《生物化学与生物物理进展》
生物化学与生物物理进展
生物化学与生物物理进展生物化学和生物物理是生命科学中不可分割的两大领域，它们通过研究生物大分子的结构、功能以及相互作用来揭示生命活动的基本规律。
近年来，随着科学技术的不断创新和发展，生物化学和生物物理领域的研究取得了许多重要进展。
生物化学的研究进展生物化学是研究生物大分子（如蛋白质、核酸、糖类等）在生物体内的结构、功能及代谢等方面的科学。
近年来，生物化学领域的研究取得了许多重要进展，其中最引人关注的包括：1.蛋白质结构与功能的解析：随着蛋白质的结构解析技术的不断发展，越来越多的蛋白质的结构被揭示出来。
这些结构的解析为人们深入理解蛋白质的功能提供了重要的依据。
2.代谢途径的研究：生物体内的代谢途径是维持生命活动的基础，而生物化学家们对代谢途径的研究不断深入，揭示了许多新的生化反应和调控机制。
3.基因表达调控的研究：生物体内的基因表达是生物体结构和功能的基础，生物化学家们对基因表达调控的研究不断取得新的突破，有助于揭示细胞信号传导和基因调控网络的复杂机制。
生物物理的研究进展生物物理是研究生物体内的物理过程和物理机制的科学。
近年来，生物物理领域的研究也取得了许多重要进展，其中最值得关注的包括：1.膜蛋白的结构与功能研究：细胞膜上的蛋白质在细胞信号传导和物质运输等生命过程中发挥着关键作用。
生物物理学家们通过研究膜蛋白的物理性质和结构特征，揭示了膜蛋白的生物学功能及其调控机制。
2.蛋白质和核酸的相互作用研究：蛋白质和核酸作为生物体内最重要的功能分子之一，它们之间的相互作用对细胞功能的调控至关重要。
生物物理学家们利用各种物理手段研究蛋白质和核酸的相互作用机制，为理解生物体内的基本生命过程提供了重要线索。
3.生物体内的流体动力学研究：生物体内存在着复杂的液相环境，液相流体动力学的研究对于理解细胞内物质的输运和细胞器官的功能至关重要。
生物物理学家们通过仿真模拟和实验研究等手段，揭示了生物体内流体动力学的基本规律。
用清除有机自由基DPPH法评价植物抗氧化能力 (2)
研究简报用清除有机自由基DPPH法评价植物抗氧化能力3彭长连 陈少薇 林植芳 林桂珠(中国科学院华南植物研究所,广州510650)摘要 几种抗氧化剂的浓度与其清除1,12二苯基苦基苯肼(DPPH)能力呈显著的线性相关.不同抗氧化剂清除DPPH能力差异明显.抗坏血酸与DPPH反应的灵敏性高于其抑制肾上腺素氧化的能力.用DPPH法和亚油酸氧化法同时测定了生长在不同光强下植物叶片抗氧化能力的变化,两种方法所得结论相一致.结果表明清除有机自由基法是一种快速、简便、灵敏的评估植物抗氧化能力的可行方法.关键词 1,12二苯基苦基苯肼(DPPH),植物,抗氧化能力,自由基学科分类号 Q946 生物的抗氧化能力与其抗病性、抗逆性及延缓衰老密切相关.因而从天然植物中寻找有效的抗氧化剂应用于医药、食品、保健品、饮料、化妆品等之中,或从氧化与抗氧化代谢的平衡来探讨生物对变化环境条件的适应性机理,都是当前的研究热点之一. 迄今用于评价植物抗氧化能力的方法虽已有诸如硫氰酸盐(thiocyanate)法[1]、硫代巴比妥酸(TBA)法[2]、ORAC法(automated oxygen radical absorbance capacity assay)[3]等.但这些方法或者手续相当繁琐费时,或者所需试剂或大型仪器的费用昂贵,尚缺乏一种灵敏、简单易行的有效方法.1, 12二苯基苦基苯肼(1,12Diphenyl222picryl2 hydrazyl,DPPH)是一种稳定的有机自由基,通过检测生物试剂对DPPH自由基的清除能力可以表示其抗氧化性的强弱.然而对自由基信号的直接检测需要使用顺磁共振仪而使其难以普及.近年来,国外已有人初步利用DPPH溶液的紫红色吸光度变化作为清除自由基能力的分光光度测定[4,5],但对其准确性、灵敏度和可行性尚未有系统的探讨.本文旨在研究DPPH分光光度法用以评价植物抗氧化能力的可行性,为抗氧化剂的筛选和抗氧化胁迫机理的研究提供新的方法和依据.1 材料与方法111 仪器和试剂 紫外可见分光光度计(Beckman DU27),二苯基苦基苯肼(1,12diphenyl222picrylhydrazyl,DPPH),肾上腺素,硫代巴比妥酸(TBA),亚油酸,外源抗氧化剂抗坏血酸(AsA)、 皮素(QCT)、还原型谷胱甘肽(GSH)、丁基羟基甲苯(BHT),为Sigma公司产品,α2生育酚(α2TP)为Merck公司产品.自由基捕获剂1,22二羟基苯23,52二磺酸钠(Tiron),甲醇,乙醇为国产产品.112 植物材料 试验植物为广东省鼎湖山常绿阔叶林中的乔木黧蒴(Castanopsis f issa)和林下灌木九节(Psycot ria rubra).盆栽幼苗生长于本所试验地的自然光强(100%光)和遮阴降低光强为自然光的36%和16%条件下.012g叶片用50%乙醇浸提,研磨和离心(5000×g,15min),定容至10ml. 113 有机自由基(DPPH)消除能力的测定 参考Larrauri和Y okozawa等[4,5]的方法进行修改.利用DPPH溶液的特征紫红色团的吸收峰,以分光光度法测定加抗氧化剂或植物提取液后A525吸收的下降表示其对有机自由基消除能力.反应体积2ml,DPPH溶于少量甲醇后,以50%乙醇配制为120μmol/L.植物提取液稀释10倍,反应时加011ml稀释的提取液及119ml DPPH.室温下静置20min后测吸光度变化.样品对DPPH 的清除百分比=12[(A-B)/A0]×100%,这里A0为未加样的DPPH(119ml DPPH+011ml 50%乙醇)的吸光度,A为样品与DPPH反应后的吸光度,B为样品的空白(样品011ml+119ml 3中国科学院广州分院及广东省科学院测试基金和中国科学院“九五”重点基金(KZ9522J12105)联合资助. Tel:(020)877056262405,E2mail:pengchl@ 收稿日期:1999211220,修回日期:200020420250%乙醇)的吸光度.然后用公式:[(清除率×反应加入的DPPH 量)/样品质量(μg )]求得单位质量的外源抗氧化剂或植物样品对DPPH 的实际清除量.114 抑制亚油酸氧化能力的测定 最终浓度为0138mmol/L 的亚油酸加0133mmol/L H 2O 2加速氧化,在有或无植物提取液下置于室温放置5h ,不时摇动,随后用硫代巴比妥酸(TBA )法测定所产生的丙二醛(MDA )[6].用抑制MDA 形成的百分数表示抗氧化能力.115 抑制肾上腺素氧化 参照翁元凯等的方法[7],以碱性连二亚硫酸钠产生O ・2,用不同浓度的AsA 抑制O ・2对肾上腺素的氧化,480nm (肾上腺素红的特征吸收峰)检测吸收的下降.2 结果与讨论211 DPPH 的吸收光谱 有机自由基DPPH 溶液有两个特征吸收峰330nm 和525nm ,加入抗氧化剂抗坏血酸(AsA )和 皮素(QCT )后两个吸收峰皆降低(图1),但525nm 吸收的降低较显著,故选用可见光525nm 的吸收来表示DPPH 含量的变化,这与Larrauri 等[4]报道DPPH 吸收峰在517nm 有点差异.图1 DPPH 的吸收光谱212 抗氧化剂浓度与其清除DPPH 的关系 没食子酸(GIP )、 皮素(QCT )、还原型谷胱甘肽(GSH )和α2生育酚(α2TP )是植物体内常见的抗氧化剂,BHT 是人工合成的常用食品抗氧化剂,Tiron 则是人工合成的自由基捕获剂.图2可见这几种抗氧化剂的浓度皆与DPPH 的光吸收呈显著的线性负相关(图2),相关系数r 除BHT 为018977(图2b )外,其余都在019670～019935之间.抗氧化剂浓度越高,清除DPPH 的能力越大.结果说明无论是植物的内源抗氧化剂还是人工合成的抗氧化剂,其抗氧化性都可用DPPH 法作定量评价.图2 几种抗氧化剂与DPPH 吸收峰(A 525)下降的关系(a )■———■:QCT ,y 1=-010872x +110543,r =019904;●———●:GIA ,y 2=-012485x +110843,r =019935;(b )■———■:BHT ,y 3=-010245x +019008,r =018977;●———●:GSH ,y 4=-010149x +110715,r =019918;(C )■———■:α2TP ,y 5=-010233x +018558,r =019788;●———●:Tiron ,y 6=-010212x +017586,r =019670.213 不同抗氧化剂清除DPPH 能力的比较 表1看出计算降低DPPH 吸收50%时抗氧化剂的浓度(IC 50值)或每微克抗氧化剂实际清除DPPH 的数量皆表明,没食子酸的清除能力最强,皮素次之,而GSH 、α2TP 和两种人工合成的抗氧化剂BHT 及Tiron 则较低.这与Cao 等[8]利用ORAC 法的测定指出一些类黄酮比ASA 、α2TP 和GSH 有更强的抗氧化活性结果相一致.表1 几种抗氧化剂清除DPPH 自由基能力的变化抗氧化剂 IC 50(DPPH 吸收降低50%时抗氧化剂的量) ρ/μg c /μmol ・L -1DPPH 清除量/g ・g -1GIP2111612324122QCT 516791317170AsA 8141261535107BHT 13190351132183GSH 34136621121130α2TP 19150221631119Tiron16180381121187214 抗坏血酸清除DPPH 与抑制肾上腺素氧化的比较 抑制肾上腺素氧化也常用作测定抗氧化能力的一种方法.图3比较了肾上腺素法与DPPH 法用于评价抗坏血酸(AsA )抗氧化能力的灵敏度.结果看出AsA 含量与DPPH 吸收之间的斜率为-010638,相关系数为019986(图3b ),而AsA 含量与抑制肾上腺素氧化之间的斜率为-010011,相关系数为019775(图3a ).即DPPH 法的直线斜率和与AsA 含量的相关性皆大于肾上腺素法,表明其更为灵敏与准确.此外,肾上腺素法需在碱性条件下反应,其活性氧(O ・2)源也需通过化学反应产生,而DPPH 法则可直接检测DPPH 自由基的变化.图3 抗坏血酸抑制肾上腺素氧化(a)和清除DPPH (b)的比较(a )y 1=-010011x +011619,r =019775;(b )y 2=-010638x +110962,r =019986.215 DPPH 法和亚油酸氧化法测定植物叶片抗氧化能力的比较 亚油酸氧化法也是测定植物抗氧化能力的常用方法.用它和DPPH 法比较生长在不同光强下森林植物黧蒴和九节叶片的抗氧化能力(图4),可以看出两种方法的结果基本一致.随生长光强的增加,两种植物抗氧化能力都提高.自然光照下九节叶片的抗氧化能力大于黧蒴,而且光强对九节抗氧化能力的影响较黧蒴大,显示前者对光强的敏感性较高.由此结果进一步表证了DPPH 法研究植物抗氧化能力与植物种类及外界环境因子之间关系的可行性.