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新型查尔酮衍生物氨肽酶N荧光探针的设计及应用

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有机化学 2024年第7期44卷 2257-2264页

作者：胡亦然张巳亮罗海艳赵璐瑶郭旭东王双青胡睿杨国强中国科学院化学研究所光化学重点实验室北京分子科学国家研究中心中国科学院大学

氨肽酶N(APN)是一种广泛存在于生物体内的水解酶,主要负责水解蛋白质多肽链N端的中性或碱性氨基酸.APN的过量表达与肿瘤、药物性肝损伤、急性肾损伤等多种生物功能失调密切相关,被广泛应用于相关疾病的早期诊断与治疗.尤其在肾小球肾炎... 详细信息

氨肽酶N(APN)是一种广泛存在于生物体内的水解酶,主要负责水解蛋白质多肽链N端的中性或碱性氨基酸.APN的过量表达与肿瘤、药物性肝损伤、急性肾损伤等多种生物功能失调密切相关,被广泛应用于相关疾病的早期诊断与治疗.尤其在肾小球肾炎的发生过程中,尿液中APN含量的变化(升高)更早于其他蛋白水平的异常,因而成为早期肾损伤的关键标志物之一.基于4-氨基查尔酮结构设计合成了染料分子Ala-OMN. Ala-OMN由于4位氨基被丙氨酸笼蔽而没有荧光发射.在APN存在的情况下,丙氨酸基团被水解释放出OMN.水解产生的OMN可以与磷酸盐缓冲溶液(PBS)中存在的牛血清白蛋白(BSA)形成具有强烈绿色荧光发射的复合物,从而实现对APN的荧光响应.实验结果表明Ala-OMN对APN的响应具有优异的灵敏度、选择性和抗干扰性,检测限低至0.058 ng/mL.在体外实验的基础上,探针Ala-OMN成功实现了对尿液样本中APN水平的荧光检测,为肾小球肾炎等肾脏疾病的早期诊断提供了潜在试剂.

关键词：查尔酮衍生物氨肽酶N 荧光探针牛血清白蛋白

超高速和极高速光学成像技术研究进展(特邀)

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激光与光电子学进展 2024年第2期61卷 281-304页

作者：栗星柏晨李润泽彭彤田璇闵俊伟杨延龙但旦于湘华梁晋阳姚保利中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室陕西西安710119 中国科学院大学北京100049 魁北克大学国立科学研究院能源材料与通讯研究所应用计算成像实验室加拿大魁北克J3X1P7

高速成像技术在物理、化学、生物医学、材料科学及工业等众多领域扮演着十分重要的角色。受电荷存储和读取速度的限制,基于电子成像器件的数码相机成像速度难以进一步提高。近年来,随着成像新技术的发展,超高速和极高速光学成像的性能... 详细信息

高速成像技术在物理、化学、生物医学、材料科学及工业等众多领域扮演着十分重要的角色。受电荷存储和读取速度的限制,基于电子成像器件的数码相机成像速度难以进一步提高。近年来,随着成像新技术的发展,超高速和极高速光学成像的性能已得到显著提升,具备更高的时间分辨率、空间分辨率及更大的序列深度等。介绍高速成像技术的发展历程,根据成像方式,将近年来具有代表性的新型超高速和极高速光学成像技术分为直接成像和编码计算成像两个类别。分别介绍和讨论各种新型超高速和极高速光学成像技术的概念和原理,并比较各自的优缺点。最后,对这一领域的发展趋势和前景进行展望。本文旨在帮助研究者系统了解超高速和极高速光学成像技术的基本知识、最新研究发展趋势和潜在应用,为该领域科学研究提供参考。

关键词：高速成像超高速成像极高速成像时间分辨率空间分辨率序列深度

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社会信息加工对瞳孔大小的调节及其机制

生物化学与生物物理进展 2024年第4期51卷 858-872页

作者：葛乙平李硕王莉蒋毅中国科学院心理研究所脑与认知科学国家重点实验室脑科学与智能技术卓越创新中心北京100101 中国科学院大学心理学系北京100049

瞳孔大小作为反映个体心理状态的窗口在社会互动中担任着重要的角色。除了非社会性信息(如刺激物理属性等因素)加工被发现影响瞳孔大小变化之外,越来越多的文献指出,瞳孔大小与个体社会信息加工之间也存在密切关系。基于此,本文系统综... 详细信息

