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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

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

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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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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

尼拉帕利治疗儿童复发性PFA型室管膜瘤疗效分析

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中国现代神经疾病杂志 2024年第9期24卷 739-743页

作者：余建忠韩记昌刘亚超李林李昊复旦大学附属儿科医院神经外科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科技大学生命科学与技术学院

目的探讨靶向药物聚ADP核糖聚合酶（PARP）抑制剂尼拉帕利联合低剂量化疗药物（顺铂+依托泊苷）治疗儿童复发性PFA型室管膜瘤的有效性和安全性。方法纳入2022年1月至2024年1月复旦大学附属儿科医院收治的12例儿童复发性PFA型室管膜瘤... 详细信息

目的探讨靶向药物聚ADP核糖聚合酶（PARP）抑制剂尼拉帕利联合低剂量化疗药物（顺铂+依托泊苷）治疗儿童复发性PFA型室管膜瘤的有效性和安全性。方法纳入2022年1月至2024年1月复旦大学附属儿科医院收治的12例儿童复发性PFA型室管膜瘤患者，均接受尼拉帕利联合低剂量化疗药物顺铂和依托泊苷的治疗方案，统计肿瘤客观缓解率以评估疗效；记录患儿耐受性和安全性指标如肝肾功能、心功能、恶心呕吐、疲劳、骨髓抑制、胃肠道反应、感染等不良反应。结果共12例患儿中10例肿瘤体积缩小均≥30%，其中2例肿瘤体积缩小100%;1例肿瘤体积无变化；1例肿瘤体积增大20%，总客观缓解率为10/12。不良反应包括5例出现恶心呕吐，主要发生在药物化疗期间；8例出现不同程度骨髓抑制，均经对症治疗后症状缓解。结论尼拉帕利联合低剂量化疗药物在儿童复发性PFA型室管膜瘤的治疗中具有较好疗效，安全性可控。

关键词：室管膜瘤多(ADP核糖)聚合酶抑制剂分子靶向治疗抗肿瘤联合化疗方案

CRISPR筛选在衰老研究中的应用（英文）

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中国生物化学与分子生物学报 2024年第9期40卷 1186-1196页

作者：徐嘉鑫荆耀彬曲静刘光慧海南医科大学(海南省医学科学院)衰老与肿瘤国际研究中心膜生物学国家重点实验室器官再生与智造重点实验室北京干细胞与再生医学研究院干细胞与生殖生物学国家重点实验室中国衰老标志物研究联合体

CRISPR基因编辑技术的发展改变了我们对人类基因组的理解，推动分子和细胞生物学研究迈向新的领域，加速了生命科学和医学的进展。基于CRISPR的基因筛选工具凭借其高效和便捷的优势，广泛应用于多个生物学领域。衰老是一个受遗传和表观... 详细信息

CRISPR基因编辑技术的发展改变了我们对人类基因组的理解，推动分子和细胞生物学研究迈向新的领域，加速了生命科学和医学的进展。基于CRISPR的基因筛选工具凭借其高效和便捷的优势，广泛应用于多个生物学领域。衰老是一个受遗传和表观遗传等多种因素调控的复杂过程，解析衰老调控基因有助于理解衰老、开发衰老评估和干预策略。本文概述了CRISPR筛选工具的进展及其在衰老研究中的应用，并展望其发展前景。CRISPR相关基因操纵工具有望成为延缓衰老和干预衰老相关疾病的重要手段。

关键词：规律间隔成簇短回文重复序列基因筛选衰老

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类精子干细胞介导的遗传改造与应用

新兴科学和技术趋势

新兴科学和技术趋势 2024年第1期 1-8页

作者：李劲松上海科技大学生命科学与技术学院中国科学院分子细胞科学卓越创新中心(原上海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市分子男科学重点实验室

类精子干细胞是源自小鼠孤雄囊胚中的一种新型单倍体胚胎干细胞，仅含父源遗传物质，性染色体为X染色体，能在体外自我更新、增殖和诱导分化。类精子干细胞技术结合CRISPR/Cas9技术，通过卵子注射可高效稳定地获得基因型确定的半克隆小... 详细信息

