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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

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

线粒体RNA m^(3)C修饰酶METTL8的修饰机制和底物特异性

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科学通报 2024年第14期69卷 1806-1809页

作者：黄梦涵周小龙国科大杭州高等研究院生命与健康科学学院浙江省系统健康科学重点实验室杭州310024 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核糖核酸功能与应用全国重点实验室上海200031

tRNA是遗传信息传递的关键生物大分子之一.在核糖体中,tRNA的反密码子通过与mRNA的三联体密码子互补配对,从而将其携带的氨基酸掺入到新合成的肽链中,对遗传信息的精准传递具有重要作用^([1]).tRNA上存在着大量的转录后核苷酸修饰^([2])... 详细信息

tRNA是遗传信息传递的关键生物大分子之一.在核糖体中,tRNA的反密码子通过与mRNA的三联体密码子互补配对,从而将其携带的氨基酸掺入到新合成的肽链中,对遗传信息的精准传递具有重要作用^([1]).tRNA上存在着大量的转录后核苷酸修饰^([2]).目前已有120多种tRNA修饰被鉴定出来,它们存在于12%~20%的tRNA核苷酸碱基上^([3,4]).tRNA上存在的这些修饰参与并调控一系列生命过程^([5]).众多的修饰能够维持tRNA结构、提高tRNA稳定性、促进反密码子与密码子的精确配对等,在多种生命活动中发挥作用^([6,7]).

关键词：反密码子三联体密码生物大分子修饰酶 tRNA 遗传信息传递底物特异性

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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

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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

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年第10期46卷 779-794页

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上海200031

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... 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

基于原位液相飞行时间二次离子质谱的电化学固液界面研究

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质谱学报 2024年第1期45卷 1-13,I0001页

作者：张燕燕汪福意中国科学院化学研究所活体分析化学院重点实验室北京分子科学国家研究中心北京100190 中国科学院大学北京100049 北京质谱中心北京100190

电化学界面是能源转换与存储、生物化学、传感器和腐蚀等领域的核心,研究电化学界面结构与性能的关系一直是电化学和化学测量学的热点与难点。本文重点介绍了基于高真空兼容微流控装置的原位液相飞行时间二次离子质谱(ToF-SIMS)技术的... 详细信息

电化学界面是能源转换与存储、生物化学、传感器和腐蚀等领域的核心,研究电化学界面结构与性能的关系一直是电化学和化学测量学的热点与难点。本文重点介绍了基于高真空兼容微流控装置的原位液相飞行时间二次离子质谱(ToF-SIMS)技术的原理、特性,及其在电化学固液界面实时、原位探测方面的研究进展。随着微流控装置的进一步创新以及ToF-SIMS仪器的不断发展,原位液相ToF-SIMS将为电催化、电池等领域的复杂电化学固液界面研究提供重要手段。

关键词：电化学固液界面原位液相飞行时间二次离子质谱原位分析实时分析

基于TCGA数据挖掘及网络药理学探讨卤泛群治疗胶质母细胞瘤的潜在机制

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中国药理学通报 2024年第4期40卷 756-764页

作者：曹振程路畅秦祎雄郭勇韩标桂林医学院智能医学与生物技术学院广西桂林541199 桂林医学院生物化学与分子生物学重点实验室广西桂林541199

目的运用癌症基因图谱(the cancer genome atlas,TCGA)基因组学数据挖掘潜在治疗胶质母细胞瘤的药物卤泛群(halofantrine),通过网络药理学方法探讨卤泛群防治胶质母细胞瘤的作用机制,并结合细胞实验对卤泛群防治胶质母细胞瘤的机制进行... 详细信息

目的运用癌症基因图谱(the cancer genome atlas,TCGA)基因组学数据挖掘潜在治疗胶质母细胞瘤的药物卤泛群(halofantrine),通过网络药理学方法探讨卤泛群防治胶质母细胞瘤的作用机制,并结合细胞实验对卤泛群防治胶质母细胞瘤的机制进行验证。方法通过癌症临床公开数据库TCGA挖掘胶质母细胞瘤发生发展的关键基因,利用CMAP数据库寻找潜在治疗胶质母细胞瘤的药物,借助STITCH、Drug bank、Binding DB、BATMAN-TCM、TargetNet、SwissTarget、PubChem检索药物靶点信息,利用Drug bank、DisGeNET、GeneCards,TDD筛选胶质母细胞瘤靶点。通过Cytoscape构建“药物-活性成分-靶点”可视化网络图,通过进行GO、KEGG和分子对接分析,预测其作用机制。利用CCK-8及qPCR等方法验证卤泛群对胶质母细胞瘤细胞及治疗靶点的作用。结果筛选出潜在治疗胶质母细胞瘤的药物卤泛群,卤泛群有150个作用靶点,胶质母细胞瘤治疗靶点有173个,和药物交集靶点有12个,获得3个核心靶点:EGFR、MAPK14、IGF1R。分子对接结果显示,卤泛群与核心靶点结合的潜能和活性良好。CCK-8和qPCR实验结果表明卤泛群可通过EGFR、MAPK14、IGF1R靶点抑制胶质母细胞瘤细胞增殖。结论卤泛群通过EGFR、MAPK14、IGF1R靶点发挥治疗胶质母细胞瘤的作用。

关键词： TCGA数据库网络药理学胶质母细胞瘤卤泛群分子对接作用机制

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