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荧光偏振成像技术及其生物学应用

激光与光电子学进展 2024年第18期 1-15页

作者：杨子仪李世晗刘芷如钟素艺李美琪席鹏北京大学生物医学工程系北京大学力学与科学工程系北京大学生命科学学院

荧光偏振成像通过测量样品中荧光分子的偏振状态，得到样品的取向结构特征，在生物学领域有着广泛的应用。偏振成像常与其他荧光显微技术结合，用来解析细胞结构的排列方向、生物大分子的实时动态取向和组织的有序性等信息，以研究细胞... 详细信息

荧光偏振成像通过测量样品中荧光分子的偏振状态，得到样品的取向结构特征，在生物学领域有着广泛的应用。偏振成像常与其他荧光显微技术结合，用来解析细胞结构的排列方向、生物大分子的实时动态取向和组织的有序性等信息，以研究细胞的生理过程、药物对细胞的作用及异常结构的检测。本文阐述了荧光偏振成像在生物学等领域的应用，对利用偏振信息获取不同样品取向结构的研究方法进行分析比较，并对其未来发展趋势进行展望。

关键词：荧光偏振成像分子取向解析生物显微成像

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植物PEAT复合体介导组蛋白H2A去泛素化

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科学通报 2024年第2期69卷 140-142页

作者：周岳北京大学蛋白质与植物基因研究国家重点实验室现代农学院北京大学-清华大学生命科学联合中心北京100871

组蛋白翻译后修饰是重要的表观遗传调控方式,包括组蛋白甲基化、乙酰化、磷酸化和泛素化等,在真核生物的基因组DNA复制、损伤修复、基因转录等生物学过程中发挥着重要的作用.组蛋白H2A单泛素化修饰(H2Aub)在动植物中高度保守,通常与基... 详细信息

组蛋白翻译后修饰是重要的表观遗传调控方式,包括组蛋白甲基化、乙酰化、磷酸化和泛素化等,在真核生物的基因组DNA复制、损伤修复、基因转录等生物学过程中发挥着重要的作用.组蛋白H2A单泛素化修饰(H2Aub)在动植物中高度保守,通常与基因的转录抑制相关[1,2].组蛋白泛素化是可逆的,维持生物体内组蛋白泛素化的正常水平对正常生长发育至关重要.以往的研究表明,动植物中具有保守RING结构域的E3连接酶形成PRC1复合体,负责催化H2A的单泛素修饰[1,3].组蛋白H2A去泛素化需要去泛素蛋白酶催化,对调控染色质上的H2A泛素修饰水平具有重要作用.以往的研究已经在动物中弄清了H2A去泛素化的分子机制,然而对植物中组蛋白H2A去泛素化的分子机制知之甚少.

关键词：去泛素化表观遗传调控组蛋白甲基化复合体转录抑制泛素化修饰损伤修复基因转录

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去泛素化酶在肾细胞癌中的作用

生物化学与生物物理进展 2024年第2期51卷 276-299页

作者：罗霞金晓锋宁波大学医学部生物化学与分子生物学系浙江省病理生理学技术研究重点实验室宁波315211

肾细胞癌(renal cell carcinoma,RCC)是成人肾脏的原发性恶性肿瘤。泛素-蛋白酶体系统(ubiquitinproteasome system,UPS)对控制蛋白质水平和调节生理病理过程至关重要。去泛素化酶(deubiquitinases,DUBs)是UPS的关键成分,特别是从靶蛋... 详细信息

肾细胞癌(renal cell carcinoma,RCC)是成人肾脏的原发性恶性肿瘤。泛素-蛋白酶体系统(ubiquitinproteasome system,UPS)对控制蛋白质水平和调节生理病理过程至关重要。去泛素化酶(deubiquitinases,DUBs)是UPS的关键成分,特别是从靶蛋白中去除泛素链,通过严格调节正常生理学中泛素化和去泛素化之间的平衡,对蛋白质稳态和质量控制显示出至关重要的作用。越来越多的研究表明,功能异常的DUBs与RCC的进展和转移有关。根据底物的不同,一些DUB可能会抑制RCC,而另一些则促进。本文综述了RCC相关DUB的最新研究进展,描述了其分类、功能作用,总结了DUB在RCC中的作用和作用机制,并讨论了靶向DUBs用于癌症治疗。

