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原位冷冻电镜技术和可视蛋白质组学前沿

生物化学与生物物理进展 2024年

作者：李宽莹王闻雪朱赟薛亮孙飞中国科学院生物物理研究所生物大分子国家重点实验室中国科学院广州生物医药与健康研究院

近年来，随着原位冷冻电镜技术和人工智能技术的不断发展，结构生物学的研究模式发生了重大转变。结构解析不再局限于分离提纯的单一生物大分子，而是在细胞甚至组织内原位直接解析生物大分子的高分辨率结构，并对亚细胞区域整体分子景... 详细信息

近年来，随着原位冷冻电镜技术和人工智能技术的不断发展，结构生物学的研究模式发生了重大转变。结构解析不再局限于分离提纯的单一生物大分子，而是在细胞甚至组织内原位直接解析生物大分子的高分辨率结构，并对亚细胞区域整体分子景观进行结构探索，从而更深刻地理解细胞与组织内生命活动的分子机制。通过展示细胞内不同蛋白质复合物的精细原位结构，可以进一步生成蛋白质组的可视化定量空间分子结构功能图谱，即可视蛋白质组学。以原位冷冻电镜技术为代表的新技术能够在空间水平阐明细胞内蛋白质组的三维相互作用网络，促进从整体上系统性地理解细胞内生物大分子结构功能与互作机制。为推动中国原位冷冻电镜技术和可视蛋白质组学的发展，本文总结了其研究模式和最新前沿进展，结合具体实例展示了新概念与新技术的先进性，并对发展前景进行了展望。

关键词：结构生物学细胞生物学系统生物学冷冻电镜冷冻电子断层成像可视蛋白质组学子断层结构分析冷冻光电关联人工智能

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纳米级光学超分辨成像技术研究及展望

生物化学与生物物理进展 2024年

作者：潘天颖谷陆生纪伟中国科学院生物物理研究所生物大分子国家重点实验室

荧光显微成像技术能够将细胞生理活动可视化，是现代生命科学研究的重要手段。超分辨成像技术的出现将研究推进到亚细胞结构层次，而具有纳米级分辨率的单分子定位成像技术成为了研究细胞器、大分子复合物空间分布及相互作用的有力工具... 详细信息

荧光显微成像技术能够将细胞生理活动可视化，是现代生命科学研究的重要手段。超分辨成像技术的出现将研究推进到亚细胞结构层次，而具有纳米级分辨率的单分子定位成像技术成为了研究细胞器、大分子复合物空间分布及相互作用的有力工具。继2014年超分辨成像技术获得诺贝尔化学奖后，《Nature》发布的2024年值得关注的七大技术中再次将纳米级分辨率光学成像技术作为热点进行介绍，超高分辨率成像技术是重要的前沿研究领域。本文首先简要介绍了荧光显微成像技术的发展历史、荧光显微镜的基础概念、超分辨成像技术的基本概况，之后着重介绍了单分子超分辨成像技术的研究进展，并在最后对该技术的发展及应用做了展望。

关键词：超分辨成像技术单分子定位成像技术多色成像三维成像纳米级成像技术

抑制Wnt/β-catenin信号通路对始初小头虫再生的影响

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上海海洋大学学报 2024年第3期33卷 552-561页

作者：李倩张琳琳中国科学院海洋研究所实验海洋生物学重点实验室山东青岛266071 中国科学院海洋大科学研究中心山东青岛266071 海洋生物与生物技术实验室山东青岛266237 中国科学院大学北京100049

Wnt/β-catenin信号通路在涡虫等多种生物的再生中发挥重要作用,本研究以环节动物始初小头虫(Capitella teleta)为研究对象,初步探究Wnt/β-catenin信号通路对小头虫再生的影响。将截断损伤后的样本持续浸泡于30μmol/L浓度外源性Wnt/β... 详细信息

Wnt/β-catenin信号通路在涡虫等多种生物的再生中发挥重要作用,本研究以环节动物始初小头虫(Capitella teleta)为研究对象,初步探究Wnt/β-catenin信号通路对小头虫再生的影响。将截断损伤后的样本持续浸泡于30μmol/L浓度外源性Wnt/β-catenin信号通路小分子化合物抑制剂XAV-939中,发现小头虫的再生受到了抑制,与对照组相比再生速度明显减慢,且不能形成正常的再生芽基组织,通过神经和肌肉标记发现Wnt信号通路被抑制后,小头虫再生过程中的神经和肌肉生长也受到了影响。后续通过EdU(5-Ethynyl-2’-deoxyuridine)标记发现抑制剂处理组样本的增殖细胞数量显著少于正常组样本,表明Wnt/β-catenin信号通路被抑制后会影响小头虫再生过程中的增殖细胞产生,从而调控小头虫的再生过程。在几种典型物种中Wnt通路调控再生的比较研究表明Wnt信号通路在刺胞动物和冠轮动物全身再生中的功能相对保守。