图4 生长在不同光强下的植物提取物清除DPPH (a)和抑制亚油酸自动氧化(b)的变化□:黧蒴;■:九节. 综上所述,应用DPPH 法来评价外源抗氧化剂和植物抗氧化能力是一种快速(反应时间仅需20min左右)、简便(操作简单,且用一般的分光光度计即可测定)、灵敏(只需要少量的植物样品)、直接(抗氧化剂直接作用于DPPH自由基,测定DPPH吸收的变化,而其他许多方法都是间接测定氧化产物的减少)可行的方法.参 考 文 献1 Osawa T,Namiki M A.Novel type of antioxidant isolated from leaf wax of Eucalypt us leaves.Agric Biol Chem,1981,45(3): 735～7392 Ottolenghi A.Interaction of ascorbic acid and mitochondrial lipides.Arch Biochem Biophys,1959,79:355～3633 Cao G,Alessio H M,Culter R G.Oxygen2radical absorbance capacity assay for antioxidants.Free Radical Biol Med,1993,14(3):303～3114 Larrauri J A,Sanchez2Moreno C,Saura2Calixto F.Effect of temperature on the free radical scavenging capacity of extracts from red and white grape pomace peels.J Agric Food Chem,1998,46(7):2694～26975 Y okozawa T,Dong E,Natagawa T,et al.In vit ro and i n vivo studies on the radical2scavenging activity of tea.J Agric Food Chem,1998,46(6):2143～21506 林植芳,李双顺,林桂珠,等.水稻叶片衰老与超氧歧化酶、脂质过氧化的关系,植物学报,1984,26(6):605～615Lin Z F,Li S S,Lin G Z,et al.Acta Bot Sin,1984,26(6): 605～6157 翁元凯,黄 山,翁念宇.用碱性连二硫酸钠水溶液产生超氧阴离子自由基,生物化学与生物物理进展,1989,16(3): 209Wong Y K,Huang S,Wong L Y.Prog Biochem Biophys,1989, 16(3):2098 Cao G,Sofic E,Prior R L.Antioxidant capacity of tea and common vegetables.J Agric Food Chem,1996,44(11):3426～3431Detection of Antioxidative C apacity in Plants by Scavenging Organic Free R adical DPPH.PEN G Chang2Lian,CHEN Shao2Wei,L IN Zhi2Fang,L IN Gui2Zhu(South Chi na Instit ute of Botany,The Chi nese A cademy of Sciences,Guangz hou510650, China).Abstract A very significant linear relationship was found between the capacity of scavenging DPPH free radical and concentrations of six antioxidants(r= 01898～01994)determined by spectrophotometry. There was an obvious difference in the capacity of scavenging DPPH free radical among different antioxidants.Both scavenging DPPH and inhibiting the oxidation of adrenalin were closely related with the concentration of ascorbic acid.The change of DPPH levels is more sensitive than that of adrenalin in the presence of ascorbate.The antioxidative ability in leaves extracts of two woody plants grown under different light intensities was measured by either scavenging DPPH or inhibiting the oxidation of linoleic acid.The same conclusion was drawn through these two assays.It is suggested that scavenging DPPH free radical is a rapid,simple,sensitive and practical assay for the evaluation of antioxidative capacity in plants.K ey w ords 1,12diphenyl222picrylhydrazyl(DPPH), plant,antioxidative capacity,free radical中国生物化学与分子生物学会简讯 由中国生物化学与分子生物学会承办的第十五届亚洲大洋洲生物化学家和分子生物学家联合会(FAOBMB)学术会议于10月21日至24日在北京举行。
生物化学与生物物理进展
生物化学与生物物理进展生物化学与生物物理是生命科学领域中的两个重要分支，它们研究生命体系中的物质和能量转化以及相互作用的规律，为探索生物世界的奥秘提供了重要的理论基础和科学手段。
本文将从生物化学和生物物理的基本概念入手，通过介绍相关研究进展，阐述它们在生命科学中的重要性。
一、生物化学1、概念生物化学是研究生命体系中发生的化学反应，包括分子结构、代谢途径、酶和基因的功能等。
生物化学研究的对象跨越了从原子到生物分子和细胞的层次。
生物化学研究的重点在于发现分子之间的相互作用在生命活动中的关键作用。
2、近年来的进展（1）基因组学基因组学是生物化学领域的一个重要研究方向，它研究整个基因组的结构、功能与调控。
随着现代分子生物学技术的不断发展，特别是高通量测序技术的引入，人们已经获得了许多生物体的全基因组序列，并对它们进行了全面的注释。
这样，基因组学为我们揭示了基因组的演化、结构、功能和表达调控等方面的秘密，推动了生物学研究的快速发展。
（2）代谢组学代谢组学研究的是生物体内代谢产物的组成和变化规律，通过系统地检测和分析代谢产物来获取生物体内代谢状态的信息。
代谢组学不仅可以用于疾病诊断和治疗的研究，还可以用于食品和药物的研发等领域。
例如，代谢组学技术已经被应用于体外诊断、癌症筛查和新药研发等方面。
（3）蛋白质组学蛋白质组学是生物化学的重要分支，它研究的是生物体内蛋白质的分布、结构、功能和相互作用等问题。
蛋白质组学可以对蛋白质进行大规模的分析和鉴定，为发现新的生物分子以及研究它们的功能和动态过程提供了有效手段。
近年来，蛋白质组学已经成为现代生物学研究的重要组成部分，为研究生命的基本问题提供了新的思路和方法。
二、生物物理1、概念生物物理是研究生命体系中的物理现象和力学规律的科学，它将物理学和生物学的原理相结合，研究生物体的结构、动力学和功能等问题。
生物物理研究的重点在于揭示生命过程中的物理基础和动力学机制。
2、近年来的进展（1）生物大分子结构研究生物物理学的重要研究方向之一是生物大分子结构研究，包括蛋白质、核酸和多糖等生物分子的空间结构、分子间相互作用、折叠和解折叠过程等。
_自顶向下_top_down_的蛋白质组学_蛋白质变体的规模化鉴定_孙瑞祥
鉴定到的肽段同时匹配上几个高度同源的蛋白质时 就无法确定哪些蛋白质是真实存在的，这样的现象 在人类蛋白质中大量存在[17]．以完整蛋白质为研究 对象的“自顶向下”的蛋白质组学，为解决这个问 题提供了新的思路和技术实现的可能，这主要也是 源自最近几年内质谱技术的快速发展．
早期的质谱技术主要用途是测量元素的同位 素，之后出现了可以测量小分子的质谱．20 世纪 80 年 代 末 电 喷 雾 离 子 化 (electro-spray ionization， ESI) 与 基 质 辅 助 激 光 解 吸 附 离 子 化 (matrix-assisted laser desorption and ionization，MALDI)两项软电离 技术的发明，使得质谱技术可以在测量生物大分子 上得到广泛的应用，以肽段为中心的质谱分析已经 成为当前蛋白质鉴定的常规手段．随着高分辨率质 谱技术越来越成熟，直接测量完整蛋白质的分子质 量与蛋白质的碎裂谱成为可能．质谱技术的发展还 可以直接测量蛋白质复合体的质谱．从上述质谱技 术的发展过程来看，可测量的对象由小逐渐变大， 从元素到小分子，从肽段到蛋白质，再到蛋白质的 复合体，这反映出了质谱技术发展的趋势，同时也 反映出了蛋白质研究的技术需求．
生物化学与生物物理进展2008年第35卷(第1—12期)总目次
焦仁杰 （１ １ １２ ）
邱小燕
ＭｉｒＲ ｃｏ ＮＡ调控 固有免疫应答的分子机制 … …… … … … …
… … … … … … … … … … … …
三磷酸腺苷结合盒转运体 Ａ１ 究的最新进展 ……… …… … 研
… … … … … … … … … … … … … … … … …
侯召华
张
建
… … … … … … … … … … … …
唐胜球
江青艳
张永亮等 （６ ） ２１
纳米材料生物效应研究进展 … 周 国强 樊晋宇
李玉锋等 （９） ９ ８ 张先恩 （ ｌ２ １ １）
研 究细胞凋亡的新模式生物——酵母 ……… …………………
… … … … … … … … … … … … …
Ｔ淋 巴细胞抑制急性感染 的炎症反应 ……… …………………
… … … … … … … … … … … …
刘大飞
刘春 国
刘
明等 ｆ６） ８７
赵 洁
杨选明
郑超 固
都培 双等 （２） １９
阎锡蕴 （３） １ ３
药物分子伴侣： 白质折 叠运输缺陷的新疗法 …… … …… … 蛋
… … … … … … … … … … … …
田志刚 ｆ１ ｌ １３ １
胡炎伟
唐朝克 （７） ３３ 杨增 明 （８） ４ ３ 刘庆莹 ｆ８ ） ４ ８
