线粒体中无机物种的探测与线粒体功能的干预

线粒体是细胞内微小的细胞器,它通过产生ATP为细胞运转提供几乎全部所需的能量.线粒体广泛参与信号传导、能量代谢、自噬凋亡等细胞过程,对维持生物体正常生理功能至关重要.同时,其功能损伤也与癌症、阿尔兹海默症等多种疾病的发生和发展密切相关.线粒体功能需要在多种蛋白质和无机物种共同参与下才能完成,所以及时了解这些物种的分布和变化情况对维护线粒体生理功能非常重要.线粒体功能又可利用金属配合物的独特理化性质来进行干预或调控,从而实现预防或治疗疾病的目的.本文以探测线粒体无机物种和调控线粒体功能为主题,综述了近年来我国研究者在该领域取得的一些代表性研究成果,同时提出了发展中存在的问题和面临的挑战.     

它莫西芬诱导乳腺癌MCF-7细胞自噬的比较蛋白质组学研究

自噬(autophagy)广泛存在于真核细胞,贯穿于正常细胞生长发育和生理病理过程.自噬功能的变化与疾病密切相关.     

荧光/化学发光探针成像检测超氧阴离子自由基的研究进展

超氧阴离子自由基(O·-2)是细胞内氧气单电子还原后最先产生的一类含氧的高活性物种(活性氧,ROS),与生命过程息息相关.正常稳态浓度的O·-2起重要的信号调控作用,包括细胞的增殖、分化、自噬等.但O·-2浓度的异常,又与癌症、神经退行性疾病、糖尿病等多种疾病的发生发展密切相关.因此,监测O·-2浓度的变化对揭示相关疾病的机理具有至关重要作用.由于荧光成像检测方法具有诸多优势,发展高灵敏、高选择性检测O·-2的荧光探针成为揭示相关疾病发生发展分子机制的关键切入点.近年来,随着荧光显微技术的发展,研究者开发了多种荧光/化学发光探针,实现了对细胞及活体内O·-2水平的可视化监测.本文综述了近五年用于检测O·-2的分子探针、纳米探针、蛋白探针以及化学发光探针的研究进展,并对其发展前景进行了展望.     

核酸适体靶向的膜蛋白识别与功能调控研究进展

膜蛋白在细胞生命活动中发挥着重要作用, 研究并调控细胞膜蛋白的结构和功能有助于阐明生命活动的基本规律, 为新型药物研发和高效疾病诊治提供研究基础. 核酸适体是一类特殊的寡核苷酸序列, 因具有特异性识别靶标的能力而被广泛用于生物传感领域. 将核酸适体与DNA纳米技术相结合, 利用DNA分子可程序化设计、 可功能化修饰等优势, 发展核酸适体靶向的膜蛋白识别与功能调控方法可为研究膜蛋白相互作用提供有力工具. 本文介绍了基于核酸适体靶向识别的DNA纳米技术在膜蛋白识别及细胞功能调控中的研究进展, 并对核酸适体靶向的膜蛋白识别及功能调控领域面临的挑战进行了分析, 对其应用前景进行了展望.     

小分子细胞自噬诱导剂用于治疗神经退行性疾病

大量突变和错误折叠的蛋白质在细胞内聚集是神经退行性疾病产生的基础,研究发现一些小分子可以通过引起细胞自噬而降解细胞内聚集的突变蛋白,为治疗神经退行性疾病提供了新的方法,本文对神经退行性疾病的发病机理,细胞自噬的机理以及对神经退行性疾病的作用进行了综述。     

铜转运蛋白与癌症的研究进展

铜是所有生物体中必不可少的一类具有氧化还原性质的过渡金属,也是催化抗氧化、铁稳态、细胞呼吸和各种生化过程关键酶的辅助因子.但是,由于其潜在的毒副作用,细胞内游离的铜离子必须受到严格的调控.铜离子平衡的失调会导致包括癌症和神经退行性疾病的发生和发展.例如,铜离子的积累可能会导致氧化应激的增加以及与大分子非特异性地结合.因此,大多数细胞进化出复杂的铜调节和转运系统,以满足细胞对铜离子的需求,同时减少其潜在的毒性.本文详细介绍了铜转运蛋白Ctr1、铜伴侣蛋白CCS、Atox1、COX17对于维持细胞内铜离子平衡的重要意义,同时着重介绍了铜伴侣蛋白在肿瘤中的研究进展以及相关药物的发展,为铜紊乱疾病治疗新靶点的发现和药物的研发提供了理论基础.     

