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哺乳动物外泌体：分离纯化、临床应用与展望

中国生物工程杂志 2024年

作者：姜姗姗尹羽琪厉芊妤张靓语杨玫王永华云南大学生命科学学院云南大学生命科学研究中心

外泌体，作为细胞分泌的纳米级细胞外小囊泡，不仅在细胞间通讯中扮演重要角色，还携带多种生物活性物质，如核酸、蛋白质和脂质等，从而在机体的生理和病理过程中发挥关键作用。由于其内生性和生物相容性，外泌体在疾病诊断、生物标志... 详细信息

外泌体，作为细胞分泌的纳米级细胞外小囊泡，不仅在细胞间通讯中扮演重要角色，还携带多种生物活性物质，如核酸、蛋白质和脂质等，从而在机体的生理和病理过程中发挥关键作用。由于其内生性和生物相容性，外泌体在疾病诊断、生物标志物的发现以及治疗领域展现出独特的优势，尤其是与合成载体如脂质体和纳米颗粒相比。然而，外泌体的分离纯化效率低和靶向性弱等技术挑战限制了其在临床应用中的发展。本文综述了外泌体的起源、分类、以及现有的分离纯化技术，并对比了各种技术的优势和局限性。此外，本文还探讨了外泌体在疾病诊断和治疗中的应用，并展望了未来技术发展和临床应用的可能方向，旨在为外泌体的功能研究和临床应用提供新的视角和策略。

关键词：外泌体外泌体分离临床诊断靶向药物递送治疗

LIN28A/B在肿瘤发生发展中的作用研究进展

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遗传 2024年第6期46卷 452-465页

作者：张译文黄琴吴艳芸孙月韦永龙云南大学生命科学学院生命科学研究中心云南省细胞代谢与疾病重点实验室昆明650504

LIN28A及其同源蛋白LIN28B是高度保守的RNA结合蛋白,在胚胎早期发育、体细胞重编程、葡萄糖代谢以及肿瘤发生发展中具有重要作用。LIN28A/B在乳腺癌等恶性肿瘤中高表达,在肿瘤的起始、维持和转移中均发挥重要作用,并与预后不良相关。研... 详细信息

LIN28A及其同源蛋白LIN28B是高度保守的RNA结合蛋白,在胚胎早期发育、体细胞重编程、葡萄糖代谢以及肿瘤发生发展中具有重要作用。LIN28A/B在乳腺癌等恶性肿瘤中高表达,在肿瘤的起始、维持和转移中均发挥重要作用,并与预后不良相关。研究表明,LIN28A/B主要通过抑制let-7s等microRNA和直接靶向mRNA的方式发挥调控作用。本文主要综述了LIN28A/B在肝癌、乳腺癌、结直肠癌等恶性肿瘤中的功能及其分子调控机制,以期为进一步研究LIN28A/B的作用机制及其在临床治疗中的可能应用提供理论参考。

关键词： LIN28A LIN28B let-7 miRNA 肿瘤发生发展治疗靶点

β_(2)肾上腺素受体在erastin诱导的前列腺细胞铁死亡和自噬中的作用及其机制

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解放军医学杂志 2024年第5期49卷 570-577页

作者：黄燕萍张咪曾燕陈津滢陈芳芳吴诗锜徐晨重庆医科大学生命科学研究院重庆400016

目的探讨β2肾上腺素受体(ADRB2)在铁死亡激活剂erastin(Era)诱导的前列腺癌细胞铁死亡、自噬中的作用及可能的分子机制。方法取慢病毒或对照感染的PC-3细胞,设置sh-NC组(正常培养)、sh-NC+Era组(10μmol/L Era处理24 h)、sh-ADRB2组(... 详细信息

