形态发生的分子机制——基因表达的调控与信号传导

在基因水平和细胞水平研究形态发生的机理,是当今生物学的重大课题之一。研究果蝇的胚胎发育发现了同源异型基因(HOX基因),现在已从各种生物中分离了多个同源异型基因,编码产物大多数是转录调控因子,在形态发生中起重要的调控作用。细胞通过信号传导系统把外界刺激传递到细胞内,从而作出应答反应。促分裂原活化蛋白激酶级联(MAPKs Cascade)在信号传导过程中起重要的作用。把基因表达的调控与信号传导途径联系起来,将为真核生物形态发生的分子机制研究提供理论基础。     

科教大事

<正>nature竞争性拮抗多肽对气孔模式的调整Keiko Torii及同事通过研究气孔发育和模式形成的分子机制,发现了一个出乎意料的信号传导机制。他们发现,两种信号传导肽,即Stomagen(气孔发育的一个正调控因子)和EPF2(这一过程的一个负调控因子),利用同一受体激酶ERECTA来微调气孔发育。有趣的是,这两种肽都以相似的亲和性与ERECTA及其共受体TM21M结合,所以它们为了和受体结合而相互竞争。似     

真核翻译起始因子eIF2在哺乳动物细胞中的磷酸化调节

真核翻译起始是一个复杂的过程,在这个过程中需要很多翻译起始因子蛋白的参与。在这些蛋白中,eIF2起着重要作用,它可以结合起始Met-tRNAi并带到核糖体上,但是eIF2需要一种鸟甘酸交换因子eIF2B的帮助,变为有活性的GTP结合状态才能结合起始Met-tRNAi。这一步是整个翻译起始的调控步,目前发现的主要的调节机制是不同途径导致的eIF2的磷酸化对eIF2B的抑制。本文主要介绍了eIF2的组成及其磷酸化调节机制。     

群体感应对细菌初级代谢调控的研究进展

群体感应是细菌通过释放自诱导物(即信号分子)实现细胞间相互交流的一种机制,细菌通过群体感应来调控基因表达,进而调控细菌的初级代谢、调控细菌群体行为活动。细菌的群体感应对葡萄糖摄取、糖酵解途径、戊糖磷酸途径、能量代谢途径和核苷酸代谢途径进行负调控;群体感应对TCA循环、乙醛酸循环和草酸循环进行正调控。通过综述群体感应调控初级代谢主要途径的研究进展,展望群体感应研究的应用前景。     

对虾先天免疫中宿主与病原互作的细胞与分子机理

在国家自然科学基金委重点项目资助下,王金星课题组针对对虾养殖业中病害防控的实际需求,围绕着对虾免疫系统与细菌和病毒性两类重要病原(鳗弧菌和白斑综合征病毒)之间的相互作用开展研究,取得了系列创新性成果:(1)揭示了对虾抵御病原入侵的细胞和分子机制。主要阐释了不同的模式识别受体识别和防御病原的机理,包括FcLec4通过行使调理素的功能促进对病原的吞噬、Leulectin不同识别模块之间在抗细菌免疫中分工与协作的新机理、MjHeCL感知血淋巴菌群及参与菌群动态平衡调控的机理以及清道夫受体参与的抗病毒免疫的新途径等;(2)发现了病原侵入机体后宿主细胞抵御病原的信号途径及效应机制。主要揭示了对虾Toll和IMD信号途径的特点、调控机理及下游的效应分子,阐释了JAK/STAT途径激活的特征及调控的下游效应分子,并发现Toll途径的激活机制不同于果蝇而与哺乳动物相似;(3)阐明了胞内病原逃逸宿主免疫的分子机制。阐释了白斑综合征病毒利用宿主的C-型凝集素以胆固醇依赖的方式入侵宿主细胞的分子机理以及利用宿主的SUMO化系统促进自身复制的机理。该研究为对虾养殖的病害防治提供了新思路、新方法、新的候选药物以及对虾抗病品系培育的新靶标。     

新型抗肿瘤抗生素布雷菲德菌素A的研究进展

布雷菲德菌素A是一种天然存在的大环内酯类抗生素,能有效抑制蛋白质由内质网向高尔基体的转运过程,是一种广泛应用于哺乳动物信号传导研究的分子工具;布雷菲德菌素A具有抗真菌、抗病毒、抗有丝分裂、抗肿瘤等生物学活性,布雷菲德菌素A及其衍生物是重要的抗肿瘤候选药。本文综述了布雷菲德菌素A的理化性质、作用机制、生物学活性、生产方法及其结构修饰等方面的研究进展。     