类精子干细胞是源自小鼠孤雄囊胚中的一种新型单倍体胚胎干细胞，仅含父源遗传物质，性染色体为X染色体，能在体外自我更新、增殖和诱导分化。类精子干细胞技术结合CRISPR/Cas9技术，通过卵子注射可高效稳定地获得基因型确定的半克隆小鼠。类精子干细胞介导的遗传改造具有广泛的应用前景：高效建立动物模型，快速模拟复杂疾病，挖掘新的诊断和治疗方法；实现动物模型个体水平的靶向遗传筛选；推动基因组标签计划的规模化实施。

关键词：类精子干细胞半克隆技术小鼠疾病模型 CRISPR/Cas9 遗传改造基因组标签计划

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核糖核酸疫苗与免疫应答

生命的化学 2024年第9期44卷 1767-1778页

作者：卓泽文孟飞龙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重点实验室

核糖核酸(RNA)疫苗技术历经多年发展，在新型冠状病毒感染疫情期间得到飞跃式的发展。针对新型冠状病毒的RNA疫苗产品陆续获批上市或纳入紧急使用。近年来，免疫学家对RNA疫苗诱导机体免疫应答的机制展开了系统研究。本文将简介RNA疫苗... 详细信息

核糖核酸(RNA)疫苗技术历经多年发展，在新型冠状病毒感染疫情期间得到飞跃式的发展。针对新型冠状病毒的RNA疫苗产品陆续获批上市或纳入紧急使用。近年来，免疫学家对RNA疫苗诱导机体免疫应答的机制展开了系统研究。本文将简介RNA疫苗的临床应用，总结RNA疫苗的抗原设计、固有免疫与适应性免疫应答、不良反应的免疫机理等，并对RNA疫苗技术尚待解决的问题进行展望。

关键词： RNA疫苗抗原设计抗体免疫应答多系统炎症综合征

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核孔复合物单分子定位超分辨图像的筛选和重构

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中国激光 2024年第3期51卷 67-75页

作者：侯梦迪胡芬杨建宇董浩潘雷霆弱光非线性光子学教育部重点实验室南开大学物理科学学院泰达应用物理研究院天津300071 药物化学生物学全国重点实验室南开大学生命科学学院细胞应答交叉科学中心天津300071 南开大学深圳研究院广东深圳518083 山西大学极端光学协同创新中心山西太原030006

核孔复合物(NPC)是细胞核膜上由多种蛋白组装而成的复杂结构,在细胞核质交换和信息传递中起着关键作用。单分子定位超分辨成像(SMLM)以其特异性和高成像分辨率成为研究NPC超微结构的主要方法之一。然而,由于抗体标记不完全等因素导致的... 详细信息

核孔复合物(NPC)是细胞核膜上由多种蛋白组装而成的复杂结构,在细胞核质交换和信息传递中起着关键作用。单分子定位超分辨成像(SMLM)以其特异性和高成像分辨率成为研究NPC超微结构的主要方法之一。然而,由于抗体标记不完全等因素导致的数据丢失,给后续分析带来了困难。笔者使用SMLM提供的定位信息,结合基于密度的空间聚类算法(DBSCAN)和层次聚类算法进行数据的提取和分类,建立了NPC筛选和定位的分析流程,并采用该处理流程得到了缺失较少且形貌比较均匀的核孔。进一步,基于最小二乘法原理对筛选得到的大量NPC进行质心对齐的重构处理,成功复现出了其经典的八重对称结构,并揭示了核孔蛋白Nup133与Nup98的精确相对位置关系。本研究通过建立核孔筛选和重构的标准流程,填补了SMLM数据的缺失。采用该流程对多种核孔蛋白进行分析,揭示它们的结构特性。所建流程为理解核孔的复杂结构提供了一种高通量的定量分析方法。

关键词：生物光学超分辨成像单分子定位核孔复合物聚类算法重构