基于小分子化学反应工具构建CRISPR-Cas9功能调控体系的研究进展

CRISPR技术是目前基因编辑领域的一大研究热点,已在疾病治疗、作物改良等领域得到广泛的应用,CRISPR-Cas9系统是其中研究最为深入的一种类型.如何降低Cas9/sgRNA复合物在细胞内作用的脱靶性是CRISPR-Cas9技术发展面临的主要挑战之一.利用光或活性小分子诱发的小分子化学反应工具构建CRISPRCas9功能调控体系,通过对sgRNA, Cas9或Cas9/sgRNA复合物的功能进行调控,可以在细胞乃至活体水平上一定程度实现对CRISPR-Cas9作用的时间或空间特异性的操纵,大大降低非特异性基因编辑作用发生的概率,同时小分子对原体系的干扰较小,因此小分子化学反应逐渐成为操纵CRISPR-Cas9体系的一种重要的研究工具.本文总结和介绍了小分子反应工具用于CRISPR-Cas9功能调控系统构建的主要研究进展,并对其未来的发展进行了展望.     

基于DNA纳米花的细胞自噬基因沉默用于增敏抗肿瘤化疗

自噬是真核细胞降解蛋白质的重要途径之一,在细胞的更新代谢中起重要作用.肿瘤细胞借助高水平的细胞自噬能够阻断细胞凋亡途径,降低化疗药物的抗肿瘤效果.本文通过设计编码有核酸适配体序列(Aptamer)和DNA酶序列(DNAzyme)的多功能DNA纳米花,利用DNA序列可负载化疗药物阿霉素(Dox)的特性,实现了对肿瘤细胞特异靶向的药物递送,并高效沉默肿瘤细胞的自噬相关基因ATG5,达到增敏抗肿瘤化疗的效果.通过RT-PCR实验验证合成的DNA纳米花可以有效剪切肿瘤细胞中自噬相关基因ATG5的mRNA;并通过DNA纳米花的细胞毒性和细胞凋亡实验研究了其对肿瘤细胞系MCF-7的靶向治疗作用,结果显示该多功能DNA纳米花在增敏抗肿瘤化疗方面具有明显优势.     

甲壳型液晶高分子的构筑、自组装及其功能化

甲壳型液晶高分子的发展很大程度上依赖于聚合物自组装的发展,而各种可设计、可预测、可调控的自组装策略的涌现,将甲壳型液晶高分子研究推向前所未有的高度,同时也极大地丰富了高分子化学与物理的内容,提升了研究水准.研究表明,侧链"甲壳效应"在调控甲壳型液晶高分子有序结构等方面有着重要作用.本综述从甲壳型液晶高分子设计合成、液晶相态调控、嵌段共聚物自组装和功能化应用等方面,总结和评述了近年来该领域国内的最新研究进展.最后,本综述总结了甲壳型液晶高分子在发展中所面临的主要问题,并对其发展趋势进行了展望.     

纳米荧光探针用于核酸分子的检测及成像研究

核酸,包括脱氧核糖核酸和核糖核酸,在生物的生长、发育、突变、炎症、癌症等正常或异常的生命活动中发挥着重要的作用,它们的异常表达与多种疾病的发生、发展也密切相关.因此,发展准确、有效的方法实现核酸分子的检测,对深入探究核酸的功能调控以及相关疾病的早期检测与治疗都具有重要的意义.荧光检测法与荧光成像技术具有灵敏度高、时空分辨率高等优点,为实时、准确的检测核酸分子提供了有力的工具.本文着重综述了近年来发展的纳米荧光探针用于疾病相关核酸分子的检测与细胞和活体成像工作的研究进展,最后提出了进一步构建新型纳米荧光探针用于核酸检测面临的挑战、未来发展方向与展望.     