关键词：肾细胞癌泛素-蛋白酶体系统去泛素化酶

通过触觉编码和声音为视力障碍者提供远程虚拟陪伴

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生物化学与生物物理进展 2024年第1期51卷 158-176页

作者：葛松黄轩拓林衍旎李沿橙董问天党卫民徐晶晶伊鸣许胜勇北京大学电子学院教育部纳米器件物理与化学重点实验室北京100871 北京大学信息科学技术学院北京100871 北京大学第六医院北京大学精神卫生研究所国家卫生健康委员会精神卫生学重点实验室(北京大学)国家精神心理疾病临床医学研究中心(北京大学第六医院)北京100191 山东大学微电子学院济南250100 北京大学基础医学院神经生物学系神经科学研究所神经科学重点实验室北京大学公共卫生学院北京100191

目的现有的人工视觉装置分为植入式装置和体外辅助装置两种,但它们都有一些不足之处。植入式装置需要手术植入、会造成不可恢复创伤;体外辅助装置指令相对简单、应用场景较为单一、过于依赖人工智能(AI)的判断不能提供足够的安全性。本... 详细信息

目的现有的人工视觉装置分为植入式装置和体外辅助装置两种,但它们都有一些不足之处。植入式装置需要手术植入、会造成不可恢复创伤;体外辅助装置指令相对简单、应用场景较为单一、过于依赖人工智能(AI)的判断不能提供足够的安全性。本文提出了一种将周边环境信息转化成头颈部触觉指令、并辅助以语音交互的系统,其有效性、安全性、信息量等均优于现有体外辅助技术,同时也具有低成本、低风险、适合多种生活和工作场景等优势。方法该系统借助最新的远程无线网络通讯技术、芯片技术,利用前方人员随身佩戴的微小型电子设备、摄像头和感应器,以及云端庞大的数据库和计算能力,后台人员可以实时、充分地远程(比如跨越城市)了解前方的现场景象、环境参数和人员状态等信息,通过对比云端数据库和内存数据库、AI辅助识别和人工综合分析,快速获得最合理的行动方案,并将行动指令及时传给前方人员,实现盲人导航功能。同时,也用语音互动对话提供人文关怀、情感寄托。结果本文首次提出了“远程虚拟陪伴概念”,并演示了相应的硬件和软件以及多种生活场景下的测试效果。除了可以实现基础的导航功能,比如帮助视觉障碍人群完成在超市购物、咖啡厅寻座、街道行走,以及完成更加复杂的拼图、日常娱乐打牌功能,还可以满足骑行等速度相对快的移动指令要求。结论实验结果表明,这种“远程虚拟陪伴”装置适用大量场景和需求,不仅可以用于视觉障碍人群出行、购物、娱乐,也可用于陪伴老人出行、辅助野外探险或旅行等,具有广泛的发展和应用前景。

关键词：人工视觉辅助远程虚拟伴侣触觉代码盲人导航

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表型可塑性的研究进展

科学通报 2024年第14期69卷 1881-1892页

作者：孔源杜茁赵毅强中国农业大学生物学院畜禽生物育种全国重点实验室北京100193 中国科学院遗传与发育生物学研究所北京100101

表型可塑性是指同一基因型个体在不同环境下表现不同表型的现象,或生物体为响应不同环境条件而产生不同表型的能力,是生物体的基本属性,也是适应环境的重要途径.生物体对遗传变异和环境扰动的鲁棒性则被称为渠道化,体现了生物体适应环... 详细信息

