生命科学研究

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王卫东, 艾丽丝, 詹艳, 王雪晴, 孙慧, 龚永生, 金艳霞

生命科学研究. 2022, 26(5): 377-385.

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摘要: α-1-酸性糖蛋白(alpha-1-acid glycoprotein 1, AGP1)属于orosomucoid家族成员, 主要由肝细胞和中性粒细胞分泌, 是相对分子质量为23.51 kD的酸性糖蛋白。前期研究发现, AGP1蛋白在早期非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)患者血清中含量下降, 有望作为NSCLC早诊标志物, 但其在肺癌组织中的表达、具体生物学作用及临床意义尚不清楚。本研究运用GEPIA数据库分析肺癌组织中AGP1 mRNA的表达水平, 采用蛋白质印迹法检测AGP1蛋白在肺癌组织和血清中的含量, 利用cBioPortal数据库分析AGP1在肺癌组织中的DNA改变频率, 利用STRING数据库构建与AGP1蛋白相互作用的蛋白质网络, 利用HPA和Kaplan-Meier数据库分析AGP1的表达水平与肺癌患者生存的关系; 同时, 构建过表达AGP1基因的A549和H157肺癌细胞系, 通过CCK-8实验检测过表达AGP1对A549和H157细胞增殖的影响。结果显示: AGP1的mRNA水平在486例肺鳞癌组织中显著下降, 在早期肺癌组织和血清中AGP1的蛋白质表达水平也下降, 而且AGP1低表达的肺癌患者生存时间短。在肺癌细胞中过表达AGP1基因后, A549细胞和H157细胞中AGP1蛋白的表达量显著增加, 且过表达AGP1后A549和H157细胞的增殖受到显著抑制。在cBioPortal数据库的1 144例肺癌样本中, AGP1基因总的改变率是1.10%, 其中在肺腺癌中的突变比例为0.91%, 扩增比例为0.30%, 缺失比例是0.30%; 在肺鳞癌中的突变比例为0.41%, 缺失比例是0.21%, DNA水平的改变可能是AGP1表达水平降低的原因之一。AGP1与ALB、FGG、A2M、FGB、FGA、HRG、SERPINA1、ORM2、AHSG和HP有相互作用。本研究阐明了AGP1基因在肺癌组织中的表达情况、对肺癌细胞增殖的抑制功能及其与生存的相关性, 为其可能用于肺癌生存评估或作为治疗靶点提供了科学依据和数据支持。

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植物免疫激酶AtCERK1的重组表达与结晶研究

牛成群, 杨芷茜, 林洁, 明振华

生命科学研究. 2022, 26(5): 386-395.

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摘要: 植物免疫激酶中的CERK1 (chitin elicitor receptor kinase 1)家族是能够感知细菌及真菌侵染的模式识别受体。此类受体蛋白可以通过识别多糖类的病原微生物相关分子, 引起病原微生物相关分子模式触发的免疫反应, 是植物产生先天性免疫应答以应对微生物感染的重要元件, 同时也是诱导植物-微生物共生的关键蛋白质。为推进CERK1激酶区真实蛋白质三维空间构象的解析, 本研究针对拟南芥源的CERK1蛋白构建了野生型及突变型AtCERK1的E. coli-pRSF原核表达系统, 经原核表达得到带有6个His标签的融合蛋白, 经镍柱亲和层析、离子交换层析和凝胶过滤层析等一系列纯化过程得到高纯度蛋白质样品后对其进行结晶条件筛选。最终, AtCERK1F460V突变型成功在0.2 mol/L氟化铵和20% PEG3350溶液环境中析出蛋白质晶体。经上海光源BL17U1线站采集, 蛋白质晶体X射线衍射数据的分辨率为3.2 ?魡。综上所述, 本研究成功获得了高纯度的AtCERK1蛋白样品, 且突变型蛋白质成功析出晶体; 同时, 利用X射线收取了一套中等分辨率的衍射数据, 为AtCERK1介导的植物免疫的结构机理进行了实验探索。

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幼苗期化感水稻与非化感水稻响应稗草胁迫的初步研究

王婕妤, 李书燕, 童建华, 柏连阳, 彭琼

生命科学研究. 2022, 26(5): 396-400.

