生命科学研究

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宋南, 邵婕, 刘子昊, 徐子龙, 许琪瑶, 张学文, 陈金军

生命科学研究. 2017, 21(6): 471-476.

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摘要: 人α-防御素5 (human α-defensin 5, HD5)是人防御素α家族中发现的抑菌活性最高的多肽。为了探究HD5在酿酒酵母中分泌表达的可行性, 首先利用PCR扩增获得酵母菌偏好的HD5核酸序列, 构建酿酒酵母表达载体pVT102U/α-HD5, 并将该重组质粒转入酿酒酵母S78中, 通过营养缺陷筛选获得阳性转化菌株。然后, 对重组菌进行发酵培养, 取上清液纯化后通过tricine-SDS-PAGE和质谱检测表达产物。最后, 利用琼脂扩散法检测表达的HD5的抑菌活性以及其对温度的耐受性, 同时通过二倍稀释法检测表达的HD5对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌以及沙门氏杆菌的最小完全抑制浓度。结果显示: 表达的HD5对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌以及沙门氏杆菌均具有明显的抑菌活性。发酵上清冻干粉对金黄色葡萄球菌完全抑制的最小浓度为10 mg/mL, 对大肠杆菌和沙门氏杆菌完全抑制的最小浓度为40 mg/mL; 且在不同温度处理下, 表达的HD5对3种细菌仍具有一定的抑菌作用。上述结果表明具有高抑菌活性的HD5防御素在该重组系统中成功表达。

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少棘蜈蚣候选杀虫肽κ-SLPTX-Ssm2e的原核表达与纯化

姚梦, 赵丹, 刘长军, 王干, 吴磊

生命科学研究. 2017, 21(6): 477-481.

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摘要: κ-SLPTX-Ssm2e是一条通过生物信息学同源序列分析获得的与已知具有杀虫活性的毒素κ -SLPTX-Ssm2a高度同源的少棘蜈蚣毒素, 由31个氨基酸残基组成, 且含有3对二硫键。为了后续便于对其结构和功能进行研究, 现采用原核表达与纯化的方法来获取较高产量的毒素多肽。文中首先利用大肠杆菌自动诱导表达系统, 在大肠杆菌表达菌株BL21 (DE3)中表达融合蛋白GST-SUMO-κ-SLPTX-Ssm2e, 将其通过GST亲和层析纯化后, 采用Ulp1激酶酶切, 以释放毒素分子。随后, 通过反相高效液相色谱(RP-HPLC)进一步纯化。最后, 利用MALDI-TOF/TOF质谱仪鉴定目的多肽峰的相对分子质量为3 475.732, 与κ-SLPTX-Ssm2e的理论相对分子质量3 475.07基本一致, 说明κ-SLPTX-Ssm2e很有可能被成功表达。上述结果为进一步研究κ-SLPTX-Ssm2e的杀虫活性奠定了基础。

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红冬孢酵母苹果酸酶基因RKME1的克隆与表达

肖虎, 熊向峰, 崔锦锦, 季秀玲, 林连兵, 魏云林, 张琦

生命科学研究. 2017, 21(6): 482-487.

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摘要: 苹果酸酶(malic enzyme, ME)普遍存在于各种生物体中, 在二价阳离子(Mg2+或者Mn2+)的存在下, 它可以催化L-苹果酸进行氧化脱羧反应, 产生丙酮酸、CO2和NADPH。前期分析结果预测红冬孢酵母YM25235菌株具有2个苹果酸酶同功酶基因RKME1和RKME2, 而且RKME1基因在15 ℃低温条件下mRNA转录水平显著提高。为了验证RKME1的结构与功能, 以红冬孢酵母YM25235 cDNA为模板, PCR扩增得到大小为1 623 bp的开放阅读框, 共编码540个氨基酸。序列分析结果显示该序列含有苹果酸酶保守的4个结构域(I~IV), 同源建模结果显示该序列的三级结构和蛔虫中的苹果酸酶晶体结构有较高相似性且高度保守。进一步将RKME1插入到载体pET32a(+)中构建重组表达质粒pET32a-RKME1, 然后导入大肠杆菌BL21中进行表达。经IPTG诱导, 获得了相对分子质量约为70 kD的蛋白质条带。将该蛋白质进行镍柱亲和层析纯化后, 酶活分析的结果表明, 重组表达的RKME1蛋白可催化苹果酸脱氢生成丙酮酸, 同时生成NADPH, 酶活为160 U/mg以上。上述结果表明, RKME1是一个新的苹果酸酶基因, 这为深入研究苹果酸酶与红冬孢酵母低温条件下生长适应性之间的关系奠定了基础。