有机分子荧光探针成像检测线粒体内ROS的研究进展

线粒体是细胞的"能量工厂",它利用氧气进行氧化磷酸化产生三磷酸腺苷(ATP),为细胞及生命体提供能量.同时,伴随着呼吸链中电子的泄漏,多种活性氧物种(ROS)在线粒体内快速产生.线粒体ROS在维持氧化还原平衡、参与调控细胞的增殖、分化、凋亡等行为方面发挥重要作用.当ROS水平超过机体抗氧化防御能力时,会导致疾病的发生.因此,发展准确检测线粒体ROS的方法,对深入探究ROS的细胞功能调控及相关疾病的发生发展意义重大.由于ROS存在浓度低、寿命短、反应活性高等特点,对其进行精准检测是化学、生物学及医学领域的一大挑战.荧光成像技术具有时空分辨率高、生物相容性好、灵敏度高等显著优势,成为实时检测细胞及活体内ROS的有力工具.近年来,相继发展了诸多荧光探针,实现了线粒体ROS的成像分析.本文着重总结与评述了近年来发展靶向线粒体、荧光可视化多种ROS有机分子探针工作的研究进展,并在构建新型线粒体荧光探针、进一步利用荧光成像方法深入剖析线粒体ROS的细胞学功能等方面进行了探讨与展望.     

基于质谱的蛋白质组学技术在神经退行性疾病生物标志物研究中的应用

蛋白质组学是在整体水平上研究细胞、组织或生物体蛋白质组成及变化规律的科学.与传统的生物学研究相比,蛋白质组学具有快速、灵敏、高通量的优点.神经退行性疾病是一类由神经系统内特定神经细胞的进程性病变或丢失而导致神经功能障碍的疾病,严重危害人类健康.近年来,基于质谱的蛋白质组学技术在神经退行性疾病的研究中得到了广泛应用.本文简要介绍了蛋白质组学在样品分离、多肽定量、质谱检测及生物标志物临床验证等方面的技术发展,并结合实例综述了基于质谱的蛋白质组学在神经退行性疾病生物标志物发现与验证中的研究进展.     

细胞分裂素检测方法的研究进展

细胞分裂素是一类重要的植物生长调节激素,对这类激素进行超微定量检测对于揭示其在植物体内的信号转导机理、发挥其对作物生长的调控作用具有重要意义.本文综述了近年来细胞分裂素各种分析方法的研究进展,包括免疫分析法、气相色谱法、高效液相色谱法、毛细管电泳法和电化学方法等,介绍了实际样品常用的前处理方法,并讨论了未来的研究发展方向.     

有机微纳激光研究进展

微纳激光器是一类尺寸或模式体积在波长或亚波长尺度的小型化激光器,由于其在超灵敏化学、生物传感和片上光信息的产生、传输、处理等领域具有重要应用而备受关注.有机材料来源广泛、吸收与发射截面大,有利于产生高的光学增益,为构筑低阈值激光器提供了条件;其丰富的激发态过程为激光性能的调控提供了便利.有机材料具有良好的柔性和加工性能,可以通过自组装、3D打印、喷墨打印等多种方法制备得到高品质的光学微腔.因此,有机材料极有希望成为下一代微纳激光器的理想选择.本文从光学微腔和增益介质两方面概述了有机微纳激光器的研究进展,着重介绍了通过微腔结构和有机材料的激发态过程来调控激光性能的一系列方法,介绍了具有特定功能的复合结构有机微纳激光器的设计和构筑策略,总结了有机微纳激光在化学、生物传感和光学集成等领域的应用进展,并对其未来的发展方向和研究思路进行了展望.     

