2022年, 第26卷, 第4期　
刊出日期：2022-08-31

  

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新冠肺炎专栏
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  TMPRSS2重组蛋白阻断SARS-CoV-2假病毒的感染

  潘 婷, 彭倩文, 杜艳芸, 王晨辉

  生命科学研究. 2022, 26(4): 283-290.

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  摘 要: 为了探究Ⅱ型跨膜丝氨酸蛋白酶(type II transmembrane serine protease, TMPRSS2)重组蛋白阻断严重急性呼吸综合征冠状病毒2 (severe acute respiratory syndrome coronavirus 2, SARS-CoV-2)侵染宿主的能力, 在体外构建假病毒感染细胞的体系, 使用SARS-CoV-2 S (spike glycoprotein)蛋白携带水疱性口炎病毒(ΔG-VSV/荧光素酶)感染细胞, 利用293F细胞体外纯化酶活及自身剪切位点突变的TMPRSS2重组蛋白, 发现纯化的剪切位点R255Q和酶活位点S441A双突变的TMPRSS2重组蛋白, 能够有效降低S蛋白与宿主细胞表面TMPRSS2的结合, 进而阻断SARS-CoV-2假病毒对Calu3肺癌细胞系的感染。实验结果表明, 使用突变的TMPRSS2重组蛋白竞争性结合病毒的刺突蛋白S, 同抑制TMPRSS2蛋白酶的活性一样, 都能阻断S蛋白的切割活化, 抑制病毒与宿主细胞的膜融合, 最终达到阻止病毒入侵的目的, 这为阻断SARS-CoV-2感染提供了新的潜在靶点和思路。
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  COVID-19急症与重症宿主内动力学建模研究

  沈俊强, 唐旭清

  生命科学研究. 2022, 26(4): 291-300.

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  摘 要: 为了研究COVID-19的宿主内动力学、分析急症患者与重症患者之间的差异, 本文提出了一个TCL-IR模型。首先, 基于靶细胞限制模型和免疫应答模型构建TCL-IR模型, 并获得宿主内再生数的表达式; 其次, 结合已有研究确定模型中的部分参数, 再采用自适应Metropolis算法进行未知参数的估计; 最后, 根据所得结果对急症、重症患者之间的差异进行分析。结果显示, 急症和重症患者在免疫反应和病毒载量上均有一定差别。急症患者的T细胞增殖系数为0.652, 免疫凋亡速率为4.137×10-6; 重症患者的T细胞增殖系数为0.266, 免疫凋亡速率为3.283×10-6。急症患者的病毒载量在35 d左右达到峰值, 约为7.20×104 copies/mL; 重症患者的病毒载量在28 d左右达到峰值且峰值更高, 约为1.38×105 copies/mL。根据结果分析和文献印证, 研究发现部分急症患者的病情加重并不是因为体内过高的病毒载量, 而是因为自身过度的免疫反应。因此, 急症患者的治疗需要考虑免疫调节方案。
细胞与生理学
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  肥大细胞通过血管紧张素Ⅱ途径参与尿酸性肾损伤

  张明康, 周　燕, 武新安

  生命科学研究. 2022, 26(4): 301-308.

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  摘 要: 基于肥大细胞介导的血管紧张素Ⅱ (angiotensin Ⅱ, AngⅡ)途径初步探讨尿酸性肾损伤机制。将SD大鼠随机分为对照组和模型组, 模型组按100 mg/(kg·d)的剂量灌胃腺嘌呤, 喂食含10%酵母粉的饲料, 经连续干预14 d、21 d和28 d构建尿酸性肾病大鼠模型。采用全自动生化分析仪检测血清尿素氮(blood urea nitrogen, BUN)、肌酐(serum creatinine, SCr)、胱抑素C (cystatin-C)水平以及血尿酸(serum uric acid, SUA)和尿尿酸(urinary uric acid, UUA)含量; 借助HE、Masson和甲苯胺蓝染色观察大鼠肾脏病理学变化以及肥大细胞; 通过UPLC-MS/MS技术检测大鼠肾脏尿毒素含量; 采用试剂盒检测大鼠血清和肾脏谷胱甘肽(glutathione, GSH)、谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase, GSH-Px)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)的含量; 利用ELISA方法检测大鼠血清AngⅡ含量。结果显示: 随着造模天数增加, BUN、SCr、cystatin-C以及SUA的含量均显著性增加(P<0.05), UUA含量显著性下降(P<0.05); 肾脏组织出现肾小管扩张、尿酸盐晶体沉积及纤维化损伤, 与此同时, 肥大细胞数量显著性增加(P<0.05); 以硫酸吲哚酚和对甲酚硫酸盐为代表的尿毒素含量显著性增加(P<0.05); 血清和肾脏中GSH、SOD和GSH-Px的含量显著性降低(P<0.05); 血清AngⅡ含量显著性升高(P<0.05)。实验结果初步表明, 随着造模天数增加, 尿酸盐和尿毒素在肾脏蓄积量增加, 大鼠肾脏损伤加重; 肥大细胞参与尿酸性肾损伤, 其通过促进AngⅡ的产生, 促进氧化应激反应, 使血清和肾脏GSH、SOD和GSH-Px含量降低, 从而加重肾损伤。
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  植物自噬的研究进展