真核生物 ｍＲ ＮＡ 非翻译 区的功能 …… … …… … …… …… ３
… … … … … … … … … … … … …
符庆瑛
高钰琪 （４ ） ２ ６
刘 定 干 （８ ） ９ ０
自然杀伤细胞受体及其配体表达的转录和表观遗传调控 … …
生物物理学和生物化学的研究进展
生物物理学和生物化学的研究进展生物物理学和生物化学是生物学研究的两个重要分支。
生物物理学是研究生物大分子的结构和功能，从物理学角度探究生命的本质；而生物化学则是探究生物大分子的化学组成和反应，研究生命的化学基础。
这两个学科领域的发展为我们认识和探究生命提供了重要的途径。
一、生物物理学的研究进展生物物理学以物理学和化学的方法研究生物大分子的结构和功能，主要研究生物分子的电磁学、热学、力学等基本性质，以及生物分子的组装、动力学和稳定性等特殊性质。
在生命科学研究中，生物物理学为人类揭开了生物学领域的一系列秘密。
例如，第一张肝脏X射线衍射图像的诞生，揭示了蛋白质的三维结构，是生物物理学的杰作。
近年来，生物物理学领域的技术和方法不断发展，新一代的生物物理学研究技术不仅在刻画生物分子结构、动力学和相互作用方面有着不可替代的作用，同时也对药物研究与开发、生物制品的生产与质量控制等方面带来了全新的机遇。
二、生物化学的研究进展生物化学主要研究生物大分子的化学组成和反应过程，该领域与生物学、化学和医学等多个学科领域有着重要联系。
生物化学的研究范围广泛，涉及生命起源演化、生物大分子的合成和降解、生物反应的调控与信号转导等多个方面。
在现代科技的推动下，生物化学的研究进展极为迅速，不断推动人类对于生命科学的认识。
生物芯片、蛋白质分离技术、基因工程、生物计算等技术的应用，拓展了生物化学在生命科学中的应用范围，使得生物化学成为了生命科学的重要骨干。
三、生物物理学和生物化学的结合生物物理学和生物化学是生命科学的重要分支。
他们之间有着密切的联系和互动，生物化学和生物物理学可以通过描绘生物分子的化学组成和物理特性，来解释生命现象和所涉及的基本生命过程。
而生物物理学则是探究生物分子的物理性质，加深了对于生物分子结构和相互作用的理解。
生物物理学和生物化学的结合，为人类提供了丰富的生命科学研究手段。
例如，先进的光学显微技术可以观察到生命分子的局部结构，蛋白物质在生物化学反应中的结构、运动和重要功能的发现，为生命科学的研究提供了重要的帮助。
去泛素化酶在肾细胞癌中的作用
去泛素化酶在肾细胞癌中的作用
罗霞;金晓锋
【期刊名称】《生物化学与生物物理进展》
【年(卷),期】2024(51)2
【摘要】肾细胞癌(renal cell carcinoma,RCC)是成人肾脏的原发性恶性肿瘤。
泛素-蛋白酶体系统(ubiquitinproteasome system,UPS)对控制蛋白质水平和调节生理病理过程至关重要。
去泛素化酶(deubiquitinases,DUBs)是UPS的关键成分,特别是从靶蛋白中去除泛素链,通过严格调节正常生理学中泛素化和去泛素化之间的
平衡,对蛋白质稳态和质量控制显示出至关重要的作用。
越来越多的研究表明,功能
异常的DUBs与RCC的进展和转移有关。
根据底物的不同,一些DUB可能会抑制RCC,而另一些则促进。
本文综述了RCC相关DUB的最新研究进展,描述了其分类、功能作用,总结了DUB在RCC中的作用和作用机制,并讨论了靶向DUBs用于癌症治疗。
【总页数】24页(P276-299)
【作者】罗霞;金晓锋
【作者单位】宁波大学医学部生物化学与分子生物学系
【正文语种】中文
【中图分类】Q7;R737.33
【相关文献】
1.去泛素化酶在喉癌及舌癌中的作用及机制研究
2.去泛素化特异性蛋白酶18依赖其去泛素化作用预防肝脂肪变性和胰岛素抵抗
3.去泛素化酶在ER阳性乳腺癌中作用的研究进展
4.线性泛素连接酶复合体与去线性泛素化酶在肿瘤中的研究进展
5.去泛素化酶在肿瘤上皮间质转化中的作用
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端粒及端粒酶的研究进展
生物化学与生物物理进展PROGRESS IN BIOCHEMISTRY ANDBIOPHYSICS1999年 第26卷 第5期 Vol.26 No.5 1999端粒及端粒酶的研究进展任建国 周军 戴尧仁摘要 端粒是染色体末端独特的蛋白质-DNA结构，在保护染色体的完整性和维持细胞的复制能力方面起着重要的作用.端粒酶则是由RNA和蛋白质亚基组成的、能够延长端粒的一种特殊反转录酶.端粒长度和端粒酶活性的变化与细胞衰老和癌变密切相关.端粒结合蛋白可能通过调节端粒酶的活性来调节端粒长度，进而控制细胞的衰老、永生化和癌变.研制端粒酶的专一性抑制剂在肿瘤治疗方面有着广阔的前景.关键词 端粒，端粒酶，衰老，永生化，癌变学科分类号 Q50Progress in the Studies of Telomere and Telomerase.REN Jian-Guo, ZHOU Jun, DAI Yao-Ren(Department of Biological Science and Biotechnology, Tsinghua University, Beijing 100084,China).Abstract Telomeres are unique DNA-protein complexes at the terminals of chromosomes that play a critical role in protecting chromosomal integrity and in maintaining cellular replicative potential. Telomerase is a specialized reverse transcriptase, composed of both RNA and protein subunits, that elongates telomeric repeats. The changes in telomere length and telomerase activity are closely linked to cell aging and carcinogenesis. Telomere binding-protein may regulate telomere length by regulating telomerase activity, and then control cell aging, immortalization and carcinogenesis.The development of specific telomerase inhibitors will have broad prospect in the aspect of tumor therapy.Key words telomere, telomerase, aging, immortalization,carcinogenesis 近年来，有关端粒及端粒酶的研究异常活跃，许多新的结构和功能的发现使之成为生物学和医学关注的热点.本文拟对端粒及端粒酶的最新进展予以阐述.1 端粒(telomere) 端粒是真核细胞内染色体末端的蛋白质-DNA结构，其功能是完成染色体末端的复制，防止染色体免遭融合、重组和降解［1～3］.从单细胞的有机体到高等的动植物，端粒的结构和功能都很保守.1.1 端粒DNA 大多数有机体的端粒DNA由非常短而且数目精确的串联重复DNA排列而成，富含鸟嘌呤.个别种类的端粒DNA重复单元很长.此外，果蝇的端粒结构非常新颖，重复序列是一个可互换的因子.端粒的DNA序列多种多样，其功能不需要独特的序列来维持.尽管在许多物种中端粒DNA有相当大的变化，但仍可在进化关系非常远的生物中发现相同的端粒序列，如所有的脊椎动物、原生动物锥虫及几种粘菌和真菌都有相同的端粒序列T2AG3.其他情况下，尽管不同的有机体有不同的端粒序列，但彼此总有明显的相关性. 端粒DNA的平均长度因物种而异.在人中大约15 kb，在大鼠中可长达150 kb，在小鼠中一般在5～80 kb之间变化，而在尖毛虫中却只有20 bp.在所有的有机体中，端粒DNA的长度总是波动变化的.酵母的端粒DNA在200到400 bp间随遗传或营养状态的改变而改变.四膜虫和锥虫等有机体的端粒长度在对数期会持续增加.相反，在人体中，随着细胞的持续分裂，端粒会缓慢缩短.1.2 端粒结合蛋白 目前对端粒结合蛋白还了解甚少.在酵母中，端粒的主要结合蛋白是Rap1p，在体外以很高的亲和性与端粒上的许多识别位点相结合.研究表明，Rap1p与端粒长度的调节有关，Marcand等［4］认为Rap1p能够阻止端粒酶接近端粒从而负调节端粒的长度.相反，Ray等［5］的研究结果表明Rap1p可以在端粒周围通过聚集端粒酶或提高端粒酶活性而延长端粒.编码尖毛虫端粒小体蛋白的基因和RAP1的基因没有相似的序列. 该蛋白的结合需要单链的T4G4T4G4尾.同Rap1p不同的是，此蛋白仅限于同染色体的末端相结合，故称之为末端专一性DNA结合蛋白.此外，在爪蟾提取物中也检测到末端专一性结合活性.因此末端限制性结合蛋白可能是端粒染色质的一个普通特性. 在人中已经鉴定出两个端粒重复序列结合蛋白(telomeric repeat-binding factor，TRF).TRF1是一个60 ku的同源二聚体双链TTAGGG重复序列结合蛋白，包含一个Myb型的C端螺旋-转折-螺旋区和一个DNA结合折叠的同源区，N端是酸性疏水区［6］.另一个端粒结合蛋白是TRF2，它与TRF1很相似，所不同的是其N端碱性很强［7］.两种蛋白在体外都专一性地与双链TTAGGG重复序列结合，在体内则位于端粒.人的hTRF与Rap1p 没有同源性.长期过表达TRF1将导致端粒逐渐地和过程性地变短.该过程可能通过抑制端粒酶活性而实现.TRF2则可以防止染色体末端相互融合［2］.最近，Kim等［8］在水稻中也鉴定出三个TTAGGG专一性结合蛋白复合物.这些复合物对双链DNA及富含胞嘧啶的单链序列无亲和性.其功能目前仍不清楚.2 端粒酶(telomerase) 端粒酶是一种自身携带模板的反转录酶，催化端粒DNA的合成，能够在缺少DNA模板的情况下延伸端粒寡核苷酸片段.其活性取决于它的RNA和蛋白质亚基［9］.Prescott等发现酵母的端粒酶至少包含两个功能性相互作用的RNA分子，两者都可充当DNA聚合作用的模板，端粒酶至少包含两个活性位点.端粒酶除了具有反转录活性外，还具有核酸内切酶的活性［10］.小腔游仆虫中有活性的端粒酶复合物的分子质量大约是230 ku，含有一个约66 ku的RNA亚基及两个123 ku和43 ku的蛋白质亚基，大亚基专一性地和端粒DNA底物结合.端粒酶的主要功能是维持染色体末端的端粒序列，从而抵消因细胞分裂而导致的端粒DNA的消耗.最近发现，端粒酶另外一个重要的功能就是合成串联重复的TTAGGG序列，为TRF2提供结合位点，防止染色体的末端融合［2］. 