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摘要: 以化感水稻PI312777和非化感水稻Lemont为研究对象, 设计与稗草伴生的根箱试验, 通过研究水稻幼苗期株高、生物量、根系构型及植物激素的变化规律, 分析水稻化感品种和非化感品种在幼苗期响应稗草胁迫的生理差异性。结果表明: 化感水稻和非化感水稻在幼苗期响应稗草胁迫的生理反应有较大差异。单种处理时, 幼苗期化感水稻在株高、生物量及根系构型等方面明显优于非化感水稻; 稗草伴生导致幼苗期非化感水稻的株高显著增加。稗草伴生条件下, 化感水稻在地下生物量显著增加的同时总根长、根总表面积、根总体积和根尖数显著增加; 非化感水稻的根总表面积、根总体积和根尖数较单种处理时分别显著增加了14.12%、9.52%、8.49%。水稻体内的吲哚乙酸(indole-3-acetic acid, IAA)和脱落酸(abscisic acid, ABA)对稗草的生物胁迫均不敏感, 但稗草伴生导致化感水稻和非化感水稻体内水杨酸(salicylic acid, SA)含量显著增加, 而茉莉酸(jasmonic acid, JA)含量显著下降, 且非化感水稻中SA的增加幅度是化感水稻的2.1倍。该研究结果可为农田杂草的有效防控提供一定的理论支撑。

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油菜矮秆相关基因定位克隆及其在育种中的应用

王小川, 李昕, 阎晋东, 张慧, 赵小英

生命科学研究. 2022, 26(5): 401-405.

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摘要: 油菜是世界主要油料作物。倒伏问题是制约油菜机械化生产和产量提高的重要因素之一。矮秆油菜抗倒伏, 有利于提高产量。因此, 选育矮秆资源对油菜抗倒和高产育种具有重要意义。近年来, 相关研究报道了多个具有育种价值的油菜矮秆材料, 定位克隆了矮秆性状相关基因。本文就油菜矮秆相关基因定位克隆及其在育种中的应用研究进展进行综述, 以期为发掘新的油菜矮秆基因以及油菜抗倒高产分子设计育种提供参考。

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阿尔茨海默病的Aβ级联机制研究进展

李明成, 周君, 米彩云, 王虎平

生命科学研究. 2022, 26(5): 406-412.

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摘要: 阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease, AD)是一种慢性进展性神经系统退行性疾病, β-淀粉样蛋白(amyloid β-protein, Aβ)沉积所形成的老年斑是其主要病理特征之一, 而Aβ级联学说也成为目前较为公认、热点研究的AD发病机制之一。本文将从Aβ引发神经元凋亡、突触功能障碍、神经炎症及tau蛋白过磷酸化等方面, 对AD的Aβ级联机制研究进展予以综述, 为进一步集成化、整体性研究AD的Aβ级联机制提供支持。

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SUMO化修饰在心血管疾病中的研究进展

吴诚洁, 陆琳, 涂均楚, 李玉洁, 张瑜, 王燕丽, 李杨欣

生命科学研究. 2022, 26(5): 413-423.

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摘要: 心血管疾病(cardiovascular disease, CVD)包括动脉粥样硬化、心肌梗死、心力衰竭和缺血性心肌病等, 是由许多因素引起的常见疾病, 发病率和死亡率较高, 严重威胁人类健康。小泛素相关修饰物(small ubiquitin-like modifier, SUMO)修饰是一种重要的蛋白质翻译后修饰形式, 也是一种动态可逆的修饰方式, 因在真核生物中具有重要的生物学功能而被广泛报道。底物蛋白的赖氨酸残基可与SUMO分子共价结合发生SUMO化, 从而调节底物蛋白的功能和细胞活性。大量研究表明, 底物蛋白的SUMO化在心血管发育和功能中发挥着关键作用。在某些病理条件下, 蛋白质的SUMO化会发生很大变化, 是导致疾病的关键因素之一。外泌体作为细胞间通信的重要介质在心血管疾病中具有重要的靶向调控作用, 而SUMO化修饰可以调控外泌体中内容物的分选机制。综上所述, 本文对SUMO化修饰在心血管疾病中的研究进展以及SUMO化修饰联合外泌体在治疗心血管疾病中的应用予以综述, 旨在为心血管疾病治疗提供新颖的策略。