  杨玲钰, 张 蕾

  生命科学研究. 2022, 26(4): 309-315.

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  摘 要: 细胞自噬是一种广泛存在于真核生物中的降解机制。在植物中, 自噬通过严格的调控途径降解和回收细胞内物质, 维持细胞内稳态, 进而参与植物应答多种发育和环境信号。越来越多的研究表明, 自噬在植物生长发育、衰老、生物和非生物胁迫等过程中发挥作用。本文综述了近年来植物细胞自噬相关的研究进展, 包括细胞自噬的调控机制及生物学功能, 旨在为自噬相关研究提供参考。
分类与生态学
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  湖南省兰科植物新记录(Ⅱ)

  刘 昂, 涂蓉慧, 龚佑科, 丁 聪, 喻勋林

  生命科学研究. 2022, 26(4): 316-320.

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  摘 要: 报道湖南兰科植物6个新记录属, 分别为: 沼兰属Crepidium Bl.、钳唇兰属Erythrodes Bl.、滇兰属Hancockia Rolfe、舌喙兰属Hemipilia Lindl.、全唇兰属Myrmechis (Lindl.) Bl.、兜被兰属Neottianthe (Rchb.) Schltr., 以及7个新记录种, 分别为: 浅裂沼兰Crepidium acuminatum (D. Don) Szlach.、深裂沼兰Crepidium purpureum (Lindl.) Szlach.、钳唇兰Erythrodes blumei (Lindl.) Schltr.、滇兰Hancockia uniflora Rolfe、盔花舌喙兰Hemipilia galeata Y. Tang, X. X. Zhu & H. Peng、宽瓣全唇兰Myrmechis urceolata T. Tang et K. Y. Lang、二叶兜被兰Neottianthe cucullata (Linn.) Schltr.。凭证标本存放于中南林业科技大学标本馆(CSFI)和湖南师范大学标本馆(HNNU)。
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  氯鼠酮暴露对斑马鱼胚胎/仔鱼的毒性效应研究

  吴元钊, 俞逸娴, 徐菀忆, 应剑波, 王斌杰, 王继业, 姚伟宣

  生命科学研究. 2022, 26(4): 321-328.

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  摘 要: 为研究氯鼠酮(chlorophacinone)对斑马鱼胚胎/仔鱼的毒性效应, 将斑马鱼胚胎暴露于0.20 mg/L、0.30 mg/L、0.45 mg/L和0.67 mg/L的氯鼠酮溶液中, 观察并记录存活率、孵化率、畸形率、心率、自主抽动、体长等指标, 测定体内过氧化氢酶(catalase, CAT)、谷胱甘肽(glutathione, GSH)、丙二醛(malondialdehyde, MDA)等氧化应激指标和乙酰胆碱酯酶(acetylcholinesterase, AChE)活性, 并通过斑马鱼行为观察系统记录运动总距离和平均速度。结果表明, 胚胎/仔鱼存活率随着氯鼠酮暴露浓度的升高下降, 96 h和120 h的半数致死浓度LC50分别为0.73 mg/L和0.61 mg/L; 当氯鼠酮质量浓度高于0.45 mg/L时, 胚胎自主抽动次数增加, 心率显著减缓, 仔鱼心包水肿、卵黄囊肿等畸形率显著上升; 暴露120 h后, 斑马鱼仔鱼体内CAT活性及MDA含量显著升高, GSH含量下降, 同时AChE活性受到显著抑制。进一步的运动行为实验结果显示, 氯鼠酮暴露显著减弱斑马鱼仔鱼的运动行为能力。上述研究表明, 氯鼠酮对斑马鱼胚胎/仔鱼的早期发育具有毒性效应。
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  向川安瘿蜂虫瘿和无虫瘿枝条组织结构的比较

  惠 羽, 杨雪梅, 杨筱慧

  生命科学研究. 2022, 26(4): 329-333.