瞳孔大小作为反映个体心理状态的窗口在社会互动中担任着重要的角色。除了非社会性信息(如刺激物理属性等因素)加工被发现影响瞳孔大小变化之外,越来越多的文献指出,瞳孔大小与个体社会信息加工之间也存在密切关系。基于此,本文系统综述了社会性刺激(如面孔和生物运动)本身以及社会性刺激含有的情绪信息对于瞳孔大小的影响,总结出瞳孔大小变化不仅可以反映个体对社会信息的感知,同样可以体现个体对更为复杂的社会互动情境的加工。这种社会性信息加工相关的瞳孔大小变化主要涉及个体的情绪唤醒和社会性注意过程。此外,对于自闭症谱系患者这一在社会互动中存在障碍的特殊群体,有关研究发现其对社会性刺激存在异常的瞳孔反应模式。这一特异性为进一步采用瞳孔指标对自闭症进行早期诊断提供了支持,具有重要的理论和实践意义。

关键词：瞳孔大小社会信息加工社会性刺激情绪自闭症

基于主成分分析的多重定量PCR荧光串扰校正

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光谱学与光谱分析 2024年第4期44卷 1151-1157页

作者：王鹏王振亚汪舜张杰张哲杨天航王弼陡罗刚银翁良飞张翀宇李原中国科学技术大学生物医学工程学院(苏州) 生命科学与医学部江苏苏州215163 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所工程化研究中心江苏苏州215163 重庆国科医创科技发展有限公司分子诊断中心重庆400700

聚合酶链式反应(PCR)是分子生物学常用的检测手段,主要用于对生物的DNA或RNA进行检测。由于荧光光谱重叠和滤光片过滤带宽限制,检测时所获得的荧光数据通常会包含荧光通道之间的串扰,串扰的存在使PCR结果分析变得复杂,并可能影响最终的... 详细信息

聚合酶链式反应(PCR)是分子生物学常用的检测手段,主要用于对生物的DNA或RNA进行检测。由于荧光光谱重叠和滤光片过滤带宽限制,检测时所获得的荧光数据通常会包含荧光通道之间的串扰,串扰的存在使PCR结果分析变得复杂,并可能影响最终的检测结果。选择合适的光学元件,并确定通道间的补偿矩阵,可以降低甚至消除荧光串扰。目前荧光补偿矩阵大多通过迭代计算获得,还没有一种简单的方法可以从混合的多通道荧光数据中找到荧光补偿矩阵。为了快速获得荧光补偿矩阵,减小计算量,采用主成分分析法(PCA)中确定主成分的方式,基于搭建的测试平台进行单一染料实验,获得染料的荧光信号在各个检测通道的分布情况,计算得到荧光补偿矩阵。通过分析补偿矩阵,发现对于搭建的硬件系统,Cy5染料对Cy5.5通道串扰较大,串扰比例为8.76%,同时Cy5.5染料对Cy5通道串扰影响也相对较大,比例约为6.2%;其次是ROX染料对HEX通道串扰,比例约为2.68%;HEX染料对FAM通道串扰,比例约为1.58%;FAM染料对HEX通道串扰相对较小,比例约为0.25%,其余通道无明显串扰,与荧光光谱反映的结果一致。采用得到的荧光补偿矩阵对单一染料实验得到的原始荧光数据进行处理,有效去除了非目标通道的荧光串扰,实现了荧光通道数据的解耦,验证了方法的可行性。最后设计了染料颜色分辨实验,将不同浓度的多种染料进行组合测试,并采用所提出的方法将得到的数据进行荧光补偿。实验结果表明,荧光通道各自的线性相关性较高,五个荧光通道的线性相关系数r均大于0.99,该结果进一步验证了该补偿方法的有效性。

关键词：聚合酶链式反应(PCR)检测光谱分析主成分分析多重荧光检测荧光串扰荧光分离

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脂代谢紊乱在肾脏衰老和肾纤维化中的作用

生物化学与生物物理进展 2024年第5期51卷 1067-1078页

作者：吴胜泉杨萌刘新光广东医科大学衰老研究所广东省医学分子诊断重点实验室东莞523808 广东医科大学生物化学与分子生物学研究所东莞523808

肾间质纤维化是终末期肾脏病的病理基础,肾脏衰老是肾间质纤维化的危险因素。越来越多的研究证明,脂代谢紊乱会导致肾脏衰老和肾间质纤维化。脂代谢紊乱引起的脂质堆积,会造成脂毒性和细胞应激性损伤,从而诱发衰老与细胞外基质(extracel... 详细信息

