生命科学研究

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王铎, 孙春玉, 陈静, 王义

生命科学研究. 2018, 22(3): 173-183.

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摘要: α-甘露糖苷酶(α-mannosidase, α-Man)是真核生物蛋白质N-聚糖修饰的关键酶, 其对甘露糖残基的修剪过程是糖蛋白N-糖链复杂化的必要步骤, 对蛋白质的合成及正确构象的折叠起决定性作用。根据α-Man的功能特异性, 其一般被分为糖基水解酶38家族(glycosyl hydrolase 38 family, GH38)、糖基水解酶47家族(glycosyl hydrolase 47 family, GH47)两个家族。利用生物信息学分析GH38家族与GH47家族在进化上的关系和氨基酸序列保守性以及不同物种内质网I型甘露糖苷酶(endoplasmic reticulum Man I, ERMan I)的理化性质、结构特点、功能特征后发现, GH47家族比GH38家族在进化上更早且保守性更好; α-Man基因在不同物种中长度存在明显差异, 物种越高等基因平均长度越长; 真核生物ERMan I均为亲水性不稳定蛋白质, 其氨基酸序列存在跨膜螺旋并含有信号肽, 且蛋白质空间构像为桶状, 包含Ca2+结合位点。文中对α-Man的生物信息学分析可以为研究α-Man在生命过程中的作用提供重要的信息。

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巴马香猪诱导多能干细胞系的建立

孙文采, 吴璐, 汪进平, 鲍磊, 李文玲, 崔春

生命科学研究. 2018, 22(3): 184-190.

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摘要: 猪在农业和生物医学领域应用非常广泛, 尤其是基因修饰的小型猪在器官移植和建立人类疾病模型中有重要的意义。然而, 真正的猪胚胎干细胞(embryonic stem cells, ES cells)尚未建立, 这极大地限制了转基因猪的产生。目前, 诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells, iPS cells)技术是产生多功能干细胞的有效策略。虽然猪iPS cells建系已有数篇报道, 但许多有价值的小型猪的iPS cells仍有待建系。利用可诱导基因表达慢病毒系统(Tet-on系统)在小型猪贵州巴马香猪骨髓基质细胞(bone marrow stromal cells, BMSCs)内过表达外源基因Oct4、Sox2、c-Myc和Klf4, 获得两株巴马香猪iPS细胞系(biPS4-1, biPS4-2)。获得的巴马香猪iPS cells与人ES cells (hES cells)形态相似; 呈碱性磷酸酶(alkaline phosphatase, AP)阳性; 表达干细胞特异的标志物SSEA4、Tra-1-81、Nanog、Rex1和CDH1等, 但不表达SSEA1; 核型检测正常。进一步的研究显示, 它在体外和体内均能分化为外、中、内三胚层, 具有多向分化的潜力。可诱导的巴马香猪iPS细胞的建立将为建立转基因猪提供便捷的工具, 而基于该细胞系建立的转基因猪也有望服务于医学基础研究和器官移植等临床研究。

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蛋白质序列图形变换及其相似性聚类分析

潘以红, 钱东, 朱平

生命科学研究. 2018, 22(3): 191-200.

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摘要: 基于氨基酸的疏水性和相对分子质量, 先把20种氨基酸分为8类, 按不同间隔角度放置于圆周上。根据z轴坐标的划分, 建立一个坐标空间。将蛋白质序列中的氨基酸按排列顺序映射到空间坐标系中, 得到序列的3D模型。将3D模型转换为20维矩阵图, 分析序列中氨基酸对数量特征及相似性。进一步将空间坐标转换为数值序列, 进行离散傅里叶变换(discrete Fourier transform, DFT), 得到原蛋白质序列的功率谱, 将不同长度的功率谱扩展到数据集中最长序列的长度m维。再通过计算功率谱序列间的欧氏距离来度量序列相似性, 构建系统发育树。最后对不同数据集进行验证, 结果显示: 聚类结果与矩阵图的分析相符, 且优于其他算法的效果, 表明此算法对蛋白质相似性研究具有一定的有效性。

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肝癌SMMC-7721细胞系HSF4调控的靶基因图谱分析

马汝海, 王天骄, 潘忠诚, 赵雨杰, 何群

生命科学研究. 2018, 22(3): 201-207.