表型可塑性是指同一基因型个体在不同环境下表现不同表型的现象,或生物体为响应不同环境条件而产生不同表型的能力,是生物体的基本属性,也是适应环境的重要途径.生物体对遗传变异和环境扰动的鲁棒性则被称为渠道化,体现了生物体适应环境变化的不同策略.现代表型可塑性的研究起始于1965年,如今已成为一个热门的研究领域.为了对表型可塑性进行定量,研究者往往使用具有相同遗传背景的群体,在包含对照环境的两种以上不同环境下量化可塑性反应.经典的表型可塑性量化方法在群体或个体水平上比较表型值的差异或表型值与环境的回归斜率.随着研究的进步,目前的可塑性量化方法正在逐步完善,遗传背景、G×E等也被加入到定量策略中.表型可塑性被认为受到遗传信息和表观遗传两方面的影响,但其背后的机制仍未被阐明.同样地,表型可塑性与适应性之间的关系存在一定的争议,其意义具有高度可变性,应做到具体问题具体分析.本文系统地介绍了表型可塑性的概念、发展简史、机制、量化方法及其与适应性的关系,结合动物、植物以及微生物的例子,总结了该领域目前的研究进展与存在的问题,并对未来的发展进行展望,以期为表型可塑性的相关研究提供较为全面的参考.

关键词：表型可塑性机制量化指标渠道化

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“微生物生理学”核心课程的建设探索

微生物学通报 2024年第4期51卷 1167-1174页

作者：王磊田长富楼慧强焦健梁鹏博毕国志李颖中国农业大学生物学院微生物学与免疫学系北京100193

建设高阶性、创新性和有挑战度的大学“金课”是培养高阶人才的基础,而科学且智慧的教学方法是实现教学理念的保障。“微生物生理学”是面向中国农业大学生物学院基地班和理科试验班开设的必修课,通过5年的核心课程建设,建立了具有农科... 详细信息

建设高阶性、创新性和有挑战度的大学“金课”是培养高阶人才的基础,而科学且智慧的教学方法是实现教学理念的保障。“微生物生理学”是面向中国农业大学生物学院基地班和理科试验班开设的必修课,通过5年的核心课程建设,建立了具有农科大学专业特色的系统性知识体系,秉承“将知识还原为求知之道”的授课方法,依托多元化的有效测评方式,提升学生对知识点的理解、分析、评价和综合运用能力,成为学生从事科研实践的奇思灵感和妙想源泉,进而为高阶性人才培养赋能。

关键词：微生物生理学核心课程建设高阶性人才培养

小粒径Fe_(3)O_(4)-DMSA-PEI磁性纳米颗粒的制备及其基因负载能力研究

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无机材料学报 2024年第5期39卷 517-524页

作者：蔡和庆韩璐杨松松薛新玉张扣孙志成刘儒平胡堃危岩北京印刷学院印刷与包装工程学院北京102600 清华大学生命有机磷化学及化学生物学教育部重点实验室北京100084

四氧化三铁(Fe_(3)O_(4))磁性纳米颗粒因其制备简单,在外加磁场作用下具有靶向性,并且表面易接枝等特性,可作为被动靶向载体应用于基因治疗领域。本研究采用溶剂热法制备纳米颗粒,并调控堆积生长时间,制得粒径在4~9 nm范围内可控的油相F... 详细信息

四氧化三铁(Fe_(3)O_(4))磁性纳米颗粒因其制备简单,在外加磁场作用下具有靶向性,并且表面易接枝等特性,可作为被动靶向载体应用于基因治疗领域。本研究采用溶剂热法制备纳米颗粒,并调控堆积生长时间,制得粒径在4~9 nm范围内可控的油相Fe_(3)O_(4)纳米颗粒;使用内消旋-2,3-二巯基丁二酸(DMSA)二次取代其表面的油酸分子,使其具备良好的水相分散性;通过酰胺化反应在其表面接枝支链型聚乙烯亚胺(PEI),最终得到Fe_(3)O_(4)-DMSA-PEI磁性纳米颗粒。研究发现,Fe_(3)O_(4)-DMSA-PEI磁性纳米颗粒的表面Zeta电位高达(52.50±1.94)mV,具有一定的超顺磁性(14.48 emu/g,1 emu/g=1 A·m^(2)/kg)。磁性纳米颗粒与质粒DNA的质量比为15:1时可完全阻滞DNA在凝胶上的电泳,装载量高达6.67%。本研究制备的Fe_(3)O_(4)-DMSA-PEI磁性纳米颗粒具有一定的基因负载能力,有望作为基因载体应用于基因转染领域。