肾间质纤维化是终末期肾脏病的病理基础,肾脏衰老是肾间质纤维化的危险因素。越来越多的研究证明,脂代谢紊乱会导致肾脏衰老和肾间质纤维化。脂代谢紊乱引起的脂质堆积,会造成脂毒性和细胞应激性损伤,从而诱发衰老与细胞外基质(extracellular matrix,ECM)的分泌。维持脂代谢稳态有助于减轻肾脏衰老与肾间质纤维化的发生发展。脂代谢途径的关键酶和调控蛋白有望成为改善肾脏衰老和肾间质纤维化的潜在靶点。本综述概括了脂代谢紊乱在肾脏衰老和间质纤维化中的作用,并对脂代谢中肾脏衰老和间质纤维化的预防靶点和策略进行了总结,为治疗肾纤维化发现新靶点提供了参考。

关键词：肾脏衰老肾间质纤维化脂代谢肾小管上皮细胞

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尼帕病毒研究进展及风险分析

中国动物传染病学报 2024年

作者：刘静宜孙彤刘英楠陈宗艳陈鸿军中国农业科学院上海兽医研究所中国农业科学院生物安全研究中心

近年来，尼帕病毒感染在我国周边地区频发，成为威胁人类和动物健康的重要病原。我国尚无尼帕病毒病发生的报道，但周边国家和地区疫情频发，且离我国边境线近在咫尺，入侵风险巨大、形势严峻。本文就尼帕病毒的流行现状、生物学特性、... 详细信息

近年来，尼帕病毒感染在我国周边地区频发，成为威胁人类和动物健康的重要病原。我国尚无尼帕病毒病发生的报道，但周边国家和地区疫情频发，且离我国边境线近在咫尺，入侵风险巨大、形势严峻。本文就尼帕病毒的流行现状、生物学特性、诊断技术、单抗及疫苗研发进展进行了概述，对我国感染风险进行了分析，并提出对策建议。

关键词：尼帕病毒风险分析对策建议

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酶定向固定化策略在生物传感器中应用

生物化学与生物物理进展 2024年

作者：王兴保马耀宏薛云龙黄晓珍邵越于毅王丙莲刘庆艾张立鹤公维丽齐鲁工业大学(山东省科学院)山东省科学院生物研究所山东省生物传感器重点实验室

酶电极生物传感器具有灵敏高效、特异性强以及器型小巧等特点，在生命科学研究、疾病诊断和监控等领域展现出广阔的应用前景，酶的固定化是决定酶电极生物传感器性能（稳定性、灵敏性、重现性）的关键步骤，通过随机固定化（物理吸附、... 详细信息

酶电极生物传感器具有灵敏高效、特异性强以及器型小巧等特点，在生命科学研究、疾病诊断和监控等领域展现出广阔的应用前景，酶的固定化是决定酶电极生物传感器性能（稳定性、灵敏性、重现性）的关键步骤，通过随机固定化（物理吸附、共价交联等）容易引起酶活力下降、固定化稳定性低等问题；而利用氨基酸残基突变、亲和肽融合以及核苷酸特异结合等优化酶分子空间取向，为解决随机固定化问题提供了新的可能。本文对基于定点突变引入带有官能团的特定氨基酸（赖氨酸、组氨酸、半胱氨酸、非天然氨基酸）、通过基因工程融合亲和肽（金结合肽、碳材料结合肽、碳水化合物结合结构域）及利用核苷酸与目标酶（蛋白质）之间的特异性结合等策略来实现酶分子传感元件定向固定化的原理、优缺点以及在酶电极生物传感器上的应用进展进行了系统综述，并对多种传感界面固定化酶表征技术的应用领域、各方法的优点和应用局限性进行了探讨，以期为高性能酶传感元件创制及酶电极传感器的制造提供理论和技术指导。

关键词：酶固定化酶电极生物传感器酶分子空间取向

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稀溶液中大幅拉伸高分子单链的弛豫动力学

高等学校化学学报 2024年第4期45卷 134-141页

作者：姚宁王海军李江涛顾芳廖琦河北大学化学与材料科学学院保定071002 河北大学河北省化学生物学重点实验室保定071002 河北大学药物化学与分子诊断教育部重点实验室保定071002 中国科学院北京化学研究所北京100190