关键词： Wnt/β-catenin信号通路环节动物小头虫 Wnt通路抑制剂再生增殖细胞

自噬相关基因5在人恶性胸膜间皮瘤中的表达及其意义

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中国医科大学学报 2024年第8期53卷 673-679页

作者：刘如爱王播勇李锦松普元倩余敏熊伟大理大学基础医学院生物化学与分子生物学教研室云南大理671000 云南省高校临床生物化学检验重点实验室云南大理671000 云南省昆虫生物医药研发重点实验室云南大理671000 云南大学生命科学学院生物化学与分子生物学实验室昆明650091

目的探讨自噬相关基因5(ATG5)在人恶性胸膜间皮瘤(MPM)细胞和组织中的表达情况,分析ATG5与MPM患者临床病理参数和预后的相关性。方法实时定量PCR(RT-qPCR)和Western blotting检测正常人胸膜间皮细胞和MPM细胞、非MPM胸膜间皮组织和MPM... 详细信息

目的探讨自噬相关基因5(ATG5)在人恶性胸膜间皮瘤(MPM)细胞和组织中的表达情况,分析ATG5与MPM患者临床病理参数和预后的相关性。方法实时定量PCR(RT-qPCR)和Western blotting检测正常人胸膜间皮细胞和MPM细胞、非MPM胸膜间皮组织和MPM组织中ATG5的表达差异。应用TCGA数据库分析ATG5与MPM患者临床病理特征和预后的相关性。构建Cox回归模型,分析影响MPM患者预后的因素。GEPIA数据库评估ATG5与MPM肿瘤标志物和新型血清标志物的相关性。TIMER数据库分析ATG5与MPM免疫细胞浸润和关键免疫调节基因的相关性。结果ATG5在MPM细胞和组织中显著高表达,且与MPM患者的肿瘤分期呈正相关(P细胞浸润(B细胞、CD4^(+)T细胞和巨噬细胞)和免疫相关基因(CD28、CUL48B、CD166、MMP14)呈显著正相关(P生物标志物。

关键词：恶性胸膜间皮瘤自噬相关基因5 自噬预后免疫浸润

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走向新的综合

生命科学 2024年第3期36卷 283-284页

作者：吴家睿中国科学院分子细胞科学卓越创新中心中国科学院系统生物学重点实验室上海200031

1984年5月,在美国新墨西哥州一个名叫“圣塔菲”的小镇诞生了一个私立研究所——圣塔菲研究所(Santa Fe Institute)。这个小小研究所的出现成为了现代科学史上的一个里程碑,值得大书特书。美国科学作家米切尔·沃尔德罗普(Mitchell Wald... 详细信息

1984年5月,在美国新墨西哥州一个名叫“圣塔菲”的小镇诞生了一个私立研究所——圣塔菲研究所(Santa Fe Institute)。这个小小研究所的出现成为了现代科学史上的一个里程碑,值得大书特书。美国科学作家米切尔·沃尔德罗普(Mitchell Waldrop)用《复杂》这本书很好地完成了这个任务。作者在书中用清晰生动的文字,刻画了圣塔菲研究所的众多核心人物和相关研究活动,为广大读者展现了一幅波澜壮阔的科学思想革命运动。

关键词：新墨西哥州圣塔菲研究所沃尔德米切尔核心人物科学史

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靶向蛋白质降解技术发展态势分析

中国生物工程杂志 2024年第2期44卷 190-198页

作者：施慧琳李伟靳晨琦徐萍王玥中国科学院上海营养与健康研究所、中国科学院上海生命科学信息中心上海200031

靶向蛋白质降解技术是一类利用机体内天然存在的蛋白质清理系统来降低靶蛋白水平的技术,对其基础研究和产业发展现状进行分析,发现近年来靶向蛋白质降解技术发展进入快车道,随着研究的推进可降解靶蛋白和可招募E3泛素连接酶资源不断拓展... 详细信息

靶向蛋白质降解技术是一类利用机体内天然存在的蛋白质清理系统来降低靶蛋白水平的技术,对其基础研究和产业发展现状进行分析,发现近年来靶向蛋白质降解技术发展进入快车道,随着研究的推进可降解靶蛋白和可招募E3泛素连接酶资源不断拓展,降解剂分子的稳定性、功效获得进一步提升,实现可控、精准降解,与此同时,基于技术原型创新,使该技术能够在靶向降解胞内蛋白质基础上,实现胞外和膜结合蛋白质、蛋白质聚集体以及RNA、脂质、细胞器和病原体等非蛋白质物质的靶向降解。靶向蛋白质降解技术也为针对“不可成药”靶点的新药开发提供了新思路,引领制药行业新浪潮,为癌症、自身免疫性疾病等疾病治疗提供新手段。

关键词：靶向蛋白质降解靶蛋白不可成药

O⁃GlcNAc糖基化修饰在免疫系统中的作用

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中国生物化学与分子生物学报 2024年第4期40卷 474-483页