目的探讨β2肾上腺素受体(ADRB2)在铁死亡激活剂erastin(Era)诱导的前列腺癌细胞铁死亡、自噬中的作用及可能的分子机制。方法取慢病毒或对照感染的PC-3细胞,设置sh-NC组(正常培养)、sh-NC+Era组(10μmol/L Era处理24 h)、sh-ADRB2组(正常培养)与sh-ADRB2+Era组(10μmol/L Era处理24 h)。采用CCK-8法检测铁死亡激活剂Era和铁死亡抑制剂ferrostatin-1(Fer-1)处理后的细胞存活率,透射电镜观察细胞形态变化,丙二醛(MDA)检测试剂盒检测MDA含量,铁离子比色法检测铁离子含量。Western blotting检测胱氨酸谷氨酸转运体(XCT)、铁蛋白重链1(FTH1)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPX4)、p62、LC3、c-Jun N-末端激酶(JNK)、c-Jun、p-c-Jun蛋白表达水平。注射ADRB2敲低的PC-3稳转株,构建裸鼠成瘤模型并用Era处理,分为sh-NC组、sh-NC+Era组、sh-ADRB2组与sh-ADRB2+Era组,每组4只。隔天记录瘤体体积及最终瘤体重量,并采用免疫组化检测ADRB2、JNK、c-Jun、p-c-Jun的表达情况。结果Era处理后PC-3细胞存活率下降(P<0.01),加用Fer-1处理后PC-3细胞存活率恢复(P<0.01)。透射电镜下可见,Era处理后PC-3细胞发生铁死亡和自噬形态学改变,MDA和铁离子含量增高(P<0.05或P<0.01);敲低ADRB2并用Era处理后PC-3细胞存活率进一步下降(P<0.05),MDA和铁离子含量进一步升高(P<0.01),FTH1、XCT、GPX4和LC3蛋白表达水平降低(P<0.05或P<0.01),p62蛋白和JNK通路相关基因JNK、c-Jun、p-c-Jun蛋白表达水平升高(P<0.01);JNK抑制剂处理后,FTH1、XCT和LC3表达水平升高,p62表达水平降低(P<0.01)。PC-3裸鼠模型中,sh-ADRB2+Era组瘤体体积明显小于sh-NC+Era组和sh-ADRB2组(P<0.05或P<0.01);免疫组化检测结果显示,与sh-NC组比较,sh-ADRB2组ADRB2蛋白表达水平降低(P<0.05),JNK、c-Jun和p-c-Jun蛋白表达水平升高(P<0.01);与sh-NC+Era组比较,sh-ADRB2+Era组ADRB2蛋白表达水平降低,JNK、c-Jun和p-c-Jun蛋白表达水平升高(P<0.05)。结论ADRB2可能通过JNK/c-Jun通路调控前列腺癌细胞中Era诱导的铁死亡和自噬。

关键词：前列腺癌 β_(2)肾上腺素受体铁死亡自噬

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DNA的导电性浅析

高分子学报 2024年第2期55卷 129-141页

作者：胡贝宁高灿董焕丽内蒙古大学生命科学学院中国科学院化学研究所北京分子科学国家研究中心

DNA是构成生命基础的最重要分子，DNA是否导电以及怎样导电，关系到我们对生命信号的传递、和对生命和生命现象的深入理解和揭示，以及可编程DNA分子电子学的发展，国际科技界一直高度关注，近二十年来也一直是研究的热点和难点.然而，... 详细信息

DNA是构成生命基础的最重要分子，DNA是否导电以及怎样导电，关系到我们对生命信号的传递、和对生命和生命现象的深入理解和揭示，以及可编程DNA分子电子学的发展，国际科技界一直高度关注，近二十年来也一直是研究的热点和难点.然而，DNA是一个复杂的体系，其导电性问题仍然不清楚，备受争议.本综述中，我们简述了DNA导电性问题的研究历史，分析了DNA导电性问题争议的主要原因，总结了DNA导电性研究中存在的主要问题，其主要归因于测量方法的多样性和DNA分子的复杂性.最后，对DNA导电性研究的未来发展方向进行了展望，DNA导电性在生命信号传递、生物传感器、分子电子学等领域具有巨大的应用潜力，其研究也将为生物科学和电子学的融合提供新思路.

