胰岛素通过CREB调节肝脏糖异生的模型化研究

本文基于Hill动力学与Michaelis-Menten方程,建立理论模型研究胰岛素通过环磷腺苷效应元件结合蛋白(CREB)调节肝糖异生的物理机制.理论模型考虑胰岛素通过CREB调节过氧化物酶体增活化受体γ辅助活化因子(PGC)联级信号,进而调控肝脏糖异生,影响糖代谢信号通路特性.研究发现,在异常胰岛素(Ginsulin)作用下CREB表达提升,进一步刺激了磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶1(Pck1)表达.通过Pck1的调控,柠檬酸盐酯(citrate)、α-酮戊二酸(α-keto glutarate)、苹果酸酯(Malate)、草酰乙酸盐(Oxaloacetate)出现了不同的代谢水平.高表达的CREB会上调Pck1的表达水平,通过CREB、Pck1的调节作用,磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(phosphoenolpyruvate)转化为白藜芦醇(Pyruvate)的水平提升,进而促使citrate、α-keto glutarate、Malate、Oxaloacetate大幅度升高,最终影响细胞葡萄糖代谢.在糖异生基因的调控作用下,较高浓度的葡萄糖(Glocose),使得phosphoenolpyr...     

模型化研究 HBx 与 CREB 诱发肝癌的一种物理机制

本文基于Hill动力学与Michaelis-Menten方程,建立理论模型研究乙型肝炎病毒(HBx)通过与环磷腺苷效应元件结合蛋白(CREB)相互作用促进肝癌(HCC)发生发展的一种物理机制.理论模型考虑HBx-CPAP (中心体P4.1相关蛋白)-AKT(蛋白激酶B)-GSK3(糖原合成酶激酶3)-P53通路信号传导特性.研究发现,CREB对HBx有扩增效应,较高浓度的CREB使得P53抑癌功能下降,并促使炎性因子(NF-κB)呈现出二次增长,为HBx诱发HCC提供了炎性微环境. CREB还会调控AKT呈现二次增长,影响细胞糖原代谢,在一定程度上促使了HCC的发生发展.理论结果符合实验,进一步揭示了HBx通过与CREB相互作用促进HCC发生发展的一种物理机制,可为设计阻断肝炎向肝癌转变通路的治疗方案提供理论依据.     

胰岛素异常积累诱发转移性致癌通路激活的模型化研究

本文基于质量作用动力学与Michaelis-Menten方程建立理论模型,研究胰岛素异常积累诱发转移性致癌通路激活特性.理论模型考虑胰岛素通过激活PI3K-AKT-mTOR信号传导途径调控AKT-MDM2-P53-PTEN信号通路,以及胰岛素异常积累诱发JAK2/STAT5转移性致癌通路信号激活特性.研究发现,在JAK2/STAT5通路信号传导过程中,酪氨酸磷酸化的STAT5单体迅速转化为STAT5二聚体.随着异常胰岛素积累的增加,磷酸化的STAT5二聚体、酪氨酸磷酸化STAT5二聚体表达水平进一步提升.由此表明了,异常胰岛素积累诱发JAK2/STAT5转移性致癌通路激活.胰岛素异常积累通过直接提升JAK2的表达,导致了AKT的表达异常升高,致使细胞糖原代谢紊乱,P53蛋白抑癌作用降低,促进的癌症的发生发展. miR-378作为非常重要的抑癌因子,在JAK2/STAT5转移性致癌信号通路信号作用下,miR-378的抑癌效应被明显削弱,由此也表明了转移性癌症的复杂性.通过分析模型中各参数的敏感性,确定了JAK2/STAT5信号通路创设致癌微环境的灵敏性.本文理论结果符合实验理论观测,可为...     

GYS2 与 p53 抑制 HBV 相关的肝癌进展

本文基于 Hill 动力学与 Michaelis-Menten 方程,建立理论模型研究糖原合酶2 (GYS2) 与 p53 蛋白抑制乙肝病毒(HBV)相关的肝癌进展。理论模型考虑乙肝病毒x蛋白 (HBx)、组蛋白脱乙酰基酶1 (HDAC1)与乙酰化的p53(p53AC) 结合形成复合体,抑制GYS2 表达,以及GYS2通过调控增强稳态 p53(Sp53) 表达,进而抑制肝癌(HCC)的发生发展。研究发现,GYS2 灵敏地调控 Sp53 表达上调,从而使得未乙酰化的Sp53(FSp53) 表达提升,抑制 HCC 的发生发展。部分 Sp53 经过 p300 蛋白乙酰化后与 HBx、 HDAC1 结合形成复合体,通过负反馈抑制 GYS2表达。通过考察不同浓度 HBx 条件下 GYS2 与 FSp53 的动力学特性,我们发现,较高浓度的 HBx 减弱了 GYS2 表达,进而弱化了下游 FSp53 的表达水平。另外,p300 与部分 Sp53 结合,也在一程度上调低了 FSp53 的表达水平,减弱了 FSp53 对 HCC 的抑制程度,从而促进了HCC 发生发展。理论结果符合实验,并进一步揭示 GYS2 与 p53调控的 HCC 的抑癌机理,可为设计阻断乙型肝炎向 HCC 转变通路的治疗方案提供理论依据。     

