人參皂苷人類腫瘤靶點被發現

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【本報訊】(記者許守年)日前,認證人參抗腫瘤功效的重要線索—人參皂苷的人類靶點,被吉林大學生命科學學院博士生導師金英花課題組成功發現,這將為抗腫瘤藥物的研發提供新思路。部分成果在《自然》旗下開放子刊《科學報告》上發表,這是有關人參皂苷人類靶點的首次報導。人參皂苷是人參的主要活性成分,但是其作用靶點以及作用的分子機制未獲解析,使人參功效不被國際主流生物、醫學界廣泛認可,其應用也受到限制。2014年,金英花課題組開始對人參皂苷開展現代生物學研究,系統篩選人參皂苷人類靶點。經過3年多努力,發現了47個靶點,並通過現代生物學研究手段確認了9個與人類腫瘤直接相關的靶點。這一結果向人類提示人參用於開發抗腫瘤藥物的可能性。金英花介紹,經消化酶和腸道菌群的代謝作用降解為小分子量的稀有皂苷才能被吸收。人的腸道菌群種類和數量因人而異,導致人參皂苷的吸收和利用存在巨大的個體差異,因此人參僅在部分人群中發揮功效,在大部分人群中功效不明顯,並容易引起上火和升血壓等副作用。所以,需要通過科學加工使人參的活性物質轉化為活性強、生物利用度高的成分,消除其帶來的副作用。

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基因調控與疾病關係新奧秘被揭示

【本報訊】(記者李哲)基因的表達調控如何參與生物體發育,影響人體健康?這是各國科學家競相研究的課題。近日,大陸南開大學生命科學學院、藥物化學生物學國家重點實驗室龍加福教授團隊的一項研究,揭示了一種影響基因表達調控的重要蛋白質複合物—Paf1複合物組裝及功能調節的奧秘。這一發現為相關腫瘤的治療和藥物開發奠定了分子基礎。近日,相關論文線上發表於國際知名學術期刊《自然‧通訊》上。酵母發酵、植物開花結果、受精卵發育成熟及人的一生過程中,細胞中的基因表達在時間、空間上處於有序狀態,並對環境條件的變化做出及時反應。基因轉錄延伸是細胞調節基因表達的一個高度有序而又極為複雜的調控過程。在真核生物中高度保守的聚合酶Ⅱ相關因數1複合物(Paf1複合物)在調控基因轉錄延伸和染色質修飾方面起著重要作用。此外,Paf1複合物在細胞週期調控、幹細胞多能性維持、DNA修復和信號轉導等多個生物學過程中發揮著作用。「Paf1複合物由5個蛋白質亞基組成,在RNA聚合酶Ⅱ轉錄時起輔助作用,並參與染色質中組蛋白的甲基化修飾。」龍加福說。5個蛋白質亞基構成完整的複合物在細胞內的轉錄延伸中發揮功能,其中任意的兩個或者多個蛋白質亞基組合在一起被稱之為亞複合物,而Paf1和Ctr9是Paf1複合物中的兩個重要蛋白質亞基。很多疾病的發生發展都是由相關的基因突變導致的,Paf1和Ctr9的突變也會導致相關疾病的發生發展。龍加福團隊綜合利用生物化學、結構生物學和細胞生物學等多學科交叉的手段及方法,同時解析了人源和酵母源Paf1-Ctr9亞複合物的晶體結構。研究發現,Paf1-Ctr9亞複合物對於整個Paf1複合物的組裝非常重要,揭示了Paf1和Ctr9基因突變導致相關腫瘤的分子基礎,以及該亞複合物在組蛋白甲基化修飾和酵母活力方面的重要作用。「解析Paf1-Ctr9亞複合物的晶體結構,從原子水準看清了這兩個蛋白的精細結構和構象。解析人源和酵母源的結構還可以對Paf1複合物在轉錄延伸中的作用機制有更深入的瞭解,闡明從低等真核生物如酵母到高等哺乳動物如人的Paf1複合物在轉錄延伸【本報訊】(記者林小春)美國《新英格蘭醫學雜誌》發佈的一項研究顯示,流感會顯著增加心臟 中的分子機制是相當保守的。」龍加福說。