具有嘌呤结构的细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂研究进展

细胞周期是细胞生命活动的基本特征,完整的细胞周期受多种蛋白酶的调控,细胞周期调控失调与细胞癌变有着密切的关系.细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂(cyclin-dependent kinase inhibitors,CDKI)是以细胞周期蛋白依赖性激酶(cyclin-dependent kinases,CDKs)为靶点,通过阻断细胞周期控制细胞增殖,从而达到抗肿瘤的目的.简述了细胞周期、细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂、细胞周期调控机制与抗肿瘤作用之间的关系,综述了近年来具有嘌呤骨架的细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂的研究进展,并展望了其发展趋势.     

人工细胞刺激响应行为的研究进展

人工细胞是具有类细胞特征的人造生命体系,可以用于模拟真实细胞的功能和结构,有助于深入理解生命体内细胞的运行机制.细胞能够通过感知外部环境的信号刺激而产生相应的响应性行为,进而进行与生命活动密切相关的各种反应.通过研究人工细胞的刺激响应行为实现对模拟细胞功能的调控,对探索和开发真实细胞中的反应具有重要的理论意义,并在生物传感、疾病诊断、药物递送等方面具有重要的潜在应用价值,是目前的研究热点之一.本文总结了近年来人工细胞刺激响应行为的研究进展.主要包括刺激响应性人工细胞的构建以及刺激响应行为在调节酶促反应、物质运输、人工细胞间通信以及人工细胞粘附等功能方面的研究,并对其发展方向进行了展望.     

微化工过程研究进展

微化工过程是化学工程学科的研究前沿和热点方向之一,是实现化工过程安全、高效、绿色的重要途径.近年来,关于微化工过程的研究主要集中在微尺度多相流动与结构调控、微尺度混合与多相传递以及微尺度反应过程等方面,并且取得了显著的进展.本文主要针对以上几个方面的研究进展进行综述,分析总结了微化工过程的优势和特点,并对其未来的发展方向进行了展望.     

葡萄糖转运蛋白4功能调节信号通路及其在药物研发中的应用

葡萄糖转运蛋白4(glucose transporter 4,GLUT4)是胰岛素响应组织骨骼肌和脂肪组织内负责葡萄糖吸收的转运蛋白,它与生物体糖代谢过程密切相关.在肥胖或以胰岛素抵抗为特征的2型糖尿病等代谢性疾病中,GLUT4功能受损;反之,GLUT4功能的变化也能影响整体的糖代谢水平.本文概述了GLUT4的功能、组织分布、功能调节方式以及调控GLUT4功能的小分子化合物的研究进展,讨论了GLUT4在其他疾病中的应用,并展望了其未来研究方向.     

水溶性共轭聚合物在生物传感中的应用

水溶性共轭聚合物在化学、医学、生命科学以及材料科学等领域中备受研究者们的关注,利用其独特的光化学和光物理性质,研究者们开展了一系列创新性研究并取得了重大的研究进展,进而拓展了聚合物的应用范围.共轭聚合物是一种由多个重复发光单元通过彼此间共轭而形成的高分子化合物,通过对其结构的精准调控,可以获得具有不同性能的功能性分子.其中,通过改变其主链结构,可以获得具有不同吸收和发射波长的荧光探针;通过对侧链结构修饰以水溶性基团和/或选择性识别分子,可以实现与特定靶标间的静电作用或者特异性结合,进而实现选择性识别的目的.本文综述了近年来水溶性共轭聚合物在生物传感中的应用,主要介绍了水溶性共轭聚合物在DNA检测、蛋白质检测、细胞和细菌的检测与区分以及细胞成像等方面的研究进展.     

动物结缔组织中超分子胶原液晶结构研究进展

动物结缔组织的发生、发育及病变与结构和形态密切相关,组织结构有序性在结缔组织发生过程中尤为明显,结缔组织的胶原液晶结构是胶原分子自组装得到胶原纤维或组织过程中的一个过渡态.本文以重建胶原为基础分子,讨论了三螺旋结构对胶原分子组装液晶的影响,并分析了胶原分子液晶和超分子液晶结构转变研究进展和形成的热、动力学条件.诱导胶原液晶形成是体外模拟细胞外基质构建的关键,为研究结缔组织形态发生机制及病变模型建立了联系,也为仿生构建组织工程支架提供有益信息.