热纤梭菌中心代谢产物的归属及初步代谢组分析

热纤梭菌(Clostridium thermocellum)是一种能够高效利用木质纤维素的嗜热厌氧革兰氏阳性菌,是目前利用整合生物加工技术生产纤维素乙醇的最重要的候选菌株之一.代谢物组可以反映细胞和环境因子相互作用,是系统生物学的重要组成部分.目前,尚无使用核磁共振(NMR)方法对热纤梭菌的代谢组进行研究的报道,而对热纤梭菌代谢物的归属是进行代谢组研究的基础.该文通过1H NMR和2D NMR技术,对热纤梭菌的中心代谢产物进行了归属.在归属过程中,发现了若干特殊的重要代谢产物,包括纤维糊精、磷酸烯醇式丙酮酸、赤藓糖-4-磷酸等.这些代谢物对热纤梭菌的胞内代谢具有特殊的意义.利用已归属的代谢物,对热纤梭菌的野生型和乙醇耐受菌株进行初步的代谢组分析表明,热纤梭菌乙醇耐受性的获得,可能与纤维二糖主动合成纤维糊精途径、非氧化磷酸戊糖途径的增强及糖酵解路径的抑制密切相关.     

Nogo-B诱导oxLDL降解与肝癌基因激活

本文基于Hill动力学与Michaelis-Menten方程,建立理论模型研究内质网定位的蛋白Nogo-B诱导调节氧化修饰低密度脂蛋白(oxidized low density lipoprotein(oxLDL))降解与肝癌基因激活.理论模型考虑oxLDL*(降解的oxLDL)-Nogo-B-Yes-associated protein (YAP)通路,研究发现,oxLDL的降解,促进了大量的Lysopho-sphatidic acid (LPA)产生,之后便会提高Hippo信号通路YAP活性,激活了癌基因的表达;经过约5小时Nogo-B表达上调,Nogo-B决定着Nogo-B与Autophagy-related 5 gene(ATG5)的复合体NA,NA调控oxLDL的降解,未降解的oxLDL会诱导Nogo-B表达上调,激活了oxLDL*-Nogo-B-YAP通路,理论结果符合实验结果,并揭示非酒精性脂肪肝病诱发的肝癌的致病机理,可以为设计阻断肝炎向肝癌转变的通路治疗方案提供理论依据.     

拉曼光谱法研究不同环境温度下脉冲电场对胰岛素二级结构影响及理论模型分析

近年来,弱电磁辐射生物效应已受到人们的普遍关注.前期研究发现脉冲电场与环境温度对胰岛素分子的构象产生协同效应.因此,文章首先应用拉曼光谱法研究了不同环境温度下脉冲电场对胰岛素分子二级结构的影响,得到胰岛素分子α螺旋结构含量的变化;并运用蛋白质螺旋-线团结构转变模型对实验结果进行定量分析,得到的理论模型可以较好地刻画不同环境温度下,脉冲电场对胰岛素分子α螺旋结构含量的影响.脉冲电场的作用及热力学环境的改变,使蛋白质螺旋结构向无规线团结构发生转变,可以解释脉冲电场作用下,胰岛素分子α螺旋结构含量随环境温度升高而下降的原因.研究结果为进一步研究弱电磁辐射对生物大分子二级结构的非热效应机理提供了一定的实验依据及理论参考.     

Hes1调控 AKT-MDM2-p53-PTEN通路的一种物理机制

基于Hill动力学与Michaelis-Menten方程，建立理论模型研究发状分裂相关增强子1(hairy and enhancer of split 1,Hes1)调控蛋白激酶B (Protein Kinase B,AKT)-鼠双微体2 (Murine Double Minute2,MDM2)-抗癌基因p53(p53)-第10号染色体缺失的磷酸酶及张力蛋白同源的基因(Phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome ten,PTEN)通路的一种物理机制.研究发现，Hes1通过与PTEN结合抑制PTEN表达，并调控AKT信号.表明了Hes1蛋白的合成，以及Hes1与PTEN相互作用调控AKTMDM2-p53-PTEN通路信号，将会有效地控制细胞结果 . Hes1作为AKT-MDM2-p53-PTEN信号通路中上游调节的重要因素，还可以在一定程度上通过影响p53蛋白功能，改变p53对肿瘤的抑制性.理论结果可用于预测Notch通路信号异常诱导的致癌性，并进一步揭示了Notch信号通路影响细胞AKT-MDM2-p53-PTEN通路的激活...     

