骨关节炎(osteoarthritis,OA)是一种退行性关节疾病,以软骨变性、骨硬化和慢性滑膜炎症为主要临床特征。在骨关节炎病理改变中,脂质代谢异常与软骨、骨的退行性改变密切相关。AMP活化的蛋白激酶(adenosine monophosphate?activated protein kinase,AMPK)活化后,可通过调节脂肪酸合成的关键酶,如肉碱脂酰转移酶(carnitine palmitoyltransferase 1,CPT?1)、链酰基辅酶A脱氢酶(medium chain acyl?CoA dehydrogenase,MCAD)和软骨细胞自噬功能,进而调节软骨细胞脂质代谢,以延缓OA的发展。过氧化物酶体增殖物激活受体γ(peroxisomal proliferator?activated receptor γ,PPARγ)和过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1α(peroxisomal proliferator?activated receptor γ coactivator 1α,PGC?1α)也具有相似的生理功能。AMPK与沉默信息调节因子1(silencing information regulator 1,SIRT1)的激活及相互作用能介导PPARγ、PGC?1α的信号转导及生理功能。综述了AMPK/SIRT1/PPARγ/PGC1α轴在OA发病机制中的作用的最新进展,以期为OA的治疗及预防研究提供参考。
甘露糖赤藓糖醇脂(mannosylerythritol lipids, MELs)是一种生物表面活性剂,除具有可降解、毒性低、生物兼容性好等优点,还因其特有的代谢、合成途径与结构特性,而具有基因转染、广谱抗菌、皮肤修复等多种功能。MELs在医疗、日化、食品、农业、生态修复等各领域应用前景巨大,被公认为是现今最有潜力的生物表面活性剂。然而,不同种属所生产的MELs之间结构差异性大且生产方式较落后,合成与作用机制尚不清晰,因而无法实现规模商业化生产。从结构特性、生产纯化、应用途径等方面重点阐述了MELs相关研究进展,以期阐明其结构与功能的多样性,为实现靶向MELs的定制生产,降低生产成本,加快实现其规模化应用提供参考。
氮素是植物生长必不可少的元素,植物内生固氮菌不仅能够在植物体内产生氮素以供植物利用,而且在自然界氮素循环过程中发挥积极作用,对农业可持续发展具有重要意义。近年来,植物内生固氮菌逐渐成为研究热点。由植物内生固氮菌的发现、作物共生、侵入途径、固氮机理、促生作用机制等方面系统地综述了植物内生固氮菌的研究进展,探讨了植物内生固氮菌新的研究思路以及一些尚未解决的问题,以期为植物内生固氮菌及生物固氮研究提供参考。
植物基因的表达决定了植物的表型特征,而基因的表达受启动子的直接调控。启动子作为基因的一个组成部分,控制着基因表达(转录)的起始时间和表达程度。利用基因编辑技术对启动子进行定向编辑之后,会因为基因序列特有的重组排列、顺式表达等因素使得植物中的某个或某些基因的表达模式发生改变,进而影响基因功能。这些改变最终直接或间接地改变了植物的外在表型特征,而一些正向改变会对植物的品质起到优化和改良作用。综合近几年基因编辑技术对启动子的研究,主要从启动子的构成与分类、基因编辑技术和启动子编辑的研究进展这3个方面对启动子的编辑在植物中的应用进行了概述和总结,以期为启动子编辑技术应用于植物改良提供参考。