针对大幅拉伸的高分子单链在Θ溶剂和良溶剂中的弛豫过程,分别通过解析理论和分子动力学模拟方法研究了弛豫动力学.对比研究发现,相对于研究高分子链在平衡态下的弛豫动力学(利用有关物理量的自关联函数),本文的非平衡态方法可以明确地... 详细信息

针对大幅拉伸的高分子单链在Θ溶剂和良溶剂中的弛豫过程,分别通过解析理论和分子动力学模拟方法研究了弛豫动力学.对比研究发现,相对于研究高分子链在平衡态下的弛豫动力学(利用有关物理量的自关联函数),本文的非平衡态方法可以明确地揭示弛豫时间与简正模式之间标度行为的动态演化.结果表明,相关的物理量在弛豫初期均受到非平衡态的影响,而在较长时间后,高分子链的弛豫动力学则与平衡态下的结果相吻合;在高分子链的最长弛豫时间与链长的标度关系方面,平衡态和非平衡态两种方法的研究结果也一致.研究结果表明,高分子链在非平衡态下的短时和长时弛豫动力学可以更加细致地阐明弛豫全过程,给出更加丰富的结构-特征关系,从而为深入探讨高分子链的非平衡弛豫提供可借鉴的线索.

关键词：高分子单链弛豫动力学简正模式弛豫时间

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3T磁共振直肠小视野APT成像

生物化学与生物物理进展 2024年第6期51卷 1471-1478页

作者：柴旭斌王翌何子骏刘爱华薛蓉中国科学院生物物理研究所脑与认知科学国家重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049 首都医科大学北京天坛医院北京市神经外科研究所北京100070 首都医科大学北京脑重大疾病研究院北京100069 天津中医药大学公共卫生与健康科学学院天津301617 清华大学医学院生物医学工程系北京100084

目的化学交换饱和转移(CEST)成像技术已成为诊断与脑部和全身疾病代谢相关变化的有用工具,通过计算与水分子相邻化合物的可交换质子的含量进行定量分析。具体而言,酰胺质子转移(APT)CEST技术通过比较可交换的内源性蛋白质或肽的含量变... 详细信息

目的化学交换饱和转移(CEST)成像技术已成为诊断与脑部和全身疾病代谢相关变化的有用工具,通过计算与水分子相邻化合物的可交换质子的含量进行定量分析。具体而言,酰胺质子转移(APT)CEST技术通过比较可交换的内源性蛋白质或肽的含量变化来区分正常组织与脑卒中和脑肿瘤组织。在体内的小器官病变诊断中,小视野(rFOV)成像技术已被广泛应用,本研究旨在应用rFOV成像技术来识别直肠中的CEST信号,探讨rFOV成像技术在直肠疾病临床诊断中的潜在效用,并为直肠疾病的放化疗提供代谢影像信息。方法使用3.0T磁共振成像扫描仪对11名健康志愿者进行了横断面全视野(Full_FOV)和rFOV CEST成像。设置的分辨率分别为2.5×2.5×6 mm3和1.5×1.5×6 mm3。采用了0.7μT和2μT两种预饱和脉冲。rFOV成像采用了ZOOM成像方法。对于2μT的饱和脉冲,采用了±3.5 ppm的MTRasym方法进行定量分析,而对于0.7μT的饱和脉冲,则采用Lorentzian Difference的方法来量化CEST的对比度图和曲线。结果相较于Full_FOV成像,rFOV方法可以在保持较好对比度的同时将扫描时间减半。与Full_FOV方法相比,rFOV成像方法可以得出与Full_FOV方法几乎相同的Z谱和MTRasym曲线。此外,以大约3 min的时间可以实现1.5 mm×1.5 mm分辨率的rFOV成像。这种r FOV成像方法可以更好地显示出整个直肠的解剖细节,包括CEST成像对比图及定量分析曲线。结论CEST MRI在直肠疾病诊断方面具有较高价值,采用rFOV技术可以提供更高的空间和时间分辨率。由于其在直肠疾病诊断方面的潜力,CEST MRI可以作为临床诊断直肠疾病的首选。

关键词：化学交换饱和转移成像小视野全视野直肠