脑的门户。衰老和神经退行性疾病的病理生理学仍然还存在大量未知,越来越多的研究将脉络丛与这些年龄相关性疾病的病因关联起来。本文综述了目前已知的脉络丛上皮与年龄相关疾病之间的关系,以期为防治相关疾病提供新的线索。

关键词：脉络丛脑脊液衰老神经退行性疾病

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基于动力学分析的合成生物学研究

合成生物学 2024年第1期5卷 77-87页

作者：王瑞琦陈洛南上海大学数学系上海200444 中国科学院分子细胞科学卓越创新中心上海生物化学与细胞生物学研究所系统生物学重点实验室上海200031 浙江省系统健康科学重点实验室中国科学院中国科学院大学杭州高等研究院浙江杭州310024

随着生物技术与其他各学科如计算科学的发展,合成生物学在功能设计与实验实施方面都取得了长足的进展。合成生物学近年来在计算生物学与人工智能等交叉学科领域引起广泛兴趣。从数学科学的角度,设计各种具有特定功能的合成生物元件的理... 详细信息

随着生物技术与其他各学科如计算科学的发展,合成生物学在功能设计与实验实施方面都取得了长足的进展。合成生物学近年来在计算生物学与人工智能等交叉学科领域引起广泛兴趣。从数学科学的角度,设计各种具有特定功能的合成生物元件的理论不断涌现,如基因开关、基因振子、生物逻辑门等。从生物技术角度,基因工程、蛋白(酶)的化学修饰自组装等生物合成及功能化策略也取得了巨大进步。这些相关方面的长足发展,也大大促进了合成生物学的发展。本文重点从生物分子网络动力学的角度,深入阐述各种具有特定功能的合成生物网络背后的理论基础与分析方法,其中包括生物功能器件如开关与振子,以及数学与网络理论相关的因素,包括正负反馈回路与动力学的相关性、非线性因素与时间延迟产生的原因、稳定性与分支相关理论、周期振子的鲁棒性、周期可调性等动力学相关的理论基础与分析方法,为进一步设计更为复杂或者更易实验合成的生物器件提供可以借鉴的理论分析方法。

关键词：动力学网络开关振子稳定性分支

基于高通量测序的DNA损伤及修复检测技术研究进展

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遗传 2024年

作者：梁羽吴薇中国科学院分子细胞科学卓越创新中心/生物化学与细胞生物学研究所多细胞体系结构与功能重点实验室

近十几年来，随着高通量测序技术的不断发展，越来越多针对不同类型DNA损伤的测序检测方法被开发并应用于相关研究。这些技术的发展不仅帮助解析不同损伤类型对应修复途径的动态调控过程，揭示关键作用因子及功能，发现新脆性热点，更... 详细信息

近十几年来，随着高通量测序技术的不断发展，越来越多针对不同类型DNA损伤的测序检测方法被开发并应用于相关研究。这些技术的发展不仅帮助解析不同损伤类型对应修复途径的动态调控过程，揭示关键作用因子及功能，发现新脆性热点，更极大促进了人们对于诸如减数分裂同源重组、抗体生成、胞嘧啶去甲基化等重要生命过程的理解，并有望在疾病起始机制的剖析和肿瘤药物开发中有更广大的应用前景。然而，如何理解和选择合适的实验技术成为了一个亟待解决的问题。本文综述了几类常见DNA损伤类型的主要测序检测方法，介绍了其基本原理和应用场景，期望能够为这些技术的选择、应用和进一步开发优化提供参考。

关键词： DNA损伤高通量测序基因组不稳定

SARS⁃CoV⁃2免疫逃逸NTD中和抗体的分子机制

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电子显微学报 2024年第3期43卷 329-338页

作者：洪琴徐诗奇王艳兴张超黄忠丛尧中国科学院分子细胞科学卓越创新中心(生物化学与细胞生物学研究所) 上海200031 中国科学院大学北京100049 中国科学院上海免疫与感染研究所上海200031

针对严重急性呼吸综合征冠状病毒2(Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2,SARS-CoV-2)中和抗体的开发,主要针对SARS-CoV-2表面的刺突(Spike,S)蛋白。大多数中和SARS-CoV-2的单克隆抗体(MAbs)可结合S蛋白的受体结合结构域(receptor-binding domain,RBD),从而阻断病毒与血管紧张素转化酶2(Angiotensin-converting enzyme 2,ACE2)的相互作用。作者早期通过SARS-CoV-2原型株S蛋白免疫小鼠,筛选得到S2G4,S2H5,S4D4,S5B84株与S蛋白氮末端结构域(N-terminal domain,NTD)不同表位结合的单克隆抗体,其中S2H5活病毒中和能力最强。本研究利用冷冻电镜技术解析了S2H5的抗原结合片段(Fab)结合SARS-CoV-2原型株S蛋白复合体的结构,共获得六种构象,其中S2H5 Fab结合在S蛋白的NTD上,结构模拟完整S2H5抗体结合S蛋白可以空间上阻碍S蛋白与ACE2相互作用,揭示了S2H5中和SARS-CoV-2原型株的结构基础。此外,作者应用假病毒中和实验,分析了上述四种抗体对SARS-CoV-2多种突变株的中和能力,显示了其突变株对NTD抗体的免疫逃逸,并从结构生物学角度对各突变株表现出的免疫逃逸提供了可能的解释。