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P53家族基因的三周期性及其分步聚类分析

钱东, 潘以红, 朱平

生命科学研究. 2017, 21(6): 488-493.

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摘要: P53家族基因(p53、p63和p73)与肿瘤密切相关。为研究其相关性质, 首先用Voss映射将p53家族基因的蛋白质编码序列(coding sequence, CDS)映射为数值序列; 继而对数值序列进行离散傅立叶变换, 并计算其功率谱; 接着基于功率谱研究p53家族基因的最大功率谱、信噪比、位移偏度和三周期性强度等性质; 最后利用p53家族基因的三周期性分析结果, 构造其特征向量并进行分布聚类分析。结果显示, p63基因和其他两类基因的性质较为接近, 而p53和p73基因的性质差异相对较大。另外, 通过实例说明和比较分析的方式证明分步聚类分析对p53家族基因具有较高的有效性。

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结核分枝杆菌Rv1057基因对巨噬细胞感染早期细胞因子表达的影响分析

付加芳, 张佩佩, 古苑欣, 宗工理, 曹广祥

生命科学研究. 2017, 21(6): 494-500.

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摘要: Rv1057是结核分枝杆菌中唯一的7-折叠片β-螺旋蛋白, 其生物学功能尚不清楚。为探讨Rv1057基因在结核分枝杆菌感染初期对巨噬细胞免疫应答的影响, 利用Rv1057基因缺失菌株D1057和野生型H37Rv菌株感染巨噬细胞, 检测结核分枝杆菌在巨噬细胞内的增殖速度, 分析巨噬细胞在感染初期的细胞因子表达量变化。研究结果表明: D1057菌株在巨噬细胞内的活菌数量和增殖速度都显著低于H37Rv, 被D1057感染的巨噬细胞中IL-1β、IL-10、TNF-α和IFN-γ表达量显著降低, 但IL-8大量表达且无显著差异。上述研究结果证实, 缺失Rv1057会降低结核分枝杆菌刺激巨噬细胞产生某些细胞因子的能力, 明确了Rv1057基因参与结核分枝杆菌与巨噬细胞之间的免疫应答, 为进一步解析Rv1057基因的生物学功能、结核分枝杆菌的致病机制奠定了基础。

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全基因组预测糙皮侧耳经典胞外分泌蛋白

谢纯良, 龚文兵, 严理, 朱作华, 胡镇修, 彭源德

生命科学研究. 2017, 21(6): 501-506.

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摘要: 糙皮侧耳(平菇)作为目前木质纤维素降解模式真菌, 其产生的胞外分泌蛋白在植物纤维素、半纤维素及木质素降解过程中发挥着重要作用。为了给蛋白质组学鉴定糙皮侧耳胞外分泌蛋白实验提供参考, 利用常见的生物信息学工具SignalP、ProtComp、TMHMM、big-PI Fungal Predictor和TargetP对糙皮侧耳全基因组中的12 186条蛋白质序列进行经典分泌蛋白预测, 同时, 对上述分泌蛋白的氨基酸分布、信号肽长度和切割位点以及其理化性质等进行分析。结果表明, 糙皮侧耳全基因组中含有359个经典分泌蛋白, 其氨基酸长度主要集中于101~600之间; 信号肽长度集中在18~21之间; 信号肽切割位点属于A-X-A 类型, 除此之外还含有5条具有RR-motif的信号肽。对这些分泌蛋白进行功能注释, 结果表明225个蛋白质为未知功能蛋白质; 114个为已知功能蛋白质, 主要功能注释集中于木质纤维素降解酶类, 包括纤维素酶、半纤维素酶、木质素降解相关酶等。以上结果表明通过上述生物信息学分析实现了对糙皮侧耳全基因组经典分泌蛋白的有效预测。