基于网络药理学和分子对接探讨五子衍宗丸对骨质疏松的作用机制

目的：运用网络药理学和分子对接技术探讨五子衍宗丸对骨质疏松（Osteoporosisi,OP）的作用机制。方法：对五子衍宗丸的有效成分进行多个数据库及文献检索，确定对应靶点，从多个数据库中检索骨质疏松靶点，并构建蛋白互作网络图，通过可视化软件Cytoscape构建化合物-靶点图，分析五子衍宗丸治疗骨质疏松的机制，并运用分子对接进行验证。结果：筛选到五子衍宗丸对应靶点有470个，五子衍宗丸与骨质疏松共有靶点29个，富集到179个与骨质疏松相关的信号通路，其中糖尿病并发症中的AGE-RAGE信号通路、MAPK信号通路、雌激素信号通路、JAK-STAT信号通路等富集显著。分子对接结果显示对接结果稳定。结论：五子衍宗丸活性成分可能通过调节激素水平、抗炎、改善骨代谢等药理作用在骨质疏松症中发挥作用。     

Fused/Smurf复合体通过产生梯度BMP响应来控制果蝇干细胞的命运

在果蝇卵巢中,干细胞(GSCs)主要依赖骨形成蛋白(BMP)维持未分化状态,通过阻止分化因子Bam转录来抑制GSC的分化。在子代包囊干细胞(CBs)中,Bam转录启动了GSCs的沿细胞直径方向的分裂。但人们仍不清楚对BMP信号产生的梯度响应是如何产生的。     

研究揭示NF-κB信号重要调控因子

上海交通大学医学院附属瑞金医院、上海模式生物研究中心等处的研究人员,在新研究中证实Rig-I是NF-κB信号的一个重要的正调控因子,并揭示了其分子调控机制。相关论文发表在4月3日的美国《国家科学院院刊》(PNAS)上。来自上海交通大学医学院的陈竺     

后发企业知识传导与新产品开发的路径及其机制——比亚迪汽车公司的案例研究

基于后发企业知识传导路径及传导机制的前期理论研究,以比亚迪公司汽车研发为案例,剖析企业知识在主体维度(员工→团队→企业→网络)、活动维度(获取→吸收→转移→创新)、属性维度(显性→隐性)所组成三维空间的传导路径;同时,以新的视角提出知识传导的广度、密度、速度和交互度四个变量,刻画传导路径的物理运动和经济运动特征,并且从研发体系、专利策略、认知能力和激励机制等层面深入分析四个特征变量的作用因素及其对知识传导绩效的影响,更好地打开比亚迪知识运动规律的黑箱,最后总结案例经验启示和演绎改善知识传导绩效的有效机制和途径。     

TGF-β1/Smads信号通路在肝纤维化中的调控作用概述

与肝纤维化密切相关的转化生长因子(transforming growth factor beta1,TGF-β1)及其下游信号因子Smads家族蛋白既可促进肝星状细胞活化,又可调节细胞外基质合成与降解,从而控制肝纤维化的发生发展。而TGF-β1/Smads信号通路是TGF-β1促进肝纤维化的关键转导途径。文章就TGF-β1/Smads信号通路在肝纤维化中的调控作用综述,为肝纤维化的治疗提供参考。     

运动影响非酒精性脂肪肝机制的研究进展

运动对非酒精性脂肪肝(nonalcoholic fatty liver disease,NAFLD)防治进行归纳和分析,通过大量实验结果来综述NAFLD的发病机制和影响因子、其中PI3K/Akt在非酒精性脂肪肝发展过程中起着主要作用。阐述运动疗法对NAFLD防治的现状研究,实验研究发现,适度运动疗法不但能改变NAFLD患者肝脏脂肪变性程度而且取得有效的治疗效果。尤其适度的有氧运动增加能量ATP的消耗,提高AMP/ATP的比值,从而提高腺苷酸活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase,AMPK)的活性,减轻肝脏变性程度。运动促进HDL-C上升,抑制LDL-C、AST、ALT、TC、TG下降,使NAFLD患者得到一定程度的恢复^[1]。运动改善蛋白激酶B(protein kinase B,PKB)的活性,抑制IR,促进信号通路PI3K/Akt中的相关指标表达,缓解NAFLD症状^[2]。本文通过关于运动疗法对NAFLD的研究效果进行归纳总结、深入分析、整理研究,旨在探讨非酒精性脂肪肝致病机制及运动干预的治疗效果。     