作者：薛俊杰孙慧武汉大学生命科学学院生物化学与分子生物学系过敏及免疫相关疾病湖北省重点实验室武汉430072

O-GlcNAc糖基化修饰是一种广泛存在于细胞内蛋白质上的翻译后修饰,与一般的蛋白质糖基化修饰不同,催化该修饰的O-GlcNAc糖基转移酶将GlcNAc糖单元添加在蛋白质的丝氨酸或苏氨酸残基上后便不再延伸。自被发现以来,已有大量研究表明,O-Glc... 详细信息

O-GlcNAc糖基化修饰是一种广泛存在于细胞内蛋白质上的翻译后修饰,与一般的蛋白质糖基化修饰不同,催化该修饰的O-GlcNAc糖基转移酶将GlcNAc糖单元添加在蛋白质的丝氨酸或苏氨酸残基上后便不再延伸。自被发现以来,已有大量研究表明,O-GlcNAc糖基化修饰广泛参与了细胞生长发育、基因转录调控、免疫反应和应激反应等诸多基础性的生理过程。在免疫系统中,O-GlcNAc糖基化修饰通过多种途径调控免疫细胞的活化、分化以及功能发挥。巨噬细胞的分化与表型维持依赖O-GlcNAc糖基化修饰的稳态,葡萄糖代谢水平的改变或OGT的缺失都会导致巨噬细胞极化发生转变。此外,O-GlcNAc糖基化修饰通过改变NF-κB等转录因子的活性调节细胞因子的转录维持巨噬细胞炎性,亦可影响MAVS蛋白泛素化以响应病原体感染。在其他先天性免疫细胞中,O-GlcNAc糖基化修饰水平的降低都会不同程度地影响细胞免疫功能。T细胞和B细胞中的NF-κB、NFAT和c-Myc等转录因子上均受到该修饰的调控,从而影响细胞因子与代谢相关基因的表达,并伴随着较高水平的葡萄糖摄入和O-GlcNAc糖基化修饰,以满足细胞活化与增殖。O-GlcNAc糖基化修饰在免疫系统中的异常变化与慢性炎症、肿瘤等相关疾病的发生发展密切相关,或成为肿瘤免疫逃逸的手段。深入了解O-GlcNAc糖基化修饰在免疫系统中的作用,将有助于揭示免疫调控的分子机制,为新型免疫治疗策略的开发提供理论基础。

关键词： O-GlcNAc糖基化修饰 O-GlcNAc糖基转移酶免疫细胞炎症反应肿瘤逃逸

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新药研发发展态势分析

中国科学院院刊 2024年第5期39卷 821-831页

作者：徐萍许丽杨若南李伟陈凯先中国科学院上海营养与健康研究所中国科学院上海生命科学信息中心上海200031 中国科学院大学北京100049 中国科学院上海药物研究所上海201203

新药研发是医药创新发展的关键环节,是新一轮生命科技革命和生物经济变革的核心领域,对引领科技创新、带动经济发展、提升人民健康福祉具有战略意义。当前,前沿技术不断革新、学科跨域融合、数字深度赋能驱动新药研发领域创新日趋活跃,... 详细信息

新药研发是医药创新发展的关键环节,是新一轮生命科技革命和生物经济变革的核心领域,对引领科技创新、带动经济发展、提升人民健康福祉具有战略意义。当前,前沿技术不断革新、学科跨域融合、数字深度赋能驱动新药研发领域创新日趋活跃,国内外创新性小分子药物、抗体药物、免疫细胞治疗、基因治疗与核酸药物等密集获批上市,为未满足的临床需求提供更多选择。文章深入分析新药研发领域发展趋势、全球新药批准情况,以及我国新药研发发展现状与态势,提出发展启示与建议,以期为新药研发领域发展提供参考。

关键词：新药抗体药物细胞治疗启示建议

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肺成纤维细胞在肺损伤修复中的研究进展

中国细胞生物学学报 2024年第5期46卷 881-891页

作者：杨迪张家柱隋鹏飞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

作为肺间质细胞的重要组成部分,成纤维细胞参与细胞外基质合成,维持肺部结构稳定,并为肺内干细胞的功能调控提供干细胞龛。在稳态以及损伤修复过程中,成纤维细胞通过旁分泌信号与肺内多种细胞互作,维持组织结构完整。在病理条件下,成纤... 详细信息

作为肺间质细胞的重要组成部分,成纤维细胞参与细胞外基质合成,维持肺部结构稳定,并为肺内干细胞的功能调控提供干细胞龛。在稳态以及损伤修复过程中,成纤维细胞通过旁分泌信号与肺内多种细胞互作,维持组织结构完整。在病理条件下,成纤维细胞则会发生异常激活,其主要通过分泌胶原蛋白和纤维蛋白参与组织纤维化,影响多种肺部疾病的发生发展过程。鉴于成纤维细胞在肺的稳态维持和损伤修复过程中的重要性,该综述系统性地归纳总结了肺成纤维细胞研究的最新进展。此外还提出了未来肺成纤维细胞研究中值得探讨的问题,旨在为解析肺部疾病的发病机制和寻找潜在治疗靶点提供新的思路。

关键词：肺成纤维细胞呼吸道干细胞细胞互作肺部疾病