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水稻PKC蛋白Os07g48290与CATs的互作及表达模式分析

王丹, 唐冬英, 周延彪, 刘聪, 燕璐, 伍婷, 董腊嫒, 林建中, 刘选明

生命科学研究. 2017, 21(6): 507-514.

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摘要: 过氧化氢酶(catalase, CAT)能有效消除或减轻氧化损伤, 其酶活性受磷酸化修饰调控。现运用PCR技术从水稻中克隆了一个与蛋白激酶C δ (protein kinase Cδ, PKCδ)同源的Os07g48290基因。亚细胞定位分析发现Os07g48290主要定位在细胞膜上。酵母双杂交实验发现, Os07g48290能与CATs (CatA、CatB和CatC)相互作用, 其中Os07g48290-CatC间的互作更强。双分子荧光互补(bimolecular fluorescence complementation, BiFC)与共定位实验进一步证实了Os07g48290与CATs的互作, 并且其互作场所均位于细胞膜上。此外, Os07g48290和CATs的表达模式分析发现, Os07g48290和CATs主要在叶片中表达, 而且其转录表达受 NaCl与H2O2胁迫处理的诱导。总之, 实验结果提示Os07g48290与CATs间可能存在磷酸化的互作形式, 并以这种方式参与了水稻的盐及氧化胁迫的响应。

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湖南发现的中蹄蝠形态结构及系统发育研究

冯磊, 吴倩倩, 石胜超, 任锐君, 刘宜敏, 余子寒, 邓学建

生命科学研究. 2017, 21(6): 515-518.

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摘要: 2015年7月26日在湖南省衡东县四方山国有林场仙妃洞(26°58′25″N, 113°3′23″E, 海拔463 m)进行哺乳动物多样性调查时通过雾网采集到一只蹄蝠标本(HUNNU15SF42, 雌性), 2016年7月28日在该处调查时通过同样的方法又采集到一只蹄蝠标本(HUNNU16SF21, 雄性), 两只蝙蝠体型中等, 头体长分别为66.46 mm和69.19 mm, 颅全长分别为22.14 mm和21.88 mm, 齿式为1.1.2.3/2.1.2.3=30。带回实验室经过形态对比和Cyt b基因序列鉴定, 确认这两只蹄蝠为蹄蝠科(Hipposideridae)蹄蝠属(Hipposideros)中蹄蝠(Hipposideros larvatus), 属于湖南省翼手目新纪录, 标本保存于湖南师范大学脊椎动物标本馆。

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高糖对海马神经元形态破坏和APP蛋白含量的影响

邹译娴, 汤参娥, 赵师, 刘芬

生命科学研究. 2017, 21(6): 519-522.

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摘要: 为探索高糖培养对原代海马神经元形态损伤和神经退行性相关蛋白β-淀粉样蛋白前体(amyloid β-protein precursor, APP)含量的影响, 分离胎龄16 d的大鼠海马神经元, 分别使用含有25 mmol/L、50 mmol/L、75 mmol/L和100 mmol/L葡萄糖浓度的Neurobasal培养基进行原代培养干预, Western-blot检测APP蛋白水平, 光学显微镜下观察不同浓度葡萄糖作用后海马神经元形态的变化。结果发现: 高糖培养后, 胎鼠海马神经元突触变短, 胞体肿胀, 同时APP水平随着葡萄糖浓度的递增逐渐升高。以上信息提示高糖引发的神经元形态破坏与APP高水平有关, 控制血糖可能有利于保护神经元细胞, 使其免受损伤。

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分泌性卷曲相关蛋白5表达上调对小鼠肝脏糖代谢的影响

朱伟, 郑世霞, 柯琳秋, 汪毅, 陈琼科, 夏道涵, 王红漫

生命科学研究. 2017, 21(6): 523-526.