糖原合酶激酶3(GSK3)介导的胰岛素对糖原 合酶2(GYS2)的抑制调节

本文基于Hill 动力学与 Michaelis-Menten 方程,建立理论模型研究肝癌(HCC)进展过程的微环境中,糖原合酶激酶3(GSK3)介导的胰岛素对糖原代谢的抑制调节,以及 P53 蛋白恢复调节糖原代谢异常的作用。分析了胰岛素激活 AKT 激酶影响 GYS2 磷酸化/去磷酸化转变的昼夜节律性,以及 P53 通过抑制 AKT,对 GYS2 磷酸化/去磷酸化转变的昼夜节律性异常的调节恢复特性。研究发现,胰岛素激活并提升 AKT 的表达水平,经过 AKT 的催化作用,GSK3 的表达被抑制减弱,进而增强了 GYS2 的磷酸化和失活。在胰岛素浓度较低的情况下,GYS2 去磷酸化激活的昼夜节律性会被改变,进而改变了 GYS2 昼夜节律的合成规律。在较高胰岛素浓度条件下,去磷酸化的 GYS2(dGYS2) 随时间演变的周期振荡性会被极大地改变,GYS2 昼夜节律的合成规律被破坏。改变 P53 的表达水平,我们发现,P53 对较低和较高胰岛素浓度条件下 dGYS2 异常的昼夜节律演化性,有明显的调节恢复作用。通过 P53 的调节,dGYS 随时间演化异常紊乱的昼夜节律性被还原,GYS2 恢复昼夜节律的合成。理论结果符合实验,并进一步分析了 GSK3 介导的胰岛素调节 GYS2 磷酸化/去磷酸化转变的昼夜节律性的调节机理,以及 P53 对GYS2 磷酸化/去磷酸化转变异常的调节恢复特性,进而揭示了 HCC 发生发展的一种致癌、抑癌机理,可为设计阻断致癌转变的通路治疗方案提供理论依据。     

Microwave absorption properties of a double-layer absorber based on nanocomposite BaFe12O19/α-Fe and nanocrystalline α-Fe microfibers

The nanocomposite BaFe12O19/α-Fe and nanocrystalline α-Fe microfibers with diameters of 1–5 μm, high aspect ratios and large specific areas are prepared by the citrate gel transformation and reduction process. The nanocomposite BaFe12O19/α-Fe microfibers show some exchange–coupling interactions largely arising from the magnetization hard(BaFe12O19) and soft(α-Fe) nanoparticles. For the microwave absorptions, the double-layer structures consisting of the nanocomposite BaFe12O19/α-Fe and α-Fe microfibers each exhibit a wide band and strong absorption behavior. When the nanocomposite BaFe12O19/α-Fe microfibers are used as a matching layer of 2.3 mm in thickness and α-Fe microfibers as an absorbing layer of 1.2 mm in thickness, the optimal reflection loss(RL) achieves-47 dB at 15.6 GHz, the absorption bandwidth is about 12.7 GHz ranging from 5.3 to 18 GHz, exceeding-20 dB, which covers 72.5% C-band(4.2–8.2 GHz)and whole X-band(8.2–12.4 GHz) and Ku-band(12.4–18 GHz). The enhanced absorption properties of these double-layer absorbers are mainly ascribed to the improvement in impedance matching ability and microwave multi-reflection largely resulting from the dipolar polarization, interfacial polarization, exchange–coupling interaction, and small size effect.     

α-异(哑心)唑偶氮基-β-二酮类衍生物及其互变异构体的光谱

研究了5种新型的具有不同结构的α-异(哑心)唑偶氮基-β-二酮类衍生物的红外光谱和紫外光谱, 讨论了它们的酮式-烯醇式以及偶氮式-腙式之间的互变异构化现象. 结果表明, 所有化合物无论以固体形式或在溶液中均以腙式二酮体和偶氮式烯醇体的混合形式存在. 各化合物的紫外吸收谱均呈双峰状, 峰值分别处于246～262 nm和326～339 nm之间, 其中, 高波长吸收峰的强度明显高于低波长吸收峰强度, 说明了各化合物中偶氮式烯醇体形式均多于腙式二酮体形式, 其原因是由于各化合物中偶氮式烯醇体的异构体较多, 且易以分子内氢键形式形成六元环, 有利于结构稳定.     