关键词：四氧化三铁磁性纳米颗粒基因载体表面改性

自由基化学-串联质谱用于脂质精细结构解析的研究进展

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质谱学报 2024年第1期45卷 57-68页

作者：简瑞君瑕瑜清华大学化学系生命有机磷化学及化学生物学教育部重点实验室北京 100084

脂质作为六大营养素之一,与细胞膜构建、信号传导和能量代谢等多种生物学过程密切相关.然而,脂质分子结构多样性给分析带来了挑战.基于碰撞诱导解离(collision-induced dissociation,CID)的传统串联质谱(tandem mass spectrometry,MS/MS... 详细信息

脂质作为六大营养素之一,与细胞膜构建、信号传导和能量代谢等多种生物学过程密切相关.然而,脂质分子结构多样性给分析带来了挑战.基于碰撞诱导解离(collision-induced dissociation,CID)的传统串联质谱(tandem mass spectrometry,MS/MS)技术仅可以鉴定分子种类和脂肪酰基链组成,难以分析C＝C位置、sn-位置、官能团取代及位置等精细结构.近年来,在多种结构层次上分辨脂质异构体的质谱方法迅速发展,其中,自由基的引入在脂质气相离子活化和引发化学反应等方面发挥着独特作用.本文综述了近10年来自由基化学结合串联质谱技术在脂质精细结构解析方面的应用进展,主要包括气相的自由基诱导解离(radical-induced dissociation,RID)和自由基参与反应的衍生化-串联质谱技术.

关键词：脂质精细结构自由基化学串联质谱自由基诱导解离

来源：博看期刊评论

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慢性应激诱导慢性痛-抑郁共病机制研究进展

生理科学进展 2024年第3期55卷 191-198页

作者：侯锦雯邢国刚北京大学神经科学研究所北京大学基础医学院神经生物学系教育部/卫健委神经科学重点实验室北京100191

慢性疼痛(简称慢性痛)和抑郁障碍是危害人类健康的两类常见疾病。慢性痛和抑郁常常伴随发生,相互影响,极大地提高了治疗难度。慢性痛和抑郁的发生具有共同或相互作用的神经回路及神经递质系统,神经炎症在慢性痛和抑郁的发病中也都具有... 详细信息

慢性疼痛(简称慢性痛)和抑郁障碍是危害人类健康的两类常见疾病。慢性痛和抑郁常常伴随发生,相互影响,极大地提高了治疗难度。慢性痛和抑郁的发生具有共同或相互作用的神经回路及神经递质系统,神经炎症在慢性痛和抑郁的发病中也都具有重要作用。相关神经回路功能障碍和神经炎症是慢性痛-抑郁共病的重要机制。慢性应激(chronic stress)是诱发抑郁和慢性痛的重要原因。以往的研究表明,下丘脑-垂体-肾上腺(hypothalamic-pituitary-adrenal,HPA)轴功能紊乱是慢性应激诱导抑郁及共病疼痛的病理基础,慢性应激可能通过HPA轴功能紊乱,促进神经炎症反应和神经回路功能障碍,导致慢性痛-抑郁共病。本文就慢性应激诱导慢性痛-抑郁共病的发病机制进行探讨,从HPA轴功能、神经炎症、涉及的大脑结构和神经回路等方面阐述慢性应激诱导慢性痛-抑郁共病的发病机制。

关键词：慢性应激慢性痛-抑郁共病 HPA轴神经炎症神经环路