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摘要: 分泌性卷曲相关蛋白5 (secreted frizzled-related protein 5, SFRP5)是一种抗炎脂肪因子, 它与糖尿病密切相关, 具有抗糖尿病作用。将8周龄的C57BL/6J小鼠随机分为4组: 普食-空载病毒组(SD+Ad-GFP组, n=10)、普食-SFRP5过表达病毒组(SD+Ad-SFRP5组, n=10)、高脂-空载病毒组(HFD+Ad-GFP组, n=10)、高脂-SFRP5过表达病毒组(HFD+Ad-SFRP5组, n=10), 各组喂养13周后, 利用定量PCR技术及Western-blot技术, 分别检测小鼠肝脏糖异生关键酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(phosphoenolpyruvate carboxykinase, PEPCK)和葡萄糖-6-磷酸酶(glucose-6-phosphatase, G6Pase) mRNA及蛋白质水平的变化情况, 以及肝脏经典胰岛素信号通路的改变。结果显示: 高脂喂养组中, SFRP5表达上调可使肝脏糖异生指标PEPCK和G6Pase的mRNA及蛋白质相对表达水平均降低(P<0.05), 而且SFRP5过表达可使肝脏经典胰岛素信号通路指标胰岛素受体(InsR)及蛋白激酶B (AKT)的磷酸化水平增高(P<0.05)。以上结果说明, C57BL/6J小鼠体内过表达SFRP5可能通过降低肝脏糖异生, 增强胰岛素信号通路, 从而改善机体胰岛素抵抗状态。

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动态贝叶斯网络结构搜索法辨识生物神经网络连接

陈晓艳, 董朝轶

生命科学研究. 2017, 21(6): 527-533.

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摘要: 准确辨识生物网络的功能性连接结构, 对于从系统水平探明网络调控机制, 具有重要意义。文中发展了一种基于最小描述准则(minimum description length, MDL)的动态贝叶斯网络结构搜索法(dynamical Bayesian network structure searching method, DBNSSM), 用于对脉冲神经元网络(pulsed neural network, PNN) (一种人工构造的生物神经元网络)结构进行辨识, 以获得其内部神经元间的功能性连接情况和相互作用强度。在网络结构辨识过程中, 候选网络结构评分函数综合考虑以下两个因素: 1)利用网络动态响应数据确定的网络结构似然度; 2)网络结构的复杂度。以上两因素相互折中后, 评分最小的网络结构, 即为最优网络。网络结构选择过程采用遗传算法(genetic algorithm, GA), 候选网络结构对应的邻接矩阵元素构成二进制染色体, 交叉、变异后, 经历有限代的进化选择, 收敛于全局最优网络结构。最后, 将DBNSSM应用于PNN产生的动态时间序列数据。仿真结果表明: 该方法能够有效地利用网络响应数据, 辨识出生物神经元网络结构, 未来可进一步应用于体外培养生物神经网络结构的辨识。

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中枢神经系统少突胶质细胞前体细胞产生的研究进展

易敏, 杜君卿, 黄浩

生命科学研究. 2017, 21(6): 534-541.