婆罗双树样基因4 (spalt-like transcription factor 4, SALL4)是2002年发现的SALL转录因子家族新成员,在维持胚胎干细胞(embryonic stem cells, ESCs)自我更新和多能性方面起着至关重要的作用。SALL4在胚胎干细胞和生殖细胞中特异表达,而在大多数成体细胞中表达下调或沉默。然而,近年来的研究表明,SALL4可以在白血病、乳腺癌、胃癌、卵巢癌、肝癌、肺癌、黑色素瘤等多种肿瘤中表达,显示出癌胚抗原特性,且SALL4表达水平与肿瘤进展及患者的不良预后和生存期直接相关。SALL4在肿瘤中的表达是由多种细胞因子介导的,并作为转录因子调控下游基因表达和信号通路,进而促进肿瘤的发生、转移、代谢和耐药等。靶向抑制SALL4的表达或生物学功能已经显示出显著的抗肿瘤效果。由于SALL4在肿瘤组织中的高表达和促进肿瘤发展的特性,它被认为是新的肿瘤标志物和潜在的治疗靶点。简要概述了SALL4蛋白的结构和功能,探讨了其激活表达的分子机制,并着重介绍了SALL4在肿瘤发生和发展中的作用机制、其在诊断上的价值以及靶向治疗的潜在意义。希望能够为肿瘤的临床治疗提供有益的参考数据。
病毒样颗粒(virus-like particles,VLPs) 是含有某种病毒一个或多个结构蛋白的空心颗粒形态, 结构上类似完整病毒,具有与完整病毒相似的免疫原性并通过激活抗原提呈细胞诱导免疫应答,由于不含有完整的病毒基因组,因此适合用于开发更安全、成本更低的候选疫苗。系统阐述了VLPs的分类、表征、优势及表达系统,回顾了VLPs疫苗的发展历程,并汇总了已上市的疫苗品种。同时,介绍了部分在研的预防性或治疗性VLPs疫苗,并探讨了新的开发策略,进一步拓宽了VLPs疫苗的研发领域,为未来的研究与应用提供了更广阔的前景。
抗生素耐药性已成为全球人类健康面临的重大威胁,医药、工业、农业生产以及生态等领域均受到多重耐药菌的严重威胁。多重耐药菌感染逐渐呈现高发病率、高死亡率的趋势。噬菌体可以特异性裂解多重耐药病原菌,然而由于噬菌体宿主谱狭窄、基因组中含有不利基因等因素的制约,当前只有部分噬菌体成功应用于防治多重耐药菌感染等领域。噬菌体基因工程具有可编辑、高效等优势,为拓宽噬菌体宿主谱、设计“安全、绿色、高效”的新型噬菌体提供了理论基础。综述了噬菌体基因工程技术的研究进展,以及噬菌体在临床抗耐药菌感染、农业生产和生态环境等方面的实际应用,为噬菌体的定向改造及其在各领域中的有效应用提供了理论支持和参考。
由食源性致病菌引发的疾病对人类健康构成巨大威胁。虽然一些致病菌如金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和沙门氏菌等在诊断和预防方面已经取得了重大进展,但开发快速、高效、低成本的检测方法仍然是一项挑战。功能核酸(functional nucleic acids,FNAs)是一类功能超出核酸常规遗传作用的核酸,主要包括天然的核酶(RNAzymes)、核糖开关(riboswitches)以及体外通过指数富集配体系统进化技术(systematic evolution of ligands by exponential enrichment,SELEX)筛选的适配体(aptamers)、核酶(RNAzymes)和脱氧核酶(DNAzymes)。适配体和脱氧核酶因具有较高的稳定性、特异性和可设计性,使其成为病原微生物识别的理想工具,近年来在生物传感和医学诊断领域备受关注。综述了功能核酸的筛选原理和流程、适配体及具有RNA裂解活性的脱氧核酶(RNA cleavage deoxyribozymes,RCDs)在致病菌检测中的应用进展和面临的挑战,并对其未来的发展前景进行了展望。
病毒滴度测定是生物制药行业重要的分析方法,广泛应用于病毒类生物制品的开发和生产、病毒清除灭活工艺验证、外源病毒检测等领域,以确保病毒类生物制剂的活性和有效性,以及生物制品的病毒安全性。因此,建立快速、简单且准确的病毒滴定检测方法尤为重要。总结了检测病毒滴度的传统方法、新兴以及改良方法的特点、原理及具体应用,并比较了各自的优缺点。一些新兴方法,如微滴式数字PCR、病毒定量毛细管电泳、化学发光ISH-PNA测定、激光力细胞学等改进了传统方法耗时耗力、重复性差、准确性低、结果主观性大的缺点,达到了快速、灵敏、自动化程度高、精密度高、结果更加稳健且客观的优点,但部分新方法仪器昂贵或者未广泛使用,需要根据实验目的选择合适的病毒滴定方法。