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摘要: 热休克转录因子4 (heat shock transcription factor 4, HSF4)是热休克转录因子HSF家族成员, 近年发现HSF4除发挥调控热休克蛋白(heat shock protein, HSP)表达的功能外, 亦直接或间接调节许多非热休克基因的表达, 参与细胞生长发育多种生理病理过程。现通过染色质免疫共沉淀联合测序(chromatin immunoprecipitation sequencing, ChIP-Seq)方法对HSF4潜在的靶基因进行检测, 并用GO (gene ontology)分析方法对这些靶基因进行分析, 以探求HSF4发挥的生物学功能。ChIP-Seq结果显示: 在肝癌SMMC-7721细胞系基因组DNA中共有1 726个HSF4结合区域, 其中102个在启动子区。GO分析结果显示: 这些潜在的靶基因分别参与细胞发育、增殖和对外部刺激应答的生物过程, 具有与核酸和蛋白质结合及蛋白质激活的分子功能, 参与药物和有害异物代谢以及化学致癌的信号传导通路。此外 , MEME4.12.0软件推测出在SMMC-7721细胞系中HSF4与DNA启动子区结合的6种模式。分析HSF4在肝癌SMMC-7721细胞系中可能调控的靶基因图谱为进一步研究HSF4在肝癌发生机制中的作用提供了有效的实验数据和理论基础。

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意大利生菜转化体系建立及EV71抗原基因表达初探

罗雯, 张同林, 艾佐佐, 刘艳梅, 刘旺喜

生命科学研究. 2018, 22(3): 208-214.

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摘要: 以意大利生菜(Lactuca sativa L. var. ramosa Hort.)为试材, 农杆菌LBA4404叶盘法转化子叶, 通过植物组织培养技术, 筛选获得再生体系最佳选择压为Kan 50 mg/L, 最佳抑菌剂为Carb 400 mg/L, 生菜子叶抗性愈伤组织诱导的最佳植物生长调节剂条件为6-BA 0.4 mg/L + NAA 0.15 mg/L或6-BA 0.3 mg/L + NAA 0.2 mg/L, 其中在6-BA 0.3 mg/L + NAA 0.2 mg/L的培养基上诱生的抗性愈伤组织后续生芽效果较好。根据GenBank序列, 优化设计合成适合植物表达的肠道病毒71型(Human enterovirus 71, EV71) C4亚型P1和3CD基因, 运用基因重组技术, 同时克隆入植物表达载体pCAMBIA2301, 构建共表达植物表达载体pCAMBIA2301-P1-3CD。以农杆菌介导的叶盘法转化意大利生菜子叶, 对叶片PCR阳性的抗性株进行蛋白质表达检测, Western-blot实验表明, 两株抗性株叶片中表达出具有生物学活性的EV71抗原蛋白质, 证明了利用生菜表达EV71抗原的可行性, 为利用植物生物反应器生产抗EV71口服疫苗提供了理论和实验依据。

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湖南省翼手目(Chiroptera)动物分布名录

黄太福, 张佩玲, 吴涛, 龚小燕, 张佑祥, 王本忠, 刘志霄

生命科学研究. 2018, 22(3): 215-221.

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摘要: 基于最新的分类系统, 对湖南省翼手目(Chiroptera)动物名录进行了整理统计。结果表明: 湖南省境内现已知翼手目5科16属33种, 以洞栖性种类为主, 其中31种(94%)已被列入《中国脊椎动物红色名录》, 16种进入《湖南省重点保护野生动物名录》。依据动物地理区划, 东洋界种占据主导地位(79%), 广布种次之(15%), 而古北界种较少(6%)。文中还对一些蝙蝠种类的中文名及拉丁学名进行了更正, 并就有关问题进行了讨论, 提出了建议。

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hsa-miR-381-3p靶基因预测及其相关信号通路的生物信息学分析

唐乖, 龙鼎新

生命科学研究. 2018, 22(3): 222-228.