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  摘 要: 向川安瘿蜂(Andricus mukaigawae)属膜翅目(Hymenoptera)瘿蜂科(Cynipidae), 在白栎(Quercus fabri)枝条上形成虫瘿。本文通过向川安瘿蜂虫瘿和无虫瘿枝条的石蜡切片, 使用番红-固绿染色, 比较向川安瘿蜂虫瘿与无虫瘿枝条的组织结构差异。结果表明, 向川安瘿蜂虫瘿由表皮层、保护层、营养层和虫室组成。其中, 保护层分为两层, 外层是薄壁组织, 内层分布许多散生的维管束, 石细胞成群分布; 营养层由具较大细胞核的营养细胞组成。无虫瘿枝条由周皮、皮层、次生韧皮部、维管形成层、次生木质部和髓组成。另外, 向川安瘿蜂虫瘿和无虫瘿枝条的木质化程度存在差异, 虫瘿的保护层存在大量的维管束, 木质化程度较高, 而无虫瘿枝条的木质化部分主要集中在次生木质部。本文为进一步研究向川安瘿蜂虫瘿次生代谢产物的分布提供了组织学基础。
基础医学
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  固有淋巴细胞与病毒感染的研究进展

  崔 伟, 张志伟, 杨二霞, 姜 莉

  生命科学研究. 2022, 26(4): 334-340.

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  摘 要: 固有淋巴细胞(innate lymphoid cells, ILCs)是新发现的淋巴系统家族成员, 在介导免疫反应、调节组织稳态和炎症方面发挥着重要作用。根据效应功能、所分泌的细胞因子及转录因子的差异, 其可分为几种不同的亚群: Ⅰ型ILCs、Ⅱ型ILCs、Ⅲ型ILCs。ILCs在组织中分布广泛, 并可能是病毒感染期间, 率先产生免疫应答的细胞之一。本文主要就ILCs发育、分型及其在严重急性呼吸综合征冠状病毒2、呼吸道合胞病毒、肠道病毒等病毒感染过程中引发的免疫应答等方面的最新研究进展进行综述, 旨在利用ILCs免疫机制, 为新型抗病毒方法的开发提供思路。
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  长链非编码RNA在神经退行性疾病中作用机制的研究进展

  武世萍, 俞 坤, 巩盼盼, 王满侠

  生命科学研究. 2022, 26(4): 341-348.

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  摘 要: 长链非编码RNA (long non-coding RNA, lncRNA)是指一组在真核细胞中转录长度超过200个核苷酸的非编码RNA (non-coding RNA, ncRNA), 是细胞基因调控网络的基本组成部分, 具有组织特异性和条件表达特异性。以往研究证明, lncRNA在中枢神经系统(central nervous system, CNS)大量富集, 显示出复杂的时空表达谱, 并以多种方式参与大脑发育的调控。近年来, 越来越多的研究提示, lncRNA基因位点的失调或突变与多种CNS相关的神经退行性疾病(neurodegenerative diseases, NDDs)密切相关, 如阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease, AD)、帕金森病(Parkinson’s disease, PD)、多发性硬化(multiple sclerosis, MS)、亨廷顿病(Huntington disease, HD)及肌萎缩侧索硬化(amyotrophic lateral sclerosis, ALS)等。本文将介绍lncRNA在NDDs中的研究进展, 为理解这一类疾病的病因、病理机制及靶向治疗发展提供新的见解。
生物信息学
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  人诱导多能干细胞分化为心肌细胞关键基因的生物信息学分析

  涂思梅, 曲鑫建

  生命科学研究. 2022, 26(4): 349-360.