关键词：新型冠状病毒刺突蛋白中和抗体冷冻电镜

酶介导的邻近细胞标记方法探究细胞间相互作用

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中国生物化学与分子生物学报 2024年第4期40卷 424-432页

作者：沙昱彤李景超易文浙江大学生命科学学院生物化学研究所肿瘤与干细胞生物学实验室杭州310058

细胞-细胞相互作用(cell-cell interactions,CCIs)可以通过细胞表面蛋白质、聚糖、脂质等介导的细胞间突触形成而发生,以维持机体稳态和调控生理功能。这些CCIs是复杂的,涉及许多不同的细胞表面和细胞内分子的参与。随着基础研究和转化... 详细信息

细胞-细胞相互作用(cell-cell interactions,CCIs)可以通过细胞表面蛋白质、聚糖、脂质等介导的细胞间突触形成而发生,以维持机体稳态和调控生理功能。这些CCIs是复杂的,涉及许多不同的细胞表面和细胞内分子的参与。随着基础研究和转化医学的不断发展,如何准确识别细胞间相互作用并对其进行表征和定量,引起了广泛关注。近年来,研究CCIs的技术手段不断推陈出新,而邻近标记是一种十分有前景的研究细胞间相互作用的化学生物学方法。目前,主要有两种类型的标记策略。一种是依赖基因工程操作,在“诱饵”细胞表面表达外源酶,通过其与相邻细胞上的受体底物的直接结合,以便发生细胞间邻近标记。另一种是使用酶或小分子催化剂(例如光催化剂),通过基因工程重组表达或借助化学(化学酶)方法将它们偶联在“诱饵”细胞表面,在适当的刺激或激活后,靶向递送感兴趣的标记分子,实现邻近标记。其中,酶介导的邻近细胞标记方法在检测和表征CCIs上具有重要的应用价值。该综述将标记过程中涉及有酶参与的方法定义为酶介导的邻近细胞标记方法,这种方法的一个明显优势是,由于酶和受体底物之间直接的物理接触或酶催化产生高反应活性标记分子而实现小的标记半径范围。该综述旨在归纳与总结近年来开发的酶介导的邻近细胞标记方法的原理、优缺点及现有应用。

关键词：细胞-细胞相互作用酶介导的邻近细胞标记方法邻近标记方法

肠道共生微生物脂质代谢物的黏膜免疫调节功能与机制

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中国细胞生物学学报 2024年第3期46卷 378-390页

作者：王亚婷张浩浩谢亚栋宋昕阳细胞生物学国家重点实验室中国科学院分子细胞科学卓越创新中心/生物化学与细胞生物学研究所上海200031

机体的肠道黏膜表面存在着大量与宿主免疫系统互作的共生微生物,其所编码的代谢通路可产生多种具有免疫调节活性的小分子物质。膳食脂肪可经脂解作用形成游离脂肪酸,并在肠道胆汁酸的协助下作为必需营养元素被机体所吸收利用。与此同时... 详细信息

机体的肠道黏膜表面存在着大量与宿主免疫系统互作的共生微生物,其所编码的代谢通路可产生多种具有免疫调节活性的小分子物质。膳食脂肪可经脂解作用形成游离脂肪酸,并在肠道胆汁酸的协助下作为必需营养元素被机体所吸收利用。与此同时,肠道共生微生物既可将宿主来源的胆汁酸转化为多种脱结合胆汁酸或次级胆汁酸,也可将部分膳食来源的长链不饱和脂肪酸代谢为多种异构衍生物。目前,关于肠道共生微生物介导的脂质代谢网络调控宿主黏膜免疫系统发育、成熟与功能的研究方兴未艾。结合该实验室的相关研究,该文将对共生微生物脂质代谢物与肠道黏膜免疫互作机制的前沿进展进行综述与讨论。

关键词：肠道黏膜免疫共生微生物脂质代谢物

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糖基化干扰素-γ的半合成

有机化学 2024年第7期44卷 2296-2304页

作者：周敏园赵洁叶发荣黄平邓明刚王平华中农业大学生命科学与技术学院上海交通大学张江高等研究院上海手性药物分子工程重点实验室化学糖生物学中心

干扰素-γ(IFN-γ)是一种重要的细胞因子,具有增强免疫活性、抗肿瘤和抗病毒的作用,在医学研究和临床应用中具有广泛的潜力.本研究报道了一种均一N-Glc NAc修饰的IFN-γ的化学半合成方法.利用化学方法合成制备糖肽片段(Pyr1-Leu33)和多... 详细信息

干扰素-γ(IFN-γ)是一种重要的细胞因子,具有增强免疫活性、抗肿瘤和抗病毒的作用,在医学研究和临床应用中具有广泛的潜力.本研究报道了一种均一N-Glc NAc修饰的IFN-γ的化学半合成方法.利用化学方法合成制备糖肽片段(Pyr1-Leu33)和多肽片段(Lys34-Ser39),并通过大肠杆菌表达得到多肽片段(Ser40-Gly138).采用“表达丝氨酸连接”和“自然化学连接-脱硫”相结合的策略,成功完成了自C端到N端的N-Glc NAc修饰的IFN-γ蛋白的合成,并成功地对目标糖蛋白进行了复性.

关键词：自然化学连接表达丝氨酸连接 β-硫代氨基酸糖基化修饰