细胞凋亡分子机制的研究进展

细胞凋亡（apoptosis）,又称程序性细胞死亡（programme d cell death）,是一种进化保守和遗传决定的细胞自杀,其性质为生理性。在多细胞动物 ,凋亡对正常机体的发育和自身稳定起着极其重要的作用。现已发现, 有许多疾病的发生和 发展与凋亡机制异常有关。细胞凋亡为生物医学领域中最热门的课题之一。在过去5年里对 细胞凋亡的分子机制的研究取得了突破性进展。现已证明,多种基因产物参与了细胞凋亡过 程,其中包括肿瘤坏死因子受体（TNFR）基因超家族的产物死亡受体(death receptors)、 连接蛋白(adapters)、天门冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶(caspases)和Bcl2家族调节蛋白 （Bcl2 protein family regulators）等。目前对每组蛋白的成员的化学特性、基本功能 和它们的上游和下游的相互作用分子等均有了较清楚的了解。这些结果为发展以凋亡机制相 关蛋白为靶分子的治疗性细胞凋亡干预手段奠定了基础。     

活性氧在植物信号转导中的作用

活性氧(reactive oxygen species，ROS)是生物体有氧代谢产生的一类活性含氧化合物的总称，对机体产生氧化损伤。植物体通过酶和非酶性抗氧化剂维持ROS产生与清除的平衡。近年的研究揭示了ROS作为信号分子通过改变氧化还原状态调节植物的防御反应、细胞死亡、发育、形态建成和基因表达。     

Nrf2/HO-1信号通路与神经退行性疾病

核因子E2相关因子2(Nrf2)是机体调节氧化应激的重要信号通路,可通过促进下游血红素加氧酶-1(HO-1)发挥抗氧化作用。Nrf2/HO-1通路在阿尔兹海默病、帕金森病、癫痫、脑缺血和脑损伤等神经退行性疾病中发挥重要作用,其机制与减少神经元凋亡、降低炎性因子水平和减轻氧化应激损伤相关。激活Nrf2/HO-1通路可能成为治疗神经退行疾病的有效途径。     

我国魔肽研究获F/UN联合国生物创新奖

人类研究了一个世纪的细胞生命因子——肽,被我国科技界成功研究转化运用到生物美容医学领域,荣获“F/UN联合国生物创新奖”。日前,联合国友好理事会【F/UN】主席NoelJ.Brown(布朗)、全球生态恢复与发展基金会【GERDF】主席FrankLiu(弗兰克)来我国亲自为获奖者颁奖。据了解,肽是由两个到100个氨基酸组成的分子,分子量多于6000道尔顿的单链或环行结构,能调节人体内各个系统和细胞的生理功能,并能激活体内有关酶系,是人体重要的生理调节物,被誉为“细胞生命因子”。国内外专家经过多年研究发现,肽含有丰富活性的AIF新生肽、TYR美白肽…     

β-Arrestinl通过与YYI结合和解除Polycomb Group抑制来调控斑马鱼造血作用

β-Arrestinl是参与细胞信号转导的多功能蛋白。最近的研究发现,β-Arrestinl还被发现是调节核转录的关键因子,然而关于这方面的分子机制和生理学意义研究的还不清楚。研究发现β-Arrestinl在斑马鱼的发育过程中具有重要的调控作用,并且β—Arrestinl的调控机制具有进化上保守的特征。将斑马鱼的β-Arrestinl信号沉默掉后发现会引起斑马鱼发育严重缺陷,     

PTEN——一种肿瘤抑制蛋白

PTEN(10号染色体缺失的磷酸酶及张力蛋白同源物)作为一个重要的抑癌蛋白,其生物学功能主要体现在调节与细胞生长、增殖、分化、迁移和凋亡有关的信号通路上。在细胞中,PTEN功能受到H2O2的氧化调节。     

食人鸟最后的悲剧

在新西兰的土著居民中,传说有一种可怕的食人鸟,如果人与它遭遇,大多凶多吉少。但食人鸟究竟存在过吗?现在,科学家不但找到了答案,而且还发现了与其有关的许多鲜为人知的秘密。     

稻瘟病菌与水稻互作早期侵染机制研究进展

水稻是世界上重要的粮食作物之一,是全球30亿以上人口的主粮。由于各种病虫的危害,全球水稻生产和粮食安全受到严重威胁,其中由稻瘟病菌引起的稻瘟病是对水稻最具毁灭性的病害。抗病品种的种植与化学农药的使用能有效地控制稻瘟病的发生。但是,田间稻瘟病菌菌株适应性强、变异快,导致抗病品种连续种植后易失去抗性;同时,病菌抗药性的产生致使化学农药的控制效果降低。因此,从分子水平揭示病菌的致病机制及其与水稻的互作机制可望为研发高效低毒农药提供候选靶标,同时为抗病育种提供新的策略。本文总结了稻瘟病菌在侵染水稻过程中识别并内化水稻表面信号,通过胞内级联途径传递信号,进而分化产生侵染必需的附着胞的机制,同时介绍了该病菌分泌效应分子抑制水稻细胞的防卫反应,促进病菌侵染等方面的研究进展,并对未来有待进一步深入研究的方向进行了思考与展望。