端粒酶的RNA亚基是合成端粒DNA的模板，对于端粒酶的结构和催化活性都十分重要.四膜虫端粒酶RNA有159个核苷酸，模板区为5′-CAACCCCAA-3′.人端粒酶RNA有455个核苷酸，模板区为5′-CUAACCCUAAC-3′.不同种类的纤毛虫，其端粒酶RNA长度在148～209之间变化，其中9～15个核苷酸具有种的专一性，与特定种类的端粒DNA序列互补.端粒酶RNA重要序列缺乏保守性，但都有保守的二级结构.这对于保持端粒酶的活性极为重要.端粒酶RNA的基因已经在纤毛虫、酵母、小鼠、人等生物中得到了克隆.将突变的RNA基因导入细胞后发现这些改变的序列在端粒DNA中出现，表明端粒酶的RNA决定了端粒DNA的序列.在酵母或乳酸菌中，缺失单拷贝的端粒酶RNA 基因会导致端粒缩短和细胞死亡.这些证据表明模板RNA对端粒酶的活性至关重要. Romero等和McCormick-Graham等推导出一个端粒酶RNA的二级结构模型：从5′到3′方向包含四个保守的双螺旋，双螺旋Ⅰ是最保守的区域，双螺旋Ⅱ、 Ⅲ、Ⅳ是茎环结构，这些保守的茎环通常是蛋白质结合区域.在双螺旋Ⅱ与Ⅲ之间存在模板序列，其上游的保守序列5′-(CU)GUCA-3′限制了模板区的5′边界.在双螺旋Ⅳ中有一个结构上保守的GA结，有助于蛋白质的识别与结合.最近研究表明，模板区的位置因物种而异.Autexier等［11］为了阐明端粒酶中RNA亚基的功能，将一系列缺失或替换一定数量碱基的RNA与野生型端粒酶蛋白质亚基进行酶的重构，研究了RNA特殊二级结构区域对端粒酶活性的影响. 当5′端和茎环Ⅰ、Ⅱ和Ⅳ中的残基缺失或替换时，端粒酶的活性降至野生型的15%～35％.表明这些结构对端粒酶的活性很重要.缺失5′端大于11以上的残基时酶活性完全丧失.说明一些重要的序列或结构上的相互作用都发生在这一区域.有趣的是，影响端粒酶RNA潜在假结的突变、缺失整个茎环Ⅲ和替换茎环Ⅳ中的GA 结，并不明显影响酶的活性. 端粒酶的蛋白质成分不如RNA亚基研究得那样清楚.在过去几年里，端粒酶的催化亚基已经在酵母［12,13］、原生动物［12］和人［14］中分离出来.该蛋白质亚基的功能区与已知的反转录酶(reverse transcriptase, RT)在序列和功能上有明显的相似性，故称为端粒酶反转录酶(telomerase reverse transcriptase, TRT).酵母的Est1p是一个77 ku的多肽，专一性地与RNA亚基结合.缺失该基因，细胞会产生如同缺失端粒酶RNA亚基一样的表型. Weinrich等发现在端粒酶特殊的保守区和RT组分中，单个氨基酸的改变会降低或消除端粒酶的活性，直接证明hTRT是端粒酶的催化蛋白组分.在四膜虫中，发现两个端粒酶相关的蛋白质p80和p95.p80专一性地和端粒酶RNA结合，而p95则可和G链引物交联.在人和啮齿类动物中，已发现p80的同源物［15］.从小腔游仆虫中纯化的端粒酶中发现另外两个蛋白质p123和p43，这两个蛋白质似乎与p80和p95没有相关性［12］.p123包含有RT组分，是酵母Est2p的同源物［12］.Est2p的RT组分对于体内、体外端粒DNA的合成是必需的.Est2p/p123在真核生物中很保守，在反转录酶的进化树上代表一个很早的分支［13］.目前，仍然不清楚的是生物界里是否存在两类端粒酶，一类依赖于p80和p95；另一类依赖于p123/Est2p. 端粒酶的特殊性使端粒酶活性的测定在研究中显得尤为重要.早期的测定方法是通过测定细胞提取物将端粒重复片段加到一个合成的寡聚脱氧核苷酸引物3′端的能力进行的.但由于哺乳动物细胞端粒酶含量低，又有干扰现象，故难度较大.Kim等［16］建立了灵敏、快速、高效的端粒重复序列扩增法(TRAP)，以后又在引物方面作了改进.此后人们又相继建立了荧光法、原位端粒重复片段扩增法及TRAP与闪烁技术联用的SPA法等敏感的检测手段，在医疗检测中得到了迅速的应用.3 端粒及端粒酶与衰老和癌变的关系3.1 端粒及端粒酶与衰老的关系 越来越多的证据表明端粒长度控制着衰老进程，端粒缩短是触发衰老的分子钟. 在大多数正常的人体细胞中并不能检测到端粒酶的活性，端粒随细胞分裂每次丢失50～200个碱基.Cooke等认为，这是由于正常的人体细胞中端粒酶未被活化，导致了端粒DNA缩短的缘故.保护性端粒酶的减少可能最终制约了细胞的增殖能力.当几千个碱基的端粒DNA丢失后，细胞就停止分裂而衰老.端粒及端粒酶涉及衰老最有力的证据是Bodnar等的工作.Bodnar等［17］将人的端粒酶基因导入正常的细胞中，使得端粒酶异常表达.活化的端粒酶导致端粒序列异常延长，细胞旺盛增殖，细胞寿命大大延长.这一结果首次为端粒钟学说提供了直接的证据.3.2 端粒酶活化与肿瘤 在正常的人体细胞中，端粒程序性地缩短限制了转化细胞的生长能力，这很可能是肿瘤形成的一个抑制机制.端粒酶的重新表达在细胞永生化及癌变过程中起着重要的作用.有人甚至认为表达端粒酶的正常细胞更易癌变.人们在代表不同肿瘤类型的大约1 000多个活检样品中发现大约85％的样品呈端粒酶阳性反应.相反，90％以上的邻近正常组织却是端粒酶阴性.从而将这个酶与永生化和肿瘤的形成密切联系在一起！端粒酶活性与肿瘤的这种特殊关系使之在诊断与治疗方面具有重要的应用价值［18,19］.对端粒酶活性的抑制可能对某些类型的肿瘤来说是一个很有意义的治疗方法［20］.3.3 衰老和肿瘤发生的分子机制 细胞衰老和癌变与端粒及端粒酶的关系可以表述如下：端粒的数量控制着细胞的增殖能力，是细胞内的分裂钟.端粒酶在生殖细胞系中维持端粒的长度，随着细胞的发育端粒酶活性受到抑制，端粒持续变短.当正常人体细胞的端粒缩短至一定程度时，启动阻止细胞分裂的信号，细胞开始衰老死亡，此即所谓的Hayflick界限(M1期).另外一些细胞由于癌基因、抑癌基因等的突变逃逸M1期，获得一定的额外增殖能力，进入第二死亡期(M2).此时端粒酶仍为阴性，端粒进一步缩短.大部分细胞达到极限而死亡，生存下来的细胞具有无限增殖的能力，端粒酶重新活化，成为永生细胞.在肿瘤形成过程中，端粒的延长是一个重要的甚至是一个必要的步骤！ 既然端粒异常缩短后会触发细胞衰老和癌变，那么细胞一定有某种方式监测端粒的长度变化并用这些信息来调节端粒酶的活性，从而将这些重复序列加到染色体的末端.研究酿酒酵母时，发现端粒重复序列结合蛋白Rap1p负调节端粒的延长.最近van Steensel等［21］与Cooper等［22］分别在酵母和人中发现一个新的端粒重复序列结合蛋白，同样阻止端粒的延长.Cooper等［22］在粟酒裂殖酵母中克隆了Taz1p的基因，此蛋白质与端粒DNA的双链结合.值得注意的是，尽管粟酒裂殖酵母，酿酒酵母和人的端粒重复序列不同，Taz1p、Rap1p和TRF1这三个端粒序列结合蛋白却有相似的DNA结合区(类Myb型).在这个结合区以外，Taz1p与TRF1几乎没有同源性，与Rap1p就根本没有同源性.然而，taz1+基因的突变与Rap1p碳末端平头突变却有相似的表型，即端粒片段大大延长.这些新的工作表明端粒长度的调节机制是高度保守的. 细胞究竟是怎样调节端粒的长度的呢？van Steensel等［21］首次报道了人端粒结合蛋白(TRF1)的功能性研究，并提出端粒长度的调节机制.在端粒酶阳性的肿瘤细胞系HI1080中，长期过表达TRF1导致端粒逐渐的和持续性的缩短.相反，当TRF1负显性突变后，失去与端粒DNA结合的功能，最终诱导了端粒的延长.证明TRF1是端粒延长的一个抑制因子，负反馈调节端粒的长度.由于在可检测的水平上并不影响端粒酶的表达，因此，van Steensel等认为TRF1与端粒DNA结合后，顺式抑制端粒酶的活性，从而控制端粒的长度.根据这些结果，他们提出一个简单的端粒长度调节模型：与端粒重复片段结合的TRF1的数量可以调节端粒酶.野生型蛋白的加入，增加了端粒上TRF1的数量，从而为端粒酶提供了一个负信号.然而，通过负显性突变使TRF1功能缺失，却导致端粒酶的活化和端粒的延长.总之，这些研究表明，端粒重复序列的双链结合蛋白负调节端粒的延长.Shore［23］指出：细胞内可能存在一个感受染色体末端重复序列结合蛋白数量的机制，当这个数量超过一定的界限后，就产生一个信号阻止由端粒酶引起的端粒延长，或者，此信号可以活化缩短端粒重复片段的核苷降解或重组的过程.去除重复片段结合位点的不完全复制或降解事件，将消除对端粒酶的抑制.目前，人们还不清楚上述信号是如何产生与传导的.Ku等发现一些细胞周期抑制剂、DNA损伤因子、TopⅡ抑制剂均不能抑制端粒酶的活性，相反，一些蛋白激酶C(protein kinase C, PKC)的抑制剂却能大大地降低端粒酶的活性.究其原因一方面可能因为PKC的失活使得活化端粒酶表达的效应分子不能活化，另一方面PKC可能在体内直接调节端粒酶的活性.c-myc是细胞增殖与凋亡的一个中心调节子，c-myc的表达严格依赖于分裂信号，被生长抑制信号或分化信号所抑制.Fujimoto等发现抑制c-myc的表达能够抑制端粒酶的活性，表明原癌基因c-myc对于端粒酶的调节是必需的.Mandal等发现在HeLa细胞中过表达Bcl-2导致端粒酶的活性增加5～10倍.Maxwell等的结果却表明端粒酶的活性不受P53的过量表达及凋亡的影响.这些证据表明端粒酶活性的调节是一个复杂的过程，它与细胞内一系列信号识别与传导有关系，其详细的调节机制还有待进一步的研究.3.4 端粒假说遇到的挑战 最近的研究表明，端粒酶的活化并非肿瘤细胞中的独特现象，许多正常增殖的细胞中也观察到了端粒酶的活化.Starling等、Kipling等及Broccoli等在小鼠中的研究结果表明，端粒缩短同衰老和肿瘤间并没有密切的联系.在正常人的口腔角化细胞的衰老过程中，也未观察到端粒的缩短.Blasco等［1］通过基因敲除使小鼠中的端粒酶RNA基因缺失，导致端粒酶的活性丧失.发现在快速增殖的器官中，细胞由于缺乏端粒酶而凋亡［3］.但丧失端粒酶活性的细胞在培养中能够永生化、被病毒癌基因转化及在裸鼠中形成肿瘤.在某些肿瘤去分化的过程中端粒酶活性也未受到抑制.研究小鼠皮肤乳头状瘤的结果表明，端粒酶的活性与增殖率没有密切联系.总之，澄清这些例外的事实需要更加深入细致的研究，以期找到一个合理的解释. 总之，端粒和端粒酶在衰老和癌变中的作用使得人们对研究前景充满信心.对端粒和端粒酶深入细致的研究将有助于清楚地阐明衰老和肿瘤的机理，为在实践中抗衰老和治疗肿瘤提供新的理论基础.目前关于端粒及端粒酶的研究主要集中在以下几个方面：a.端粒酶的结构和功能.b.端粒酶的纯化和激活机制.c.寻找端粒酶的专一性抑制剂及其在抗癌中的应用.d.端粒的高级结构及结合蛋白的作用机理.这几个方面仍需进一步的探索.衰老和癌变无疑都是多因素作用的结果，但端粒和端粒酶很可能在其中扮演重要的角色.作者单位：清华大学生物科学与技术系，北京 100084参考文献1 Blasco M A, Lee H W, Hande M P, et al. 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Control of telomere length by the human telomeric protein Trf1. Nature, 1997, 385(6618):740～74322 Cooper J P, Nimmo E R, Allshire R C, et al. Regulation of telomere length and function by aMyb-domain protein in fission yeast. Nature, 1997, 385(6618): 744～74723 Shore D. Telomeres-different means to common ends. Nature, 1997, 385(6618): 676～677收稿日期: 1998-07-07, 修回日期: 1998-09-25。