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長壽蛋白研究升級到靈長类

【本報訊】(記者王瀟雨)中國科學院生物物理研究所、動物研究所、幹細胞與再生創新研究院聯合首都醫科大學宣武醫院、北京大學附屬第一醫院和中山大學等機構研究發現, 「長壽蛋白」SIRT6可調控靈長類的腦發育速度。該研究首次結合非人靈長類動物模型、人類幹細胞模型及基因編輯技術揭示了可調控靈長類動物出生前發育程式的關鍵分子開關,為研究人類出生前發育遲緩綜合徵提供了重要的模型體系,同時首次揭示了靈長類和齧齒類動物在衰老調節通路方面的巨大差異,為人類發育和衰老機制研究及相關疾病干預奠定重要基礎。該成果相關論文線上發表在國際權威學術期刊《自然》上。衰老是機體生理功能隨時間逐漸退化的過程,是神經退行性疾病、動脈粥樣硬化、糖尿病和惡性腫瘤等慢性疾病的最大風險因素。該研究負責人之一、中國科學院生物物理研究所劉光慧研究員介紹,早在1999年,人們就發現Sir2基因具有延長釀酒酵母壽命的作用,因此稱之為「長壽基因」。後來,人們在齧齒類動物中發現,與Sir2同源的基因SIRT6也參與衰老及壽命的調控:過量表達SIRT6能夠延長雄性小鼠的壽命,而敲除SIRT6則會使小鼠表現出皮下脂肪減少、脊柱彎曲和變形、骨密度降低、腸道上皮受損、端粒縮短等加速衰老的表型,且小鼠壽命縮短至約1個月。而SIRT6能否在靈長類動物中發揮類似的功能尚不清楚。中國科學院生物物理研究所和動物研究所的研究團隊曾聯合攻關3年,獲得了世界上首例特定長壽基因敲除的食蟹猴模型,首次實現SIRT6在非人靈長類動物中的全身敲除。此次研究團隊發現,與SIRT6敲除小鼠表現的加速衰老表型明顯不同,SIRT6敲除的食蟹猴在出生數小時內即死亡。多項分析結果顯示,SIRT6敲除的食蟹猴未見加速衰老表型,卻表現出嚴重的全身發育遲緩。新生SIRT6敲除猴的腦、肌肉及多種其他器官組織均表現出明顯的胚胎期未成熟的細胞和分子特徵。同時,研究人員利用人類幹細胞模型研究其中的分子機制發現,SIRT6缺乏也可阻滯人類神經幹細胞向神經元的分化,進而導致腦發育遲緩。

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操縱組蛋白H3.3或可抹除細胞記憶

【本報訊】(記者會馮衛東)取出一個成熟細胞並移除其身份,從而使其可成為任何種類細胞—核重組,在修復受損組織及在化療後替換骨髓等領域具有廣闊前景。2012年諾貝爾醫學獎得主約翰‧格登博士最新發表在《表觀遺傳學和染色質研究》雜誌上的論文表明,由Hira蛋白存儲的組蛋白H3.3,是將細胞核恢復多能性,即發展成為多種細胞類型的關鍵一步。所有個體的細胞都有相同的DNA(去氧核糖核酸),隨著生物體的成熟,這些細胞可被重組為心臟、肺、大腦等不同類型。為實現這一目標,不同的基因或多或少會在每個細胞譜系中永久關閉。隨著胚胎的生長,經一定數量的分化後,沿著某條道路走下去的細胞將不再變成其他的東西。例如,心臟細胞不能轉化為肺組織,肌肉細胞也不能形成骨頭。重組DNA的一個方法是,將一個成熟細胞的細胞核轉移到一個未受精的卵子中。卵子中的蛋白質及其他因數,將使DNA打開某些基因的同時關閉其他基因,直到它類似於一個多能細胞的DNA。但是,以這種方法完全抹去細胞的「記憶」似乎不太容易。調節基因活性的機制之一是染色質,特別是組蛋白。DNA纏繞在組蛋白上,其纏繞方式的變化將改變細胞可用的基因。為了瞭解核重組的工作原理,格登博士領導的研究團隊將小鼠的細胞核移植到青蛙的卵母細胞中,並透過顯微注射方式添加了螢光標記組蛋白,以觀察組蛋白在細胞和細胞核內的什麼地方聚集。研究小組使用即時顯微鏡明顯觀察到,從第10小時起,在卵母細胞中表達的H3.3組蛋白(參與基因的啟動)開始併入移植的細胞核內。當研究人員查看Oct4基因(參與形成細胞多能性)處的細節情況時,他們發現H3.3組蛋白也被納入Oct4,與此同時基因開始轉錄。研究小組還發現,Hira組蛋白(需要H3.3協同進入染色質)也需要核重組。遺傳專家指出,操縱H3.3的路徑,或許可為完全抹除細胞「記憶」並產生一個真正的多能細胞提供一種新方法。研究表明,染色質是防止臨床上常用的人為誘導重組的關鍵所在。