蕤核挥发油化学成分的分析

采用普通水蒸气蒸馏法提取蕤核挥发油,通过气相色谱-质谱(GC-MS)联用技术进行分析鉴定,共鉴定出33种化学组分,占挥发油总量的78.038%.主要含有斯巴醇(10.265%),亚油酸(8.075%),β-石竹烯(7.278%),7-辛烯-4-醇(6.572%),枯茗醛(4.435%),α-非兰烯醇(4.093%)等。     

自由基S-腺苷甲硫氨酸酶中超交换作用以及交换增强对Fe_4S_4介导的SAM活化的调控机制（英文）

[4Fe-4S]依赖的自由基S-腺苷甲硫氨酸(SAM)蛋白是氧化还原酶的超家族,它们通过5'-脱氧腺苷自由基中间体催化一系列具有挑战性的转化.尽管自由基S-腺苷甲硫氨酸酶的结构和功能已得到广泛研究,但这些酶中[4Fe-4S]簇的电子态对反应的依赖性仍不清楚.本文通过量子力学/分子力学组合计算阐明了丙酮酸-甲酸裂解酶激活酶中[4Fe-4S]簇的电子态对S-腺苷甲硫氨酸活化的调控机制.计算结果表明,自由基S-腺苷甲硫氨酸酶中S-腺苷甲硫氨酸的活化是由[4 Fe-4S]簇中超交换和交换增强作用共同决定.[4Fe-4S]簇中的超交换耦合有利于两个相邻对之间的反铁磁耦合,这使得[4Fe-4S]~(1+)簇的α电子而不是β电子参与S-腺苷甲硫氨酸的活化.同时在最有利于S-C5'还原裂解的电子态中,Fe4将贡献其α电子参与S-腺苷甲硫氨酸活化,以使Fe4原子获得最大交换相互作用.这种超交换和交换增强的反应性构成自由基S-腺苷甲硫氨酸酶中[4Fe-4S]簇反应性调控的一般规则.     

高敏光纤法布里-珀罗干涉应变传感器

提出一种复合结构应变传感器,该结构将高灵敏度光纤法布里-珀罗干涉仪(FPI)内置于光纤Sagnac干涉仪(FSI)中。利用FPI光谱与定标的FSI光谱叠加产生的游标效应实现了FPI应变传感器灵敏度的大幅度提升。理论计算结果表明,复合结构传感器的灵敏度可以通过两套干涉谱的相对自由光谱区的差来调控。实验结果表明,复合结构传感器的灵敏度相对于单个FPI应变传感器提升了19.7倍,达到65.1pm·με~(-1)。复合结构传感器在需要高灵敏度测量以及精确测量的场景中具有重要作用。     

Nogo-B与JCAD诱导肝癌基因激活

基于Hill动力学结合Michaelis-Menten方程,本文建立理论模型研究内质网定位的蛋白Nogo-B与冠状动脉疾病相关连接蛋白JCAD诱导肝癌(HCC)基因激活.理论模型考虑:(1) Nogo-B诱导oxidized low density lipoprotein (oxLDL)蛋白降解,降解的oxLDL(DoxLDL)通过促进Lysopho-sphatidic acid (LPA)合成而激活HCC基因表达;(2) JCAD与large tumor suppressor homolog 2 (LATS2)激酶相互作用调节Yes-associated protein (YAP)蛋白磷酸化,进而激活Hippo信号通路中与肿瘤形成相关的增殖因子,导致HCC的发生发展.研究发现,oxLDL在很短的时间内降解,DoxLDL会很快激活下游级联通路信号(Lysophosphatidylcholine (LPC)、autotaxin(ATX)、LPA等),在很大程度上提升了Hippo信号通路中YAP的活性,进而激活下游癌基因(connective tissue growth factor (C...     