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miRNA的生物合成过程
来［６］． 并且同一类 ｍｉＲＮＡ 基因在不同生物体中的寄 主基因往往是保守的同一类蛋白质基因． 正是由于 ｍｉＲＮＡ 与其寄主蛋白基因是共表达的，而使它们 的联系在进化过程中也保守地保存下来． 还有一些 ｍｉＲＮＡ 基因是成簇分布在染色体上，它们通过一 个共同的启动子转录成为多顺反子 ［１］． 虽然这种形 式在线虫和人的 ｍｉＲＮＡ 基因中比较少见 ［６］，但是 果蝇的 ｍｉＲＮＡ 基因中一半是成簇的 ． 而且这些成 簇的 ｍｉＲＮＡ 基因经常是彼此相关的 ［１］． 例如人的 ｍｉｒ－１５ａ－ｍｉｒ－１６基因簇是位于 １３ 号染色体上的一个 抑癌基因中，而这一位置在 Ｂ 细胞与 Ｔ 细胞白血 病中均产生了结构的畸变 ． 经研究发现，这两个 ｍｉＲＮＡ 确实与白血病的发生有关［７］． 目 前 ， 我 们 对 ｍｉＲＮＡ 基 因 如 何 转 录 成 为 ｐｒｉ－ｍｉＲＮＡ还知之甚少． 研究发现 ＲＮＡ 聚合酶"和 ! 均可以参与 ｍｉＲＮＡ 的转录 ［８，９］． 位于蛋白质基因 内含子中的 ｍｉＲＮＡ 基因毫无疑问是由聚合酶"进 行转录的 ． 虽然大多数其他 ｍｉＲＮＡ 基因缺少加多 聚腺苷酸尾的信号［１０］，还有一些间接的证据证明它 们 也 有 可 能 是 聚 合 酶 " 的 转 录 产 物 ［２］： ａ． 有 些 ｐｒｉ－ｍｉＲＮＡｓ 相当长，有时超过 １ ｋｂ，这比聚合酶
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! 的转录产物长很多 ． ｂ． 大多数 ｐｒｉ－ｍｉＲＮＡｓ 最后 一个碱基为尿嘧啶，而这通常被认为是聚合酶!提 前中止的转录产物 ． ｃ． 许多 ｍｉＲＮＡ 基因的表达在 发育过程中是变化的，这种表达变化通常在聚合酶 " 的转录产物中比较常见． ｄ． 将某些 ｍｉＲＮＡ 基因 的 ５! 区域与报告基因的开放阅读框相融合，可以 使报告基因得到表达，说明这种 ｍｉＲＮＡ 基因是可 以通过聚合酶"转录的［１１］． ｅ．对于线虫 !"#!$ ｍｉＲＮＡ 的研究表明， !"#!$ ｐｒｉ－ｍｉＲＮＡ 有多聚腺苷酸尾， 确实是由聚合酶" 的转录产生 ［１２］． 另外，聚合酶 ! 也可以参与 ｍｉＲＮＡ 基因的转录． 例如，给 ｍｉＲＮＡ 基因加上聚合酶! 的启动子由聚合酶!进行表达， 在体内不仅可以有效地表达出这些 ｍｉＲＮＡ，同时 它们还可以行使其功能［８］，这就说明，ｍｉＲＮＡ 的加 工及其功能的行使与由何种聚合酶参与其基因的转 录并没有必然的联系． 对于 ｐｒｉ－ｍｉＲＮＡ 转录后加工的研究十分有限， 只有对线虫 !"#!$ ｍｉＲＮＡ 的研究比较完整［１２］． Ｂｒａｃｈｔ 等发现了两种长的 ５!端加帽，３!端加多聚腺苷酸尾 的 !"#!$ ｐｒｉ－ｍｉＲＮＡ，是由聚合酶 " 转录产生的 ． 这 些转录产物在 ５! 端有剪接引导序列，它们可以作 为反式剪接的底物． 实验证明，初级转录产物的反 式剪接对于成熟的 !"#!$ ＲＮＡ 的产生十分重要，其 序列和结构的变化对于接下来的剪切反应影响很 大，含有成熟的 !"#!$ ＲＮＡ 发夹结构前体，其附近 序列的二级结构在剪接前后发生了变化，这一变化 延长了 !"#!$ ＲＮＡ 的发夹结构前体末端的茎区，这 一结构也是 ＲＮａｓｅ ! Ｄｒｏｓｈａ 的底物类似物． 同时， 初级转录产物的反式剪接也去掉了对下一步剪切造 成空间阻抑的序列 ． 因此，对 ｍｉＲＮＡ 初级转录产 物的剪接可以显著改变发夹结构前体周围的序列及 结构，从而有利于对 ｍｉＲＮＡ 前体的进一步剪切． Ｐｒｉ－ｍｉＲＮＡ 的第一步剪切是由核糖核酸酶 ! Ｄｒｏｓｈａ 完成 ［３］． 其产物是 !７０ ｎｔ 的发夹结构前体 （ｐｒｅ－ｍｉＲＮＡ）． 这 一 切 割 反 应 不 仅 切 出 了 成 熟 的 ｍｉＲＮＡ 的 ３!末端，而且使 ３!末端有 ２ ｎｔ 的突出，这 正是由核糖核酸酶!进行切割的特征． 而且，切割 反应并不是发生在发夹结构前体的基部，而是基部 上的几个碱基处． Ｄｒｏｓｈａ 进行切割的特异性序列还 没有找到，但是前体基部的螺旋结构对于切割是十 分重要的，因为在前体的茎区插入和删除序列将导 致切割位点的改变 ［９］． 最新的研究发现，参与这一 切割过程的是一个多蛋白质复合体， Ｄｒｏｓｈａ 是其 中的重要成分，起到切割的作用． 在这一复合体中，
生物化学与生物物理进展
生物化学与生物物理进展生物化学与生物物理是两个联系紧密的学科。
它们研究生命现象的化学和物理过程。
随着科技的进步，生物化学与生物物理研究领域也逐渐扩大。
本文将主要介绍这两个学科的进展。
一、生物化学进展1.基因编辑技术基因编辑技术是一种在细胞中切割，插入，替换或关闭基因的方法，它是生物化学研究中的重要工具。
新的CRISPR-Cas9技术又使得基因编辑的效率更高。
这项技术可能在未来用于治疗基因相关性疾病。
2.蛋白质结构研究蛋白质结构研究对于理解生命体很重要，因为蛋白质是维持生命的关键分子。
X射线结晶学和质谱分析技术使研究人员能够更好地解析蛋白质结构。
这种进展在研究药物和生命体的许多方面都有应用前景。
3.代谢通路研究代谢通路研究是生物化学中重要的领域。
新的技术使研究人员能够深入研究能量代谢、细胞信号传导和增殖等过程。
与人体代谢相关的新发现有助于研究和治疗糖尿病和其他代谢相关性疾病。
4.原核生物及病原体蛋白质研究原核生物和病原体蛋白质研究不仅帮助我们了解它们自身的生物化学过程，还有助于开发新的方法来治疗感染和疾病。
新发现的初步应用包括针对肺炎球菌的疫苗和对艾滋病和疟疾的治疗方法。
5.人类基因组计划人类基因组计划是生物化学进展的里程碑之一。
通过扩大对人类DNA序列的认识，人们能够理解DNA如何编码蛋白质，从而了解遗传疾病的病因。
这种进展有望进一步加快疾病治疗和新药开发。
二、生物物理进展1.单细胞和多细胞定量研究生物物理学家发展了各种技术，用于研究单个或多个细胞的生物过程。
这方面的进展使得科学家们可以更好地了解细胞功能以及它们如何在组织或集群中合作。
2.组织形态学研究组织形态学研究是一种分析用化学试剂、显微镜和光谱学等工具研究生物材料的技术。
这种进展帮助科学家们更好地了解细胞结构和功能，并允许他们分析组织中各种分子和化合物的增强或减少。
3.生命体力学生命体力学是从机械学角度研究生命体现象的科学分支。
这方面的进展已经在大型生物物理研究中得到了应用，从单一细胞的机械特性到组织和器官的力学性质。
蛋白质体外磷酸化方法的建立
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生物化学与生物物理进展
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生物化学与生物物理学交叉研究进展
生物化学与生物物理学交叉研究进展生物化学和生物物理学都是研究生命体系及其分子结构、功能和动力学的学科。
在过去的几十年中，这两个领域的交叉研究已经取得了很大的进展。
这篇文章将讨论这方面的一些研究进展。
1. 微生物代谢微生物代谢是生命科学研究的重要领域之一。
近年来，越来越多的生物化学和生物物理学研究表明，微生物代谢受到细胞代谢调控网络的掌控。
例如，一个名为蛋白激酶AMPK的酶被认为在细胞代谢中起到非常重要的作用。
通过研究AMPK和其他相关因素的结构和功能，生物化学和生物物理学领域的研究者们正致力于解锁微生物代谢的秘密。
2. 蛋白质结构和功能分析生物化学和生物物理学的一个重要研究领域是蛋白质的结构和功能分析。
理解蛋白质结构对于揭示其生物功能和调控非常重要。
例如，蛋白质分子的功能通常取决于其结构和构象的变化。
生物化学和生物物理学的研究者们利用生物物理学技术，如核磁共振（NMR）和X射线晶体学，来研究蛋白质的结构和动态行为。
这些技术可以让研究者们探索蛋白质在各种环境下的结构变化，从而更深入地研究其功能。
3. 膜蛋白膜蛋白是细胞膜中的一类蛋白质，它们参与调节细胞内外物质的交换和传递。
这些蛋白质的结构和功能非常复杂，但是生物化学和生物物理学的研究者们正在进行深入的研究，以解锁它们的奥秘。
例如，一些生物化学研究表明，膜蛋白的结构和功能受到一种叫做脂质修饰的化学修饰的影响。
另一方面，生物物理学的研究者们利用电子显微镜和冷冻电子显微镜等技术研究膜蛋白的结构和动态行为。
这些研究对于理解膜蛋白如何工作和如何调控非常重要。
4. 酶的催化机制酶是促进化学反应的重要催化剂。
生物化学和生物物理学的研究者今天正在研究酶的催化机制。
例如，一些生物物理学研究表明，酶和底物之间的相互作用非常复杂。
研究者们正在利用分子动力学模拟和计算机模拟等技术来研究酶的功能和催化机制。
这些研究可以揭示酶如何在酶催化反应中起作用，并为将来发展更有效的药物和生物催化剂提供指导。
生物物理学和生物化学的重要研究进展
生物物理学和生物化学的重要研究进展生物物理学和生物化学都是生命科学的重要分支领域，其中生物物理学侧重于探究生命现象的物理学机制，而生物化学主要研究生命体系的化学和生物学基础。
最近，这两个领域都有很多令人兴奋的研究进展，直接或间接地促进了生物医学领域的发展。
生物物理学研究的重要进展：1. 基于光学显微镜的超分辨显微技术超分辨显微镜技术的出现，实现了研究生命现象的超高空间分辨率。
例如，光片段重组显微技术可以将荧光蛋白标记在细胞内，然后通过恰当的成像和数学优化算法可以获得”超分辨“图像。
利用这样的技术，科学家们揭示了微观结构的许多重要细节，例如蛋白质相互作用、信号传递等。
2. 生物大分子晶体学生物大分子晶体学技术可以研究包括蛋白质和核酸在内的生物大分子的结构。
通过高分辨率晶体学仪器可以得到大分子结构的精确定位，进而能够揭示大分子结构的功能机理和致病机制。
3. 动态蛋白质组学蛋白质组学技术是研究蛋白质结构和功能以及细胞中蛋白质相互作用的重要方法。
动态蛋白质组学技术能够对蛋白质的动态特征进行快速、高通量的分析。
通过这些技术来研究人体的复杂蛋白质组，可以为发现临床诊断和治疗靶点提供重要意义。
