分子生物学进展范文第1篇

   关键词：钾离子通道；结构；基因

离子通道(ion channe1)是跨膜蛋白，每个蛋白分子能以高达l08个／秒的速度进行离子的被动跨膜运输，离子在跨膜电化学势梯度的作用下进行的运输，不需要加入任何的自由能。一般来讲，离子通道具有两个显著特征：

   一是离子通道是门控的，即离子通道的活性由通道开或关两种构象所调节，并通过开关应答相应的信号。根据门控机制，离子通道可分为电压门控、配体门控、压力激活离子通道。

   二是通道对离子的选择性，离子通道对被转运离子的大小与电荷都有高度的选择性。根据通道可通过的不同离子，可将离子通道分为钾离子(potassium ion，k )通道、钠离子(natrium ion，na )通道、钙离子(calcium ion，ca2 )通道等。其中，k 通道是种类最多、家族最为多样化的离子通道，根据其对电势依赖性及离子流方向的不同，可把k 通道分为两类：①内向整流型k 通道(inward rectifier k channel；kin)，② 外向整流型k 通道(outward rectifier khannel；k out)。k 是植物细胞中含量最为丰富的阳离子，也是植物生长发育所必需的唯一的一价阳离子，它在植物生长发育过程中起着重要的作用，具有重要的生理功能。植物中可能存在k 通道，这一点早在20世纪6o年代植物营养学界就有人提出，而一直到80年代才被schroeder等人[23证实，他们利用膜片钳(patch chmp)技术，首先在蚕豆(v／c／afaba)的保卫细胞中检测出了k 通道钾离子通道的结构单个钾离子通道是同源四聚体，4个亚基(subunit)对称的围成一个传导离子的中央孔道(pore)，恰好让单个k 通过。对于不同的家族，4"亚基有不同数目的跨膜链(membrane。span。ning element)组成。两个跨膜链与它们之间的p回环(pore helix loop)是k 通道结构的标志2tm／p)，不同家族的k 通道都有这样一个结 目前 从植物体中发现的k 通道几乎全是电压门控型的，如保卫细胞中的k 外向整流通道等，其结构模型如图2一a所示。离子通透过程中离子的选择性主要发生在狭窄的选择性过滤器(selectivity filter)中(图2一b)，x射线晶体学显示选择性过滤器长1．2 nill，孔径约nill，k钾离子通道的作用.有关k 通道在植物体内的作用研究并不多。

   从目前的结果来看，认为主要是与k 吸收和细胞中的信号传递(尤其是保卫细胞)有关。小麦根细胞中过极化激活的选择性内流k 通道的表观平衡常数km值为8．8 mmol／l，与通常的低亲和吸收系统km值相似[ 。近年来，大量k 通道基因的研究表明，k 通道是植物吸收转运钾离子的重要途径之一。保卫细胞中气孔的开闭与其液泡中的k 浓度有密切关系。质膜去极化激活的k 外向整流通道引起k 外流，胞质膨压降低，导致气孔的关闭。相反，质膜上h．atpase激活的超极化(hyperpolarization)促使内向整流钾离子通道(k in)的打开，引起k 的内流，最终导致气孔的张开钾离子通道相关基因及其功能特征迄今，已从多种植物或同种植物的不同组织器官中分离得到多种k 通道基因(图3)，根据对其结构功能和dna序列的 分析 ，可以把它们分为5个大组：工，ⅱ，ⅳ组基因属于内向整流型通道；m组属于弱内向整流型通道(weakly inwardakt1arabidopsis k transporter 1)是第一个克隆到的植物k 通道基因，采用酵母双突变体互补法从拟南芥cdna文库中筛选出来cdna序列分析表明，akt1长2 649 bp，其中的阅读框为2 517 bp，编码838个氨基酸残基组成的多肽，相对分子质量约为95 400 da。akt1编码的k 通道，对k 有极高的选择性，其选择性依次是k >rb >>na >li 。