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摘要: 应用生物信息学方法分析miR-381-3p序列, 预测其靶基因, 并对靶基因进行蛋白质互作分析、功能富集分析及信号转导通路富集分析。结果发现, 已知的成熟miR-381-3p序列在不同物种间高度保守。蛋白质互作分析显示, miR-381-3p预测靶基因所编码蛋白质间存在复杂的相互作用, 尤其是靶基因BTBD1、NUP160、STX16等编码的蛋白质, 在互作中起关键作用。GO分析发现其靶基因集合可能参与细胞过程、生物调节、细胞大分子代谢等生物学过程; KEGG 通路分析发现其靶基因集合显著富集于mTOR、Wnt、p53、MAPK等信号通路中。分析结果初步提示miR-381-3p通过调控靶基因广泛参与多种重要的生物学过程, 为后续的实验性研究提供了线索。

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长链非编码RNA的作用机制

史欢欢, 李斌, 史文珍, 赵宁, 陈霞, 高莉洁, 何芳, 韩楠楠, 汤利荣, 田晔

生命科学研究. 2018, 22(3): 229-234.

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摘要: 长链非编码RNA (long non-coding RNA, lncRNA)是一大类不编码蛋白质或者编码微肽的RNA转录本。研究表明, lncRNA通过不同的作用机制在表观遗传学、转录、转录后水平调控基因的表达, 且其功能异常与多种疾病的发生发展密切相关。了解lncRNA的作用机制, 有利于进一步解析lncRNA的生物学功能, 并为lncRNA的相关研究提供思路。此外, lncRNA研究中存在的问题也值得探讨。

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CAFs的活化机制及其在肿瘤发生发展中的作用

陈曦, 杨力芳, 李丹

生命科学研究. 2018, 22(3): 235-242.

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摘要: 肿瘤的发生发展不仅与肿瘤细胞本身有关, 还与肿瘤微环境(tumor microenvironment)有密切关系。肿瘤相关成纤维细胞(cancer associated fibroblasts, CAFs)是肿瘤微环境中的主要成分之一, 它能促进肿瘤的生长、侵袭转移以及血管生成。研究认为 CAFs 主要来源于肿瘤周围间质组织中的成纤维细胞(normal fibroblasts, NFs), 此外也可来源于肿瘤干细胞和肿瘤间质中的其他细胞。NFs可经过肿瘤微环境中一些可溶性的细胞因子诱导, 发生一系列的表型改变及功能基因的差异表达, 从而活化为CAFs。癌蛋白以及miRNA也均可诱导NFs向CAFs转化, 从而调控肿瘤的发生发展。因此, 深入研究CAFs的活化途径和机制以及它在肿瘤发生发展中的作用是肿瘤微环境研究中的重要问题, 可对今后肿瘤的治疗产生一定的推进作用。

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功能性lncRNAs在鼻咽癌研究中的进展

周刘颖, 张鹏飞

生命科学研究. 2018, 22(3): 243-250.

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摘要: 鼻咽癌(nasopharyngeal carcinoma, NPC)是中国南方和东南亚地区常见的恶性肿瘤之一。其发生与发展是多步骤、多因素、多基因共同作用的结果。长链非编码RNAs (long non-coding RNAs, lncRNAs)是一类长度大于200个核苷酸且不编码蛋白质的转录本。研究发现, lncRNAs功能失调与人类肿瘤的发生发展关系密切。随着高通量技术的发展, 在鼻咽癌中发现了越来越多的功能性lncRNAs。本文主要就已发现的功能性lncRNAs在鼻咽癌研究中的进展做综述。探明这些功能性lncRNAs对鼻咽癌的调控机制, 将有助于深入揭示鼻咽癌的发生发展机制, 也可为鼻咽癌的早期诊断和治疗提供新的思路。

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人工合成甘蓝型油菜研究进展

富贵, 赵志刚, 邓昌蓉

生命科学研究. 2018, 22(3): 251-258.

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摘要: 利用二倍体亲本甘蓝(Brassica oleracea, 2n=18, CC)和白菜型油菜(Brassica rapa, 2n=20, AA)或白菜(Brassica campestris, 2n=20, AA)可人工获得甘蓝型油菜。新型甘蓝型油菜不仅拓宽了甘蓝型油菜种质资源, 开辟了甘蓝型油菜育种新途径, 而且在芸薹属异源多倍化过程研究中具有广泛的应用。本文重点对人工合成甘蓝型油菜获得方法及后代二倍化过程中染色体、基因组、基因表达和表观遗传学方面所发生的变异及其遗传规律的最新研究进展做概述, 并对近年来人工合成甘蓝型油菜在育种中的一些应用进行综述, 旨在为进一步开展人工合成甘蓝型油菜的研究提供理论依据和新的方向。

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2018年, 第22卷, 第3期　
刊出日期：2018-06-30

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