关键词： DNA 导电性结构与性能关系电输运机理

关键生物信号枢纽的细胞原位单分子定位超高分辨率解析

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中国激光 2024年第3期51卷 20-36页

作者：林健陈鑫厦门大学生命科学学院福建厦门361102

细胞内存在大量性质各异的大分子复合物,它们是控制生命活动的核心信号枢纽。荧光显微成像因其分子特异性、细胞原位可视化和多色标记解析等优势,已成为当今生物学研究不可或缺的技术手段。而突破光学衍射极限的超分辨光学成像技术为进... 详细信息

细胞内存在大量性质各异的大分子复合物,它们是控制生命活动的核心信号枢纽。荧光显微成像因其分子特异性、细胞原位可视化和多色标记解析等优势,已成为当今生物学研究不可或缺的技术手段。而突破光学衍射极限的超分辨光学成像技术为进一步理解多种重要生物百纳米信号体的原位结构和功能调节提供了亚细胞尺度甚至单分子精度的研究思路和方案。首先阐述了超分辨成像和单分子定位显微镜的基本原理,介绍了近年来在多项生命科学研究中的代表性应用案例,结合实际研究经验总结了超分辨光学成像技术在使用中面临的诸多挑战和未来发展方向,提出了基于原位纳米成像解析信号枢纽组织结构将有力促进新型疾病治疗靶点和策略的开发。

关键词：生物光学超分辨成像单分子定位生物信号体信号转导

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蛋白质计算中的机器学习

物理学报 2024年第6期73卷 95-107页

作者：张嘉晖中国科学技术大学生命科学学院合肥230027

蛋白质计算一直以来都是科学领域中的重要课题,而近年来其与机器学习的结合,更是极大地推进了相关学科的发展.本综述主要讨论了机器学习在四个重要的蛋白质计算领域内的研究进展,这四个领域包括:分子动力学模拟、结构预测、性质预测和... 详细信息

蛋白质计算一直以来都是科学领域中的重要课题,而近年来其与机器学习的结合,更是极大地推进了相关学科的发展.本综述主要讨论了机器学习在四个重要的蛋白质计算领域内的研究进展,这四个领域包括:分子动力学模拟、结构预测、性质预测和分子设计.分子动力学模拟依赖于力场参数,准确的力场参数是分子动力学模拟的必需品,而机器学习可以帮助研究者得到更加准确的力场参数.在分子动力学模拟中,机器学习也可以从复杂的体系中以较小的代价计算出所需求解的自由能.结构预测一般是给定蛋白质序列预测其结构.结构预测复杂度高、数据量大,而这恰恰是机器学习所擅长的.在机器学习的协助下,近年来科研人员已经在单个蛋白质三维结构预测上取得了不错的成果.性质预测则是指通过给定的已知蛋白质信息,推断其可能拥有的性质,这对于蛋白质的研究也是至关重要的.更具挑战性的是分子设计,虽然近年来机器学习在蛋白质设计上取得突破,但这一领域还有很大空间值得探索.本综述将针对以上四点分别展开论述,并对蛋白质计算中的机器学习研究进行展望.

关键词：蛋白质机器学习分子动力学模拟结构预测性质预测分子设计

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“生物钟与健康”通识课程建设与思考

生物化学与生物物理进展 2024年第2期51卷 481-488页

作者：王田清华大学生命科学学院北京100084

科学类通识课程是高校通识教育中的重要组成部分。本文介绍了清华大学“生物钟与健康”科学类通识课程的建设情况,从课程建设的必要性出发,介绍课程的教学内容设计和评价标准,分析课程开课情况,并对未来课程规划进行讨论。课程已开设3... 详细信息

科学类通识课程是高校通识教育中的重要组成部分。本文介绍了清华大学“生物钟与健康”科学类通识课程的建设情况,从课程建设的必要性出发,介绍课程的教学内容设计和评价标准,分析课程开课情况,并对未来课程规划进行讨论。课程已开设3个学期,选课学生已覆盖了全校27个院系,学生评教成绩优异。通过课程学习,学生自述生活习惯有明显改善,对生物学研究的思维方式和方法的理解有显著提升;课程在教学内容和教学方法上有关键创新点。本门课程建设的思路和方法,对高校科学类通识课程建设具有借鉴意义。

关键词：生命科学生物钟通识教育课程建设

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七鳃鳗——铁代谢研究的极佳模型

遗传 2024年第5期46卷 387-397页

作者：孙明洁卢佳丽逄越辽宁师范大学生命科学学院大连116081 辽宁师范大学七鳃鳗研究中心大连116081

七鳃鳗历经5亿年的进化历程,所处的自然环境具有低温及铁含量较高等特点,且在变态发育过程中组织结构和生命机制已经发展出其独特的适应性的进化方式,这为人们进一步研究生命起源和进化提供了新的方向。铁是人体必需的营养素之一,在代... 详细信息