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摘要: 少突胶质细胞(oligodendrocytes, OLs)在脊椎动物中枢神经系统(central nervous system, CNS)中负责形成包裹神经元轴突的髓鞘, 保证神经冲动沿轴突的快速传导, 并为其提供营养支持。OLs发育异常及损伤会导致严重的神经系统疾病, 比如脑白质营养不良(leukodystrophy)、多发性硬化症(multiple sclerosis, MS)等。少突胶质细胞前体细胞(oligodendrocyte progenitor cells, OPCs)在胚胎期由神经前体细胞(neural progenitor cells, NPCs)产生, 该过程受到一系列细胞内外因素的调控, 对这一问题的研究也是神经系统研究的重要内容。现主要基于遗传学结果, 简述关于OPCs产生的调控机制的最新研究进展。

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寡肽转运蛋白(PepT1)的研究进展

韩迪, 韩兴鹏, 郑健, 李树威, 于涛

生命科学研究. 2017, 21(6): 542-546.

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摘要: 寡肽转运蛋白1 (oligopeptide transporter 1, PepT1; solute carrier family 15 member 1, SLC15A1)是一种主要存在于小肠上皮细胞的质子依赖型转运蛋白质, 转运底物主要为蛋白质水解产物中的二肽、三肽以及与二肽、三肽结构类似的一些化合物。PepT1的研究有助于促进药物生物利用度的提高, 对于肿瘤的治疗也具有十分重要的意义。现主要从PepT1的晶体结构、靶向前药、转运底物、相互作用的蛋白质及PepT1的疾病应答机制等几方面展开综述。

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精子相关抗原4的功能及其在疾病中的作用

马殊伦, 唐莉莎, 李恺璇, 邢晓为

生命科学研究. 2017, 21(6): 547-551.

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摘要: 精子相关抗原4 (sperm associated antigen 4, SPAG4)是SUN (Sad-1, UNC-84)蛋白家族成员。近年来的研究发现, SPAG4可以维持精子头部结构的完整性, 参与精子尾部发育, 其功能异常可导致雄性不育。此外, SPAG4 mRNA在多种肿瘤细胞中表达, 是一种潜在的肿瘤标志物。对肾透明细胞癌的最新研究发现, SPAG4表达增高将促进肿瘤细胞的增殖和侵袭, 其表达受缺氧诱导因子1 (hypoxia inducible factor 1, HIF-1)调控。对SPAG4功能的深入研究, 将有助于阐明男性不育的分子机制并为研究肿瘤的发生发展提供新的候选靶标。

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分子马达KIF1A的研究进展

黄艳宾, 李洁, 刘秀红, 纪青

生命科学研究. 2017, 21(6): 552-557.

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摘要: 驱动蛋白家族成员1A (kinesin family member 1A, KIF1A)属于向微管正向端移动的驱动蛋白第三家族, 它能够利用三磷酸腺苷(adenosine triphosphate, ATP)水解释放的能量实现沿微管定向运动。KIF1A是轴突末端的突触囊泡体沿微管输运的重要载体, 其马达结构域的突变将导致多种与神经有关的疾病和缺陷。文中主要综述了近年来KIF1A有关的生命过程和疾病的研究进展, 介绍了KIF1A催化ATP水解反应的各中间态结构, 同时基于这些结构信息, 阐述了KIF1A的运动形式、核苷酸轮换机制和运动机理, 并对今后的研究前景进行了展望, 旨为KIF1A相关研究提供思路。

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基于稳定同位素的代谢组学临床研究进展

高英慧, 冯一丹, 唐智言, 马艳, 张学梅, 段薇

生命科学研究. 2017, 21(6): 558-564.

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摘要: 基于稳定同位素示踪的代谢组学不仅能检测疾病发生发展及治疗过程中相关代谢物的变化, 还可以对生物体系的代谢物进行定量分析并描述代谢特性。目前, 稳定同位素示踪的代谢组学技术可在受试者体内直接追踪到代谢网络的单个原子, 更有利于发现与疾病病因和诊断及药物疗效评估相关的生物标志物。现就稳定同位素示踪代谢组学在临床研究中的应用做简要概述, 以期为将来更好地开展代谢组学在临床方面的研究提供重要依据。

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2017年, 第21卷, 第6期　
刊出日期：2017-12-31

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