   northern blot 分析 表明，akt1组织特异性较强，主要在根组织中表达zmk1(zea mays k channel 1)是从玉米胚芽鞘中分离出的k 通道基因，在皮层表达。在卵母细胞中的表达表明，zmk1编码的k 通道是通过外部酸化激活的。有 研究 表明，蓝光对zmk1通道在玉米胚芽鞘中的分布有一定 影响 [3 2l。1组kat1组基因编码内向整流钾离子通道，其与akt1组基因产物结构上的最大区别是在cooh端没有锚蛋白相关区(枷n—related do—main，anky)。kat1组基因主要包括kat1，kst1，sirk，kzm1，kpt1等。kat1(arabidopsis inward rectifier k channel1)是与akt1同时从拟南芥cdna文库中筛选出来的植物k 通道基因。kat1基因的阅读框含有2 031个核苷酸，编码的多肽由677个氨基酸残基组成，相分子质量约为78 000 da。kat1的表达具有组织特异性，kat1在拟南芥植株中的主要表达部位是保卫细胞，在根和茎中也有少量的表达。人们认为kat1通道可能参与了气孔开放，并向维管组织中转运k ，而不是直接从土壤中吸收kj。

   以kat1为探针，又能从拟南芥cdna文库中筛选出kat2等功能类似的内向整流型k 通道基因通过基因工程技术，人们已相继开展了将kati和akti基因导人到拟南芥、烟草和水稻的研究，并获得了一些转基因植株。比如，施卫明等利用根癌农杆菌介导法已成功地把kat1和akt1导人拟南芥和野生型烟草中，并获得了转基因植株及其纯合株系，发现转基因植株的吸钾速率和对k 的累积能力都比对照的有明显的提高，而且，经过分子检测，也证实711和akt1基因在转基因植株中得到了整合和表达。因此，运用 现代 分子生物学手段和基因工程技术筛选高效利用钾的作物品种或利用现有的钾离子通道基因改良作物品种，从而提高作物本身的钾吸收利用能力应该是 目前 主要的研究方向。可以相信，随着分子生物学技术、基因工程技术和有关分析测试技术的 发展 和 应用 。随着研究工作的不断深入，有关钾离子通道基因的分离、克隆和利用会取得更大的进展。

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分子生物学进展范文第2篇

关键词：水稻（Oryza sativa L.）；抽穗期；分子生物学

中图分类号：S511；Q75 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2013）24-5958-04

水稻（Oryza sativa L.）是中国最主要的粮食作物之一，对于水稻来说，适当的抽穗期可以使水稻在特定的生态条件下最大程度地利用当地的光热资源，而这不仅决定了水稻适宜种植的区域和时间，还决定了水稻品种的增产潜力。

作为一种数量遗传性状，从20世纪开始，科学家们在水稻抽穗期基因的研究方面进行了卓有成效的研究。研究认为，水稻的抽穗期是由品种的感光性、感温性和基本营养生长性所共同决定的。感光性主要由Se和E两类基因控制，显性早熟基因Ef-1因子在长日照、短日照下均可提早抽穗，是影响基本营养生长性的主要基因，同时在长日照下，Ef-1可部分抵消感光基因E1的效应[1]。迄今为止，学者们共定位了数百个水稻抽穗期相关QTL（Quantitative Trait Loci，QTL），并克隆了一批相关基因。同时在基因之间的互作，基因和环境之间的互作以及分子机理方面进行了深入的研究，并取得了一定的进展。本研究将综述水稻抽穗期QTL的定位、克隆、QTL之间及其不同环境之间的互作，以及在遗传育种方面的应用。