生物化学研究的重要进展：1. 人类基因组计划人类基因组计划被认为是当今生物化学领域的里程碑事件之一。
该计划使人们能够更深入地了解人类基因组的构造和功能，推动了遗传学、病理学、生殖学等领域的进一步发展。
2. DNA 编辑技术CRISPR/Cas9是目前最流行且最常用的基因编辑技术。
它可以通过目标化修饰特定区域的DNA序列，来研究基因功能、治疗疾病、改进农作物品质等多个领域。
该技术被认为是生物学革命性的科技，大大改变了人们对基因和其功能的理解。
3. 合成生物学合成生物学是将工程学、计算机科学和生物化学相结合的跨学科领域，该领域的目标是开发出能够发挥有用功能的新型生物系统。
该领域的激进性和独特性，促进了许多现代生物技术和生物医学应用的发展。
生物物理与生物化学进展简介
生物化学与生物物理研究进展
1974年创刊的核心期刊
据2018年3月中国知网相关数据显示，其共出版文献6239篇、总被下载量1492190次、总被引量57042次、（2017版）复合影响因子为1.031（2017版），综合影响因子为0.598。
（数据来源：知网）
许多实验多从此二类领域中寻找突破口。
如：
“植物生物物理和生物化学特性及参数提取的研究成为高光谱遥感技术最精华和核心的部分。
本研究是在农业遥感与信息技术应用研究所从1983年开始应用遥感技术进行早稻氮素营养状况试验，后又经过国家自然科学基金”早稻氮素营养状况的遥感监测基础研究”（1989-1991），浙江省”八五”重点科技项目--水稻遥感估产技术攻关研究以及国家自然科学基金”水稻营养元素多维光谱分析与自动化研究”（1995-1996）等系统研究的基础上，采用两类方法：一是通过多元回归方法建立光谱数据或由此衍生的植被指数与水稻生物物理和生物化学参数之间的关系；二是基于水稻冠层光谱特征变量的分析技术。
以期①找出一些较适用于水稻生物物理和生物化学参数估算的光谱波段和植被指数。
②评价实测的多光谱、高光谱变量估测水稻生物物理和生物化学参数的潜力。
”
（[1]王秀珍.水稻生物物理与生物化学参数的光谱遥感估算模型研究[D].浙江大学,2001.）摘要
（图源见网址）
2013年除名后,15年生物化学与生物物理进展(Progress in Biochemistry and Biophysics)已经回归SCI。
物化生专业的学术期刊推荐
物化生专业的学术期刊推荐物化生专业是一个涉及物理、化学和生物学等多个学科的综合性学科，研究对象包括物质的结构、性质以及物质在生物体内的作用等。
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该刊主要发表物理、化学、生物学等交叉领域的学术研究论文，涵盖物化生专业的核心内容。
《物化生学报》的论文内容广泛，可包括物化生领域的新发现、研究方法和技术，以及对物化生相关理论和应用的深入探讨。
该期刊发表的论文内容严谨、权威，对于物化生专业的学者和研究人员而言具有较高的参考价值。
二、《生物物理学报》《生物物理学报》是中国科协生物物理学分会主办的学术期刊，是致力于推动生物物理学科发展的重要平台之一。
该期刊的发表内容主要关注生物物理学领域的最新研究成果，包括蛋白质结构与功能、生物膜研究、生物材料、生物传感器、生物力学等相关内容。
《生物物理学报》注重提供学术前沿的研究成果和研究方法，对生物物理学专业的学者和研究人员具有较高的学术价值。
三、《物理化学学报》《物理化学学报》是中华人民共和国教育部主管主办的学术期刊，是物理化学学科领域的重要刊物。
该期刊的发表范围广泛，涵盖了物理、化学、生物学等多个科学领域的交叉研究。
在物化生专业领域，该期刊发表了许多有关生物物理、生物化学等方面的重要研究成果。
该刊以严谨的学术态度、高水平的学术质量和广泛的学术影响力而受到广大学者的推崇。
四、《生物化学与生物物理进展》《生物化学与生物物理进展》是中国化学会和中国生物物理学会主办的综合性学术期刊，是生物化学和生物物理学领域的重要刊物之一。
该期刊的发表内容覆盖了生物化学和生物物理学的最新研究成果，包括生物大分子结构与功能、生物能量代谢、生物信号传导和蛋白质酶等方面。
《生物化学与生物物理进展》以其权威性和前沿性的发表内容，成为物化生专业学者的重要信息来源。
投稿经验生物化学与生物物理进展经验
投稿经验生物化学与生物物理进展经验示例文章篇一：《我的投稿之旅：生物化学与生物物理进展的奇妙体验》我呀，一直对生物化学和生物物理有着超级浓厚的兴趣。
就像小蜜蜂对花朵那样着迷，只要一提到这方面的东西，我的眼睛就放光，心里像有只小兔子在蹦跶。
记得有一次，我在学校的图书馆里偶然翻到了一本关于生物化学与生物物理进展的杂志。
那时候，我就像发现了宝藏一样，激动得差点喊出声来。
我迫不及待地翻开，里面那些神奇的知识就像魔法一样吸引着我。
里面讲了好多细胞呀、分子呀之类的东西，就好像是在介绍一个微观世界里的超级城市，每个细胞都是一个小小的居民，分子就是他们的生活用品，哇，多有趣啊！从那以后，我就想，我也要把我知道的一些有趣的小发现投稿到这个杂志上去。
我跟我的好朋友小明说了我的想法。
小明听了，眼睛瞪得大大的，他说：“你？你能行吗？这可是很专业的杂志呢！”我有点不服气，我就对他说：“怎么不行？你可别小看我，我虽然是个小学生，但是我对生物化学和生物物理懂得可不少呢！这就好比爬山，虽然山很高，但是只要一步一步往上爬，总会到达山顶的。
”于是，我就开始了我的投稿准备之旅。
我先把我平时做的一些小实验和观察整理出来。
比如说，我观察过家里养的小金鱼，我发现小金鱼在不同温度的水里游动的速度好像不太一样呢。
我就想，这是不是和生物物理里面的一些原理有关呢？我把这个发现详细地写下来，就像在讲述一个神秘的故事。
我还画了一些小金鱼在不同水温里的样子，想让编辑叔叔阿姨们能更直观地看到我的发现。
我写着写着，又想到了我们在课堂上学到的一些生物化学的知识。
我就想办法把这些知识和我的小发现结合起来。
这时候，我感觉我就像是一个小小的科学家，在探索一个未知的领域。
我写得可认真了，每个字都像是我精心挑选的小士兵，整整齐齐地排列在我的稿纸上。
我把写好的稿子拿给我的科学课老师看。
老师看了之后，眼睛里满是惊喜。
她对我说：“你这个小脑袋瓜里还真有不少好点子呢！不过，这里有些地方还需要修改一下，比如说这个解释的部分，还可以再详细一点。
生物化学与生物物理研究进展
生物化学与生物物理研究进展生物化学和生物物理学是生物科学领域的重要分支，它们涉及到生命体系中的化学和物理过程，如酶的反应、蛋白质的结构和功能等。
这些过程对于生命的维持和生物机制的理解起着至关重要的作用。
在过去的几十年里，生物化学和生物物理学的研究取得了很大的进展。
一、蛋白质结构和功能蛋白质是生命体系中最重要的生物分子之一，它们在细胞代谢过程和各种生理功能中发挥着关键作用。
了解蛋白质的结构和功能是生物物理学和生物化学的重要研究领域之一。
在过去的几十年里，科学家们运用了许多新技术，如X射线晶体学、核磁共振、电子显微镜等，对蛋白质结构进行了深入研究。
这些研究使我们对蛋白质结构和功能有了更深入的了解。
另一方面，蛋白质的结构和功能研究也是药物研发领域的重要组成部分。
通过对蛋白质结构和功能的了解，科学家们可以开发出一系列的药物，这些药物可以在疾病的治疗中发挥重要作用。
二、核酸结构和功能核酸是生命体系中另一种重要的生物分子，它们在遗传信息的传递中发挥着关键作用。
了解核酸的结构和功能是生物化学和生物物理学的重要研究领域之一。
在过去的几十年里，科学家们对核酸结构和功能的研究也取得了重要进展。
例如，他们发现DNA的双螺旋结构，并阐明了RNA的合成和功能。
这些研究为我们了解遗传信息的传递和生命起源提供了重要的指导。
另一方面，对核酸结构和功能的深入了解也能够在药物研发领域中发挥重要作用。
例如，通过对DNA复制过程中的限制性内切酶的研究，科学家们开发了一系列DNA修复药物，这些药物在疾病的治疗中发挥着重要作用。
三、生物膜的结构和功能生物膜是细胞和细胞外液之间的关键障壁，它们包裹着细胞并限制物质传递。
了解生物膜的结构和功能也是生物物理学和生物化学的重要研究领域之一。
在过去的几十年里，科学家们对生物膜的研究也取得了了重要进展。
例如，他们揭示了生物膜的结构和组成，以及生物膜如何透过物质。
这些研究对于我们了解细胞功能和生理过程起着重要的指导作用。
寡糖分离和结构分析进展
cycle checkpoint pathways.Science,1996,271(5247): 357～3597 Lydall D,Weinert T.Y east checkpoint genes in DNA dam2 age processing:implications for repair and arrest.Science, 1995,270(5241):314～3158 Carr A M.Checkpoints take the next step.Science,1996, 271(5247):314～3159 Walworth N C,Bernards R.Rad2dependent response of the chk12encoded protein kinase at the DNA damage checkpoint.Science,1996,271(5247):353～35610K amb A,Gruis N A,Feldhaws J W et al.A cell cycle regu2 lator potentailly involved in genesis of many tumor types.Science,1994,264(5157):436～43911Nobori T,Milura K,Wu D J et al.Deletions of the cyclin2 dependent kinase24inhibitor gene in multiple human cancers.Nature,1994,368(6473):753～75612Skapek S X,Rhee J,S picer D B et al.Inhibition of myo2 genic differentiation in proliferating myoblasts by cyclinD2 dependent kinase.Science,1995,267(5200):1022～102313Haley O,Novitch B G,S picer D B et al.Correlation of ter2 minal cell cycle arrest of skeletal muscle with induction of p21 by MyoD.Science,1995,267(5200):1018～102014Parker S B,Eichele G,Zhang P et al.p532indenpendent expression of p21cipi in muscle and other terminally differenti2 ating cells.Science,1995,267(5200):1024～1027Progress in the Studies of Checkpoint Control Pathw ays of Cell Cycle.ZHAN G Ping2bo, HON G Xi2jun,L IU Yan(Depart ment of L if e science,Southwest N orm al U niversity, Chongqi ng400715,China).Abstract Many checkpoint genes and proteins have been screened from different species and cells until now,such as A TM,RAD53,CH K1 etc.There are a lot of reports about their func2 tion in checkpoint control pathways as well as the correspondances with cancers.K ey w ords cell cycle,checkpoin control pathway,cell carcinogenesis寡糖分离和结构分析进展张剑波 田庚元(中国科学院上海有机化学研究所,上海200032)摘要 寡糖,尤其是糖缀合物中的寡糖链,在生命过程的细胞识别、信号传导和受体调节现象中扮演着重要的角色.