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利用尿液蛋白质组学对阿托伐他汀进行药物一致性评价

赵晨阳, 陈昱臻, 付晓越, 侯芙芳, 高友鹤

生命科学研究. 2022, 26(5): 424-432.

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摘要: 为了探讨利用尿液蛋白质组学对阿托伐他汀片进行药物一致性评价的新方法, 分别建立了A、B两种药厂的阿托伐他汀片大鼠灌胃模型, 收集灌胃前后的尿液, 使用液相色谱串联质谱(liquid chromatography coupled with tandem mass spectrometry, LC-MS/MS)技术对提取的尿蛋白进行分析, 并通过DAVID数据库对差异蛋白质进行生物学通路的分析。结果显示: 将灌胃后和灌胃前的数据作比较, 在药物A组灌胃模型中共鉴定到116个差异蛋白质, 在药物B组灌胃模型中共鉴定到66个差异蛋白质, 其中有24个蛋白质被共同鉴定到。这些差异蛋白质倾向于参与细胞黏附、内肽酶活性的负调控、蛋白质水解等生物学通路。实验结果初步表明, 针对产自不同药厂的阿托伐他汀片, 可以通过尿蛋白检测到它们之间的差别, 这验证了尿蛋白的灵敏性, 同时提示尿液蛋白质组学在药物一致性评价上有很大潜力。

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机器学习在动物行为分析中的应用研究进展

何泉, 吴磊, 柳珑

生命科学研究. 2022, 26(5): 433-440.

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摘要: 动物行为分析是研究动物高级神经中枢功能的一项重要技术手段, 动物的行为及其规律综合反映了其心理和生理状况, 在实验动物学领域得到了广泛研究。近年来, 行为采集手段的发展让大量行为数据得以产生, 机器学习的出现大大提升了动物行为数据的处理效率。其中, 监督学习可以实现对动物行为的自动识别和分类, 而无监督学习则有利于发现人眼所观测不到的新行为或异常行为, 探索行为结构。本文对机器学习方法在动物行为分析中的应用进行了阐述, 为后期的研究工作和方向提供参考。

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BAIAP2L2在肝癌中的表达及临床意义

屈才浩, 马腾达, 王瑞, 李晓梅, 李玉民

生命科学研究. 2022, 26(5): 441-451.

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摘要: 脑特异性血管生成抑制剂1相关蛋白2样2 (brain-specific angiogenesis inhibitor 1-associated protein 2-like 2, BAIAP2L2)是一种上皮特异性BAR结构域蛋白, 近年来被发现在多种肿瘤中高表达, 然而在肝癌中的角色尚不清楚。本文通过生物信息学方法, 探讨了BAIAP2L2在肝癌中的表达、生物学意义及潜在的临床应用价值, 旨在为BAIAP2L2作为肝癌的新型标志物提供理论依据。文中首先从TCGA和ICGC数据库下载肝癌mRNA-seq、miRNA-seq、DNA甲基化数据及临床病理资料, 从HPA数据库获取蛋白质表达数据, 以比较癌组织和癌旁组织中BAIAP2L2的表达差异, 分析BAIAP2L2表达与肝癌临床病理特征的关系。随后, 采用受试者工作特征(receiver operating characteristic, ROC)曲线评估BAIAP2L2表达水平在肝癌诊断中的性能, 通过绘制生存曲线比较不同BAIAP2L2表达组患者的生存差异, 并利用Cox回归计算风险比(hazard ratio, HR)。最后, 利用miRWalk数据库预测BAIAP2L2的潜在调控因子, 采用TIMER数据库分析BAIAP2L2表达与肝癌组织中浸润免疫细胞的相关性, 借助基因集富集分析(gene set enrichment analysis, GSEA)探讨BAIAP2L2涉及的功能通路。结果显示: BAIAP2L2在肝癌组织中的表达水平显著高于癌旁组织(P<0.001), 对肝癌具有较好的诊断价值(AUC=0.891, P<0.001), 且BAIAP2L2的表达水平与患者性别、T分期、甲胎蛋白(alpha fetoprotein, AFP)、临床分期和存活状态均显著相关(P<0.05); BAIAP2L2高表达患者预后更差(P<0.05), 且BAIAP2L2是肝癌患者独立预后的危险因素(HR: 1.522, 95% CI: 1.044~2.219, P<0.05); BAIAP2L2甲基化与其表达水平呈显著负相关(P<0.001), 且BAIAP2L2低甲基化患者的预后更差(P<0.05); hsa-miR-99a-3p是一个可以调控BAIAP2L2表达的因子; BAIAP2L2表达与肝癌组织中B细胞、CD4+ T细胞、CD8+ T细胞、巨噬细胞、中性粒细胞和树突细胞的浸润水平均显著相关(P<0.05); BAIAP2L2在肝癌中参与调节细胞周期、p53信号通路、同源重组等通路。总之, BAIAP2L2在肝癌中高表达, 其中涉及多种作用机制, 可作为肝癌的潜在诊断和预后标志物。