自由基S-腺苷甲硫氨酸酶中超交换作用以及交换增强对Fe4S4介导的SAM活化的调控机制

[4Fe-4S]依赖的自由基S-腺苷甲硫氨酸(SAM)蛋白是氧化还原酶的超家族,它们通过5′-脱氧腺苷自由基中间体催化一系列具有挑战性的转化. 尽管自由基S-腺苷甲硫氨酸酶的结构和功能已得到广泛研究,但这些酶中[4Fe-4S]簇的电子态对反应的依赖性仍不清楚. 本文通过量子力学/分子力学组合计算阐明了丙酮酸-甲酸裂解酶激活酶中[4Fe-4S]簇的电子态对S-腺苷甲硫氨酸活化的调控机制. 计算结果表明,自由基S-腺苷甲硫氨酸酶中S-腺苷甲硫氨酸的活化是由[4Fe-4S]簇中超交换和交换增强作用共同决定. [4Fe-4S]簇中的超交换耦合有利于两个相邻对之间的反铁磁耦合,这使得[4Fe-4S]¹⁺簇的α电子而不是β电子参与S-腺苷甲硫氨酸的活化. 同时在最有利于S-C5′还原裂解的电子态中,Fe4将贡献其α电子参与S-腺苷甲硫氨酸活化,以使Fe4原子获得最大交换相互作用. 这种超交换和交换增强的反应性构成自由基S-腺苷甲硫氨酸酶中[4Fe-4S]簇反应性调控的一般规则.     

丹参酚酸A和丹参酚酸B与胰岛素相互作用的分子光谱学研究以及葡萄糖的影响

采用紫外-可见光谱、荧光光谱和傅里叶变换衰减全反射红外光谱等技术,研究在模拟人体生理Ph值条件下,丹参酚酸A(或丹参酚酸B)与胰岛素分子之间的结合作用,以及丹参酚酸A(或丹参酚酸B)对胰岛素二级结构的影响,并考察葡萄糖对它们的影响。实验结果表明,丹参酚酸A和丹参酚酸B均能导致胰岛素内源性荧光静态猝灭;同步荧光和三维荧光谱图表明胰岛素与丹参酚酸A(或丹参酚酸B)结合后,构象没有发生明显变化。红外光谱研究表明,胰岛素与丹参酚酸A(或丹参酚酸B)结合后二级结构发生了一些改变,β-转角和无规则卷曲的相对含量略有增加,α-螺旋和β-折叠没有发生明显改变。葡萄糖的加入会改变丹参酚酸A(或丹参酚酸B)与胰岛素的结合程度,并加剧胰岛素构象变化以及二级结构中α-螺旋相对含量改变,从而影响丹参酚酸A(或丹参酚酸B)-胰岛素体系中胰岛素的生物活性。     

AB(~1∏,J)+C(~(s_1)l_(1j_1))→AB(~1∏,J′)+C(~(s_1)l_(1j_1)′)+C(~(s_2)l_(2j_2)′)电子和转动传能的电子量子干涉

在我们以前的理论研究中,给出了AB(1∏,J) C(sli)→AB(1∏,J′) C(slj′)碰撞诱导电子和转动传能的理论模型.为了进一步在理论上研究AB(1∏,J) C(s1l1j1)→AB(1∏,J′) C(s1l1j1′) C(s2l2j2′)的电子和转动传能的电子量子干涉,以波恩奥本海默近似为基础,考虑各项异性Lennard-Jones相互作用势,给出了其理论模型.得出了衡量干涉程度的干涉角,对完全干涉的情况进行了讨论,得出了决定几率比的因素,此理论模型对理解和进行这种类型的实验是很重要的.     

秦岭德昌香薷不同提取方法挥发油成分分析

采用分析型超临界CO2流体萃取技术(SFE-CO2)与传统水蒸汽蒸馏法(SD)分别提取德昌香薷挥发油,并通过气相色谱-质谱联用技术测定了提取物的化学成分.从中分别鉴定出35个和50个化合物.结果显示:白苏酮、香芹酚、α-石竹烯、石竹烯、柠檬醛、芳樟醇、对薄荷烯醇等是德昌香薷挥发油的主要成分.对比两种不同方法的分析结果可知,超临界萃取法比传统水蒸气蒸馏法能得到更多的极性组分,因而其被广泛应用于中草药的分析.     

水合作用与pH调控聚电解质刷的构象转变

我们基于Flory-Huggins理论,建立理论模型研究水合作用与pH调控聚电解质刷的构象转变.理论模型考虑聚电解质链与水分子间的作用(聚电解质链的水合作用)、体系中的静电作用.研究发现,随着水合作用的改变,聚电解质刷出现由溶胀到塌缩的构象转变.由此表明了水合作用可在很大程度调节聚电解质刷的相变.通过分析pH的调控效应我们还发现,在碱性环境中(pH=8),聚电解质链单体的解离度增大,静电排斥会使得聚电解质刷溶胀.由此表明,聚电解质刷内水合作用与静电效应的耦合,将会共同决定聚电解质刷的构象转变特性.理论结果深刻揭示了水合作用的改变,会使得聚电解质刷体系发生相变,pH可在很大程度上改变其相变特性.