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  摘 要: 利用生物信息学分析的方法筛选人诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells, iPSCs)向心肌细胞分化的关键基因。收集GEO (Gene Expression Omnibus)数据库中关于人iPSCs向心肌细胞分化的高通量测序数据, 包含iPSCs向心肌细胞分化的4个阶段的样本数据, 分别是未分化的iPSCs (D0)、中胚层细胞(D2)、早期心肌细胞(D7)和心肌细胞(D14)。应用R包分析D0、D2、D7和D14样品之间的差异表达基因, 并对差异表达基因进行功能和信号通路分析; 构建差异表达基因的蛋白质-蛋白质互作(protein-protein interaction, PPI)网络; 应用R包加权基因共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis, WGCNA)对共表达的基因进行聚类, 并将其划分为不同的基因模块; 使用Cytoscape软件对重要基因模块的互作网络进行可视化和富集分析。结果显示, D0、D2、D7和D14样品之间的差异表达基因总共达917个, 基于PPI网络筛选到的前10个基因分别是FPR2、ADCY2、CXCR2、CXCR4、PF4、GALR1、GAL、CXCL5、CXCL6和HCAR3, 其中FPR2、CXCR2、CXCR4、PF4都富集G蛋白偶联受体配体结合的通路。基因相互作用关系分析显示, BMP5处于调控心肌发育的核心地位。研究基于表达谱GSE137920数据的生物信息学分析, 筛选到人iPSCs向心肌细胞分化的关键基因, 这将有助于心肌分化发育分子机制的深入研究。
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  基于生物信息学分析探讨CD59在肺癌中的表达及其临床意义

  王卫东, 董婧珂, 龚永生, 孙 慧, 王 洁, 金艳霞

  生命科学研究. 2022, 26(4): 361-369.

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  摘 要: CD59为含128个氨基酸的糖基磷脂酰肌醇锚定的糖蛋白, 是膜结合性补体调节蛋白的重要成员, 在血液和多种组织中表达。本研究通过转录组测序数据分析发现, CD59在早期非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)患者的外周血白细胞中表达下调, 在此基础上, 利用Oncomine、GEPIA、UniProt、COMSIC、SWISS-MODEL、STRING和Kaplan-Meier Plotter等数据库探讨了CD59在肺癌中的表达、蛋白质结构变化及其与患者生存之间的关系, 并利用免疫印迹法(Western-blot)分析了CD59在早期肺癌组织和血清中的水平。Oncomine和GEPIA数据库分析发现, CD59的mRNA在肺癌组织中表达下降; Western-blot实验证实, CD59蛋白在早期肺癌组织和血清中的水平也下降。COSMIC数据库分析发现, 肺癌患者中的CD59蛋白有3个氨基酸位点(即8、87和128位)存在突变, 其中第8和128位点的突变属于同义突变, 而第87位的氨基酸由酪氨酸(Y)突变为苯丙氨酸(F); 进一步的SWISS-MODEL同源模建结果显示, 第87位酪氨酸仅与第53位异亮氨酸(I)有氢键作用, 突变成苯丙氨酸后, 其与53位异亮氨酸之间的氢键并未发生变化。蛋白质相互作用网络分析发现, CD59蛋白与CD55、C9、C3AR1、C8A、C8B、INS、PLAUR、CD47、ITGAM和CEACAM8有相互作用。Kaplan-Meier Plotter数据库分析发现, CD59低表达的肺癌患者生存时间更短。本研究通过生物信息学分析CD59在肺癌中的表达情况及临床意义, 为进一步探索CD59参与肺癌发生机制和预后判断提供了参考依据。
学术争鸣
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  茎和根几个次生结构的探讨——植物学教材质疑 (九)

  黎维平

  生命科学研究. 2022, 26(4): 370-376.

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  摘 要: 一些植物学教材中, 被子植物的几个次生结构长期被误解。木材(次生木质部)切向切面上的年轮呈“倒V”形, 但几乎所有植物学教材都描述其为“V”形结构。几年生茎的横切面会在形成层外方产生一些“倒三角”形结构, 其多被教材当作韧皮射线, 实际上这是次生延长的髓射线的外侧段。横切次生生长的根, 可观察到“倒三角”形的次生射线, 此结构被一些植物学教材忽略或当作韧皮射线。周皮模式图常有错误标注或误绘; 分析这些错误, 有助于学生更好地理解周皮的起源和发育。笔者设计了两个探究性实验, 帮助学生识别次生结构, 并且根据结构与功能的关系去判断器官类型。