1 水稻抽穗期的QTL

1.1 水稻抽穗期QTL的初步定位

近10余年来，不同学者利用不同定位群体定位了一批对水稻抽穗期有影响的QTL。日本Yano等[2]利用日本晴这一粳稻品种同籼稻品种Kasalath杂交，构建了一个包含有186个单株的F2群体，通过857个RFLP标记进行了全基因组扫描，得到了5个影响水稻抽穗期的QTL（Hd1～Hd5），其中Hd1和Hd2是2个主效QTL，之间有上位性互作，其余3个则是微效QTL。在水稻抽穗期变异种的84%，都可以通过这5个QTL来解释。随后，Lin等[3]通过一个BC1F5群体定位到了Hd7、Hd8和Hd11等3个QTL，接着又通过一个BC3F2以及另外一个BC4F2两个高世代回交群体定位到了6个QTL位点。截至2013年4月10日，在Gramene网站上已经登记了目前已定位抽穗期相关QTL共计618个。具体在染色体上的分布见表1。

1.2 水稻抽穗期QTL的精细定位

在进行QTL定位时，初级定位群体定位的准确性和精度有限，难以确定效应究竟是一个主效QTL还是多个QTL造成的[4]。所以，为了更进一步精细地定位QTL，就必须构建可用于精细定位的群体[5]。含有目标QTL片段的染色体代换系（Chromosome segment substitution line，CSSL）或近等基因系（Nearly isogenic line，NIL）是良好的精细定位群体，这两个群体几乎可以尽可能地消除遗传背景对目标性状的影响，将复杂的多个位点的QTL分割为单一的遵循孟德尔遗传规律的因子，从而可以通过遗传和统计的方法，得到一个较为精细的定位结果。Yamamoto等[6]通过构建含有Hd1、Hd2和Hd3的NIL，将这3个QTL分别定位在0.6、1.0和1.0 cM的区间内。Monna等[7]在精细定位后发现，Hd3a和Hd3b这两个QTL由于其是紧密连锁的，所以在之前的定位中仅表现为Hd3这一个QTL。在短日照条件下，Hd3a的等位基因使水稻抽穗期提前，而在自然或长日照条件下，Hd3b的等位基因使水稻抽穗期延长。Lin等[8]通过近等基因系精细定位了Hd4和Hd5。

1.3 几个主要的水稻抽穗期相关QTL

1.3.1 Hd1 Yano等[2]利用日本晴和Kasalath杂种F2代的186个植株和850多个分子标记，对影响水稻抽穗期的QTL进行定位，发现2个主效QTLs，即Hd-1和Hd-2；3个微效QTLs，即Hd-3、Hd-4和Hd-5。其中，主效位点Hd-1位于第6染色体中部，RFLP标记P130和R1679之间，可解释水稻抽穗期67%的表型变异，并与C235共分离。Hd1也是水稻最早通过图位克隆的一个QTL和抽穗期控制基因。

Hd1与水稻中的主效感光基因Se-1是等位的，它也是拟南芥中CO基因的同源基因，但与拟南芥中CO基因不同的是，短日照时其略微促进水稻扬花，长日照时则抑制开花。在拟南芥中，长日照时CO基因催化拟南芥开花。迄今为止，人们还不了解为什么在单子叶短日照植物和双子叶长日照植物中虽然控制开花的基因是同源的，但它们对各自所属植物的作用却是相反的。

1.3.2 Ehd1 Doi等[9]定位并克隆了Ehd1基因。Ehd1基因源自非洲栽培稻（Oryza glaberrima Steud.），位于水稻第10染色体上，在短日照条件下独立于Hd1促进水稻提早抽穗，但是在长日照条件下对水稻的抽穗没有影响，与影响基本营养生长性的显性早熟基因Ef-1等位。Ehd1短日照下促进水稻提早抽穗是通过诱导FT-like基因的表达来实现的，其与水稻中未知的组蛋白激酶形成双组分信号级联传递通路，调控水稻的开花。有研究表明，开花期基因和植物株型也有关联。Hd1和Ehd基因能够使穗部一次枝梗的数目降低，从而减少穗粒数，而且该影响同水稻抽穗期的调控没有关系。试验结果表明，在含有Hd1和（或）Ehd1的水稻由营