高效液相色谱、毛细管电泳、质谱、核磁共振、荧光标记糖电泳和试剂阵列分析方法等新技术的应用使得寡糖的分离和结构鉴定变得更为快速、简便和准确;同时多种有力工具的联合运用将更深刻地揭示极微量寡糖的结构2功能关系成为可能.关键词 寡糖,分离,结构分析学科分类号 Q53 因为糖缀合物上的寡糖链在生命过程的重要作用,所以开展寡糖的结构与功能关系研究显得非常重要.在寡糖的分离与分析方面已经有了许多很好的综述,下面只对近年来这方面的研究进展作一简单评述.1 寡糖的分离寡糖链的分离和纯化,是寡糖结构分析的关键环节.寡糖自身在组成、连接、衍生化、微观不均一性等方面的高度复杂性及其检测上的困难,使得寡糖混合物的分离一直困扰着糖化学家.因此选择合适的方法对收集到的混合糖链进行分离,是一项摸索性很强的工作.下面就最近几年糖的分离手段的主要进展分述如下.111 石墨化碳柱的高压液相色谱与糖类高压液相色谱分析中常用的正相、反相和阴离子交换柱的分离原理不同的是,石 收稿日期:1996212213,修回日期:1997206223墨化的碳柱的保留机制不仅基于填充剂与样品的疏水相相互作用,而且还包括电子受体2供体之间的相互作用.与HPAEC 相比,石墨化碳柱(graphitized carbon column ,GCC )的容量更大,非常适合于寡糖的制备性操作,而且洗脱时只要用易于除去的水溶性有机溶剂即可.再由于糖类分子的强亲水性,通常用ODS 柱分离时寡糖分子需要进行衍生化,操作复杂;而GCC 柱对非衍生化的寡糖和带有少量氨基酸残基的糖肽都能获得良好的分离效果[1].112 高效毛细管电泳除了少数带有羧基和磺酸基的糖类化合物,绝大多数的糖类化合物不带电荷、极性很大而且没有发色基团或荧光基团,所以用一般的高效毛细管电泳(high performance capillary图1 牛膝多糖的色谱图(a )HPLC ,色谱柱TSK2000,洗脱液:水,检测器:示差检测器,流速110ml/min ;(b )HPCE ,仪器所内自制,缓冲液0109mol/L NaOH ,电压18kV ,检测器:电流检测器,E =+0165V (vs.饱和甘汞电极),毛细管长90cm.electrophoresis ,HPCE )系统无法得到分离和检测.为了使糖类化合物能产生电迁移而得以相互分离,可采用的方法有:a 1衍生化使之带上发色、荧光基团或电荷;b 1与硼酸盐等络合;c 1与缓冲液中的添加剂形成包合配合物;d 1高p H 缓冲条件下使之电离;e 1加入表面活性剂使形成胶束.检测则可用:a 1直接紫外或荧光法;b 1间接紫外或荧光法;c 1示差检测法;d 1电流检测法;e 1质谱法.分离与检测方法的确定则由糖的性质、所存在的介质以及所使用的仪器所决定[2].如图1是我们利用HPLC 和HPCE 研究牛膝多糖(Abps )精制品的分离图谱.从两张图谱可以看出在HPLC 呈单一对称的主峰(Abps )在HPCE 图中可以看出有许多毛刺出现,这就从一个侧面直观地证明了牛膝多糖是一种小分子质量寡糖的同系混合物.2 寡糖的结构分析到目前为止,已经建立的寡糖结构分析方法有化学法,如甲基化分析、Smith 降解、过碘酸氧化、乙酰解、三氧化铬氧化等;物理方法,包括核磁共振波谱(1H ,13C 2NMR )、快原子轰击质谱(fast atom bombardment -mass spectroscopy ,FABMS );和生物学方法,主要是酶解分析.而随着现代分析技术的出现与发展,新技术的引入使得糖链的结构分析工作已不再令人生畏.211 物理方法21111 质谱:在糖类结构研究的众多分析方法中,质谱被认为是很有前途的手段之一.它灵敏度高、结构信息直观、尤其是80年代出现的FABMS ,使得高极性、难挥发而且热不稳定的糖及其缀合物的直接分析成为可能.质谱技术在最近几年来又取得了飞速的发展.a 1电喷雾电离质谱:电喷雾电离质谱(electro 2spray ionization 2mass spectroscopy ,ESI 2MS )是将溶液中分子转变成气相离子的非常有效的手段.这样产生的分子离子往往带有多个电荷.这些离子是靠吸附或失去若干个氢而形成的,所以在正离子或负离子谱上会观测到(M+n H)n+或(M-n H)n-的峰,因此ESI2MS 可以测定的分子质量范围便大大扩展(～1亿).图2是我们课题组最近测定牛膝多糖4分子质量分布的ESI2MS图谱(徐愿坚, 1996),从中可以明显看到牛膝多糖4中不同分子质量寡糖的分布.人们发现由ESI产生的离子的碎片化反应会因异构体的不同而有所差异,所以寡糖及其缀合物于过碘酸氧化、还原、甲基化前后用ESI2CID联用技术可获得不同的碎片离子,由此能够获知pmol级的寡糖及其缀合物的分子质量、序列、分枝和连接信息[3].b1基质辅助的激光解吸电离质谱:基质辅助的激光解吸电离质谱(matrix2assisted laser des orption ionization2mass spectroscopy, MALDI2MS)技术几乎与ESI同时于80年代末问世.由于技术上的特点,这种离子化方式电离出的离子常用飞行时间(TOF)检测器来检测,所以MALDI常与TOF连在一起称为基质辅助的激光解吸飞行时间质谱仪.它也是一种“软电离”方式,产生的分子离子稳定,不易裂解,适用于测定大分子质量的生物样品.与蛋白质和糖蛋白通常给出强的[M+ H]+离子之外还给出较弱的双电荷或多电荷离子不同的是,中性寡糖分子仅给出单一的[M +Na]+离子峰.此外,MALDI方式不受样品中所含添加剂、缓冲液或盐类的影响,其灵敏度也是各类电离方式中最高的[4].图2 牛膝多糖24的ESI2MS图括号中数字为寡糖的聚合度,()表示是单电荷分子离子,[]表示是双电荷分子离子.21112 电泳:a1毛细管电泳(CE):毛细管电泳不仅仅是一种分离手段,糖化学家还可以利用它进行寡糖的组成分析、纯度鉴定和结构归属[5].它既可以对复杂寡糖进行直接分析,得到寡糖的微观不均一性的信息,又可以对寡糖的酶解产物进行定性和定量分析,从而得出寡糖链的完整结构.b1SDS2PA GE2PVDF技术:利用十二烷基磺酸钠2聚丙烯酰胺凝胶电泳2聚偏氟乙烯薄膜电迁移技术(sodium dode2 cyl sulfate2polyacrylamide gel electrophoresis2 polyvinyliaene difluoride,SDS2PA GE2PVDF)[6]可以把电泳凝胶上的糖蛋白基本上定量地转移到聚偏氟乙烯薄膜上,在此膜上可以直接进行酸水解,然后分析其氨基酸和糖基组成;也可以在此膜上进行溴化氰降解、各种蛋白酶、糖肽酶和糖苷酶水解,以及把PVDF膜直接置于蛋白质气相序列仪或质谱上进行序列分析,从而获得pmol级糖蛋白的肽链和糖链结构以及糖肽连接方式.其做法是首先将转移到PVDF膜上的蛋白质剪下,溶解后分成数个试样,再用酸水解确定所研究的蛋白质是否含有糖基和含有什么样的单糖组成,若是糖蛋白则可用糖苷酶,如PN G ase、Endo H、Endo F2等对其进行酶解,又用HPAEC2PAD分析所得的寡糖链,从而推测出糖蛋白上的糖链结构.c1荧光基团辅助的糖电泳[7]:荧光基团辅助的糖电泳(fluorophore assisted carbohy2 drate electrophoresis,FACE),又称荧光基团标记的糖的聚丙烯酰胺凝胶电泳(polyacry2 lamide gel electrophoresis of fluorophore2labeled saccharides,PA GEFS),是一种寡糖结构分析的简便方法.它可以用来对多个样品平行地进行寡糖样品的简单、快速、灵敏和高分辨率的分离和定量分析.它是通过对糖类分子的还原端羰基进行荧光基团衍生化标记后进行聚丙烯酰胺凝胶电泳,这既增强了寡糖分子的检测灵敏度(<10-12mol),又使通常呈中性的糖类分子带上电荷在电泳体系中进行分离.荧光试剂主要有两种:82氨基萘基21,3,62三磺酸和22氨基吖啶酮.分别用于中性与酸性寡糖的分离.因为凝胶电泳可以很方便地使用通常所用的蛋白质凝胶电泳设备和缓冲液体系(只要把沉淀剂SDS省去即可),而且在一次电泳时可以平行地进行多个寡糖样品的对照分离,所以它与酶解方法结合能非常方便、快捷和灵敏地对寡糖进行结构分析,这种方法与前面的CE 方法有着异曲同工之妙,但所需仪器设备却更为简便.21113 核磁共振方法:NMR技术对寡糖及其糖肽结构研究工作具有举足轻重的作用.尽管糖链中氢谱重叠十分严重,但500或600MHz的高分辨1H2NMR能准确测定结构表征基团(structure reporter groups)的化学位移和峰宽,精度可达01001.糖链的各种结构特征,均可由这些结构表征基团的微小位移变化出来.此外2D2NMR、NOE以及13C、15N, 31P的NMR数据对糖链一级结构及其溶液构象的分析,也是必不可少的.对于N2连接的糖链,完备的1D2NMR数据库已经建立,并已成功地用于糖肽和糖蛋白上N2糖链的结构分析.最近Wyss等[8]又使用750MHz的核磁谱仪研究了人CD2中粘附域hsCD2105中肽链和糖链的结构,从而使人们首次测定了完整糖蛋白的溶液构象,并由此对其中糖链的作用机理进行了探讨.212 酶学方法在以前的糖类结构的酶学方法中,人们通常采用的是一些外切糖苷酶对寡糖进行顺序消化以推测其化学结构.由于酶解的高度专一性和放射标记方法的引入使得这种方法十分有效并广为采用.