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基于生物信息学分析TCEB1在肝癌中的表达及意义

陈平, 李林海, 吴为

生命科学研究. 2022, 26(5): 452-459.

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摘要: 为探讨转录延伸因子B1 (transcription elongation factor B subunit 1, TCEB1)基因在肝癌中的表达和临床意义, 利用GEPIA、UALCAN分析TCEB1在肝癌中的表达以及与患者临床病理特征和预后的关系; 采用cBioPortal分析肝癌中TCEB1基因的改变情况; 利用LinkedOmics分析肝癌中TCEB1的相关基因, 并通过Metascape对TCEB1相关基因进行GO和KEGG通路分析; 最后通过GeneMANIA构建TCEB1相互作用蛋白质网络。GEPIA和UALCAN的分析结果显示, TCEB1在肝癌组织中显著高表达(P<0.05), 且表达水平越高, 患者肿瘤分级和预后越差(P<0.05)。cBioPortal数据库检测结果显示, 5% (52/1 136)的肝癌患者的肝癌样本发生TCEB1基因改变, 且基因拷贝数扩增与TCEB1 mRNA表达呈正相关, 发生基因改变的患者预后显著较差(P=0.012 9)。GO分析结果提示, TCEB1及其相关基因的分子功能主要与转录因子结合、泛素样蛋白转移酶活性、钙黏着蛋白的结合等有关。GeneMANIA分析提示, TCEB1与TCEB2、VHL、CUL2等蛋白质相互作用。本研究表明, TCEB1可作为肝癌患者预后的生物标志物和肝癌治疗新的潜在靶点。

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果实分类系统的修订和教学 ——植物学教材质疑(十)

黎维平

生命科学研究. 2022, 26(5): 460-470.

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摘要: 果实是被子植物特有的结构, 它通过保护种子、帮助种子传播促进了被子植物的兴旺发达。果实的形态结构具高度多样性, 使得构建一个令人满意的果实分类系统成为十分困难的事情。本文重新定义了一些果实类型, 并修订了植物学教材采用的果实分类系统: 1) 将浆果状核果和梨果分别归入核果类和浆果类; 2) 将分果与裂果、闭果并列, 并提出分果新类型: 节荚、节裂角果和分角果; 3) 将闭果分为坚果和瘦果。瘦果包括真瘦果、小瘦果、下位瘦果、颖果、胞果和具翅瘦果; 4) 长、短角果被归入蒴果, 花生的果实归入坚果。关于果实分类教学, 建议引导学生探讨果实的民间分类和植物学分类之间的差异, 果皮特征与种皮、种子数量的关系以及果实的分类学价值、果实类型的演化。

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2022年, 第26卷, 第5期　
刊出日期：2022-10-31

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