七鳃鳗历经5亿年的进化历程,所处的自然环境具有低温及铁含量较高等特点,且在变态发育过程中组织结构和生命机制已经发展出其独特的适应性的进化方式,这为人们进一步研究生命起源和进化提供了新的方向。铁是人体必需的营养素之一,在代谢过程中发挥重要的作用,但当过量时可能导致铁中毒。七鳃鳗体内游离铁含量很高,如变态前幼体的血清铁浓度是人类正常男性的149倍,幼体肝中的铁含量约是人类正常含量的2~3倍。七鳃鳗具有完备的生物化学系统耐受体内高浓度的游离铁,铁稳态的重要基因如转铁蛋白、铁蛋白重链、超氧化物歧化酶等基因高表达,提升了铁转运、铁储存及抗氧化能力。七鳃鳗具有IRE/IRP调控系统,是适应组织内高铁环境的重要保护机制。此外,七鳃鳗在变态发育过程中逐渐形成口腔腺,成为独特的铁代谢器官。本文主要介绍了七鳃鳗各组织铁的分布及适应体内高铁含量的潜在机制,为后续寻找调控铁代谢分子机制提供理论基础。

关键词：七鳃鳗铁代谢适应进化变态发育

利用生物声学指标评估暗针叶林鸣禽围攻事件中的鸣声特征

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北京大学学报（自然科学版） 2024年第1期60卷 118-126页

作者：王江月田佳周正暘马晓昀龙玉王戎疆李晟北京大学生命科学学院北京100871

利用鸣声播放实验,并结合自动录音技术,综合使用多种声学指数,探究亚高山森林生态系统中,森林鸣禽在围攻事件中鸣声的声学特征及其变化规律。2021年夏季,在四川王朗国家级自然保护区冷云杉暗针叶林中分别播放领鸺鹠(Glaucidium brodiei... 详细信息

利用鸣声播放实验,并结合自动录音技术,综合使用多种声学指数,探究亚高山森林生态系统中,森林鸣禽在围攻事件中鸣声的声学特征及其变化规律。2021年夏季,在四川王朗国家级自然保护区冷云杉暗针叶林中分别播放领鸺鹠(Glaucidium brodiei)鸣声和暗绿柳莺(Phylloscopus trochiloides)报警鸣叫来引发鸣禽围攻,使用自动录音设备记录播放期间及播放前后在实验位点上自由活动的森林鸣禽的鸣声。设置12个位点,每个位点进行领鸺鹠和暗绿柳莺播放实验各一次。24次实验共记录到分属3目17科的28种鸟类参与围攻行为,实验录音总有效时长为1057分钟。对围攻行为的观察和对录音记录的声学指数分析结果表明:1)领鸺鹠鸣声和柳莺报警鸣叫都可以有效地引发鸣禽的围攻行为,柳莺类与山雀类鸣禽是参与围攻的主体;2)两种鸣声播放期间,森林鸣禽的鸣声声强均显著高于播放前(领鸺鹠鸣声实验SPLavg=-31.02±4.87 dB(播放期间),SPLavg=-42.74±4.68 dB(播放前空白段),p=0.001;暗绿柳莺报警鸣叫回放实验SPLavg=-33.26±4.05 dB(播放期间),SPLavg=-46.38±4.54 dB(播放前空白段),p=0.001),鸣声复杂度均显著低于播放前(领鸺鹠鸣声实验H=0.76±0.02(播放期间),H=0.80±0.03(播放前空白段),p=0.001;暗绿柳莺报警鸣叫回放实验H=0.77±0.02(播放期间),H=0.82±0.02(播放前空白段),p=0.001);3)播放领鸺鹠鸣声或暗绿柳莺报警鸣叫并未引发声学指数变化程度的显著不同。研究结果从声学层面为鸟类行为研究提供新的思路,同时为大范围的声景监测数据提供新的行为学应用场景。

关键词：自动录音技术声学指数鸟类围攻行为鸣声播放实验森林鸣禽王朗国家级自然保护区