但这种方法最大的缺陷在于酶解结束后需要很多次的进行分离和确定产物的流体动力学体积.试剂阵列分析方法(reagent array analysis method,RAAM)就是针对这种问题应运而生的[9].它将酶解方法的操作简化为只要将纯化的寡糖样品等分成几个试样,再将每个试样与某种精确设定的外切糖苷酶混合物保温酶解,这种特定酶混合物就叫作试剂阵列(reagent array).其原理是许多外切糖苷酶的混合物与糖链样品保温酶解,直至所有酶都无法断裂的连接点,称为终点片段(“stop point”fragment).通过省去其中一种或数种不同的外切糖苷酶所得的酶混合物再酶解糖链就会得到不同的终点片段.又因为放射性标记在糖链的还原端,所以检测时只有终点片段具有放射活性,而反应产物中释放的单糖则没有响应.合并每次酶水解的产物,再对产物库(pool of products)进行一次凝胶渗透色谱分离,把分离图谱与计算机数据库中的寡糖链模拟分离图谱进行对照即可确定样品是何种寡糖.根据这一原理,商品化的糖序列仪(glycosequencer)也已被生产出来.但由于糖蛋白上O2连接糖链的高度复杂性和许多连接特异性的糖苷酶无法获得,因而这一方法目前只适用于结构规律较明确的N2糖链.3 展 望糖生物学的高速发展和新技术的大力推动,使寡糖的分离和结构测定方法也取得了长足的进步.作为分离手段的色谱技术与作为分析手段的质谱、酶学方法联用已在糖生物学中得到广泛应用;而色谱与其他分析手段,如NMR的联用以及结构分析手段相互联用如酶学方法与质谱的联用也已经初露端倪.各种分离分析手段逐步实现自动化和智能化更使糖生物学家如虎添翼,寡糖的分离与结构分析变得更为高效、准确、快捷和灵敏,Parekh等[10]已成功地在10-12mol水平上确定了20μg白细胞介素6样品上的寡糖序列的事实就充分地表明了这一点.相信随着糖的分子生物学的不断发展和技术科学的进步,对细胞水平,以致分子水平的超微量的寡糖分子也能进行分离和结构的确定.这无疑将大大推动糖类的分子生物学,以致整个分子生物学领域的高速发展,使得科学家可以更为直接和有效地探索生命现象的无穷奥秘.致谢 衷心感谢徐愿坚同学、向帮平同学、卢保元博士和章广韬博士在本文写作过程中给以的有益建议和讨论.参 考 文 献1 Fan J Q,K ondo A,K ato I et al.High2performance liquid chromatography of glycopeptides and oligosaccharides ongraphitized carbon column.Anal Biochem,1994,219(2): 224～2292 Oefner P J,Chiesa C.Capillary electrophoresis of carbohy2 drates.G lycobiology,1994,4(4):397～4123 Reinhold V N,Reinhold B B,Costello C E.Carbohydrate molecular weight profiling:sequence,linkage,and branching data:ES2MS and CID.Anal Chem,1995,67(11):1772～17844 Mock K K,Davey M,Cottrell J S.The analysis of underiva2 tized oligosaccharides by matrix2assisted laser desorption mass spectrometry.Biochem Biophys Res Comm,1991,177(2):644～6515 Honda S,Suzuki S,Nitta A.A pplication of high2perfor2 mance capillary electrophoresis to analysis of carbohydrates, especially those in glycoproteins.Methods:A Companion to Methods in Enzymology,1992,4(3):233～2436 Weitzhandler M,K adlecek D,Avdanovic N.Monosaccha2 ride and oligosaccharide analysis of proteins transferred to polyvinylidene fluoride membranes after sodium dodecyl sul2 fate2polyacrylamide gel electrophoresis.J Biol Chem,1993, 268(7):5121～51307 Jackson P.The analysis of fluorophore2labelled glycans by high2resolution polyacrylamide gel electrophoresis.Anal Biochem,1994,216(2):243～2528 Wyss D F,Choi J S,Li J et al.Conformation and function of the N2Linked glycan in the adhesion domain of human CD2.Science,1995,269(5228):1273～12789 Edge C J,Rademacher T W,Wormald M R et al.Fast sequencing of oligosaccharides:the reagent2array analysis method.Proc Natl Acad Sci,1992,89(4):6338～6342 10Parekh R B,Dwek R A,Rademacher T W et al.G lycosyla2 tion of interleukin26purified from normal human blood mononuclear cells.Eur J Biochem,1992,203(1/2):135～141Progress in Isolation and Structural Analysis of Oligosaccharides.ZHAN G Jian2bo,TIAN G eng2yuan(S hanghai Instit ute of O rganic Chem ist ry,The Chi nese A cadem y of Sciences, S hanghai200032,China).Abstract Oligosaccharides,especially the gly2 cans on the glycoconjugates,play important roles in the cell recognition,signal transduction and receptor modulation phenomena in the life pro2 cesses.The application of new techniques such as HPLC,capillary electrophoresis,MS,NMR, fluorophore2assisted carbohydrate electrophoresis and reagent array analysis method,allows the isolation and structural determination of oligosac2charide more rapid,convenient and accurate. Also it is now possible to understand more com2 plete the structure2function relationship of the trace oligosaccharide,while a variety of powerful tools are combined.K ey w ords oligosaccharide,isolation,struc2 tural analysis脱水蛋白研究进展3翟大勇 沈黎明(中国农业大学生物学院,北京100094)摘要 植物在干旱胁迫下会产生许多逆境响应蛋白,其中最常见的是脱水蛋白(dehydrin).脱水蛋白具有高度保守的序列.根据近年研究的进展对脱水蛋白的功能和基因表达调控规律作了简要的综述.关键词 脱水蛋白,干旱胁迫,基因表达学科分类号 Q511 脱水蛋白的存在与结构人们对比正常和干旱条件下生长的植物,发现干旱胁迫可以诱导植物产生许多新的mRNA及蛋白质,其中脱水蛋白(dehydrin)是目前人们研究得较多的一类与干旱相关的蛋白质.按Dure[1]对逆激蛋白的分类,脱水蛋白属于L EA D211族.L EA(late embryogensis abundant)蛋白最初发现于棉花胚成熟后期,至1993年已发现18个不同的种类,后来发现正常生长的植株在逆境条件下也会诱导类似的蛋白质表达.多数L EA蛋白的性质和功能尚不清楚.脱水蛋白在特殊生理条件或逆境条件下大量出现(谷物成熟胚或干旱胁迫下的幼苗中,脱水蛋白可达可溶性蛋白的1%),它的结构和功能已引起了人们的浓厚兴趣,迄今已对脱水蛋白进行了至少100例以上的研究(根据发表结果统计).最早发表的对脱水蛋白的研究是1988年Mundy[2]报道的水稻中的RAB21(RAB: responsive to ABA).脱水蛋白之间的分子质量差别很大,从9ku到200ku不等,并且这些蛋白质的氨基酸序列与已知的各种酶均无明显的同源性.迄今已鉴定的大多数脱水蛋白均来自被子植物,免疫抗体杂交技术[3]表明植物脱水蛋白的抗体可与裸子植物(如松树、银杏、蕨类等)蛋白质发生交叉反应.目前认为在光合生物中广泛存在着诱导脱水蛋白形成的机制.现在还没有证据表明动物及非光合微生物中存在着与植物中脱水蛋白保守序列同源的逆境蛋白.免疫定位和亚细胞分级分离的研究表明,脱水蛋白可在细胞核及细胞质中出现,而在细胞核中出现的情况随细胞种类的不同而异.在成熟的玉米籽粒中注入011mmol/L脱落酸(ABA),通过免疫荧光显微镜技术发现玉米种子脱水蛋白主要定位于糊粉层细胞、盾片薄壁细胞、盾片表皮细胞、微管束原及胚芽的细胞质及细胞核中[4];而在茎干及根中则仅存在于细胞质中.这些结果与玉米胚中RAB17[5]及小麦脱水蛋白WCS120[6]的免疫显微定位得出的结果一致.通过亚细胞定位研究,在ABA处理的水稻叶片及冷处理的菠菜叶片分别鉴定出脱水蛋白RAB21[2]及CAP85[7],它 3国家自然科学基金资助. 收稿日期:1996212217,修回日期:1997205212。
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