为了探究微塑料生物毒性研究现状、热点及趋势,以Web of Science核心合集和中国知网(www.cnki.net)为数据源,基于文献计量可视化软件VOS viewer对2011年以来与微塑料生物毒性相关的文献进行文章产生趋势分析、研究作者分析、期刊和引文分析和关键词聚类分析。结果表明,关于微塑料生物毒性的文章年发表数量呈指数增长;全球范围内中国学者发表文章总数和被引量均位居世界前列;《Science of the Total Environment》《Journal of Hazardous Materials》《Environmental Pollution》《Environmental Science & Technology》等期刊在微塑料生物毒性研究中具有较高的影响力;微塑料生物毒性的研究热点主要集中在“微塑料生物毒性的表现”“微塑料生物毒性的来源”“微塑料与其他有害物质的联合生物毒性”和“微塑料的摄入途径”这四个方面。未来微塑料生物毒性研究需要将建立微塑料的快速检测技术、明确不同暴露途径下微塑料吸收和转移机制及探索内源性微塑料的防治措施作为重点研发领域。
随着第二代DNA测序技术的发展,研究人员积累了大量的肠道菌群数据,研究表明肠道菌群与宿主健康状况存在密切联系,因此如何对复杂、高维的肠道菌群数据进行建模分析,是当前生物信息学研究中的重要挑战。人工智能的兴起为处理肠道菌群数据,揭示肠道菌群与宿主表型之间的复杂关系提供了可能。综述了现阶段肠道菌群与宿主表型之间的相关研究,重点介绍了常用的5种机器学习算法(线性回归、支持向量机、K-近邻、随机森林、人工神经网络)的理论原理及在相关研究中的应用,对预测宿主表型的机器学习算法选择提出了建议,并对该领域的未来发展进行了展望,以期为利用机器学习对肠道菌群宿主表型预测提供参考依据。
生物酶和微生物在烟叶醇化发酵过程中发挥着重要作用。目前,利用生物酶和微生物技术提高烟叶品质、改善烟叶香气,已成为烟草行业关注的热点。利用酶制剂处理烟叶可以降解烟叶的蛋白质、果胶、纤维素等生物大分子,以达到提高烟叶品质和改善烟叶香气的作用。利用微生物对烟叶进行发酵可以有效调整和改善烟叶内部化学组分的比例,增加烟叶中的香气物质。综述了生物酶和微生物技术在烟叶产香发酵中的研究进展及其在烟叶发酵机理及增香技术中的应用,重点阐述了微生物和生物酶提高烟叶香气、改善烟叶品质以及降解烟叶中蛋白质、淀粉、果胶、纤维素等大分子物质的研究现状,分析了目前微生物和生物酶在实际应用中存在的问题,以期为今后使用生物酶和微生物技术改善烟叶香气提供理论依据。
对功能核酸概念的分析需要建立在对功能核酸研究的基础上,从内涵和外延两个方面来进行探析。从内涵来看,它是对具有特殊结构、执行特定生物功能的核酸分子的统称;从外延来看,它包括适体、核酸核酶、核糖开关、发光核酸、修饰核酸、功能核酸裁剪、核酸自组装、功能核酸纳米材料、核酸纳米酶、核酸药物、核酸补充剂以及DNA存储技术等。目前功能核酸已成功地应用于生物传感、生物成像、生物医学等诸多领域。对功能核酸这一概念进行了探讨,并尝试对其范畴、特点进行归纳总结,以期梳理和完善功能核酸的基本概念,促进该领域的进一步发展。
脂肪酶是一种常用的生物催化剂,被广泛应用于医药、食品、生物化工等领域。但游离脂肪酶稳定性差,易受所处的环境影响,重复使用性差,限制了酶催化工业的应用。针对游离脂肪酶在催化领域的不足,酶固定化技术应运而生。脂肪酶经固定后大大提高了其原有的催化活性和稳定性,利用固定化脂肪酶自身的优良性能选择性催化合成所需产物,反应条件温和、收率高、副反应少,工业应用更加广泛。综述了脂肪酶固定化及其在药物合成中的研究和应用进展,并对固定脂肪酶的前景进行了展望,以期对固定化脂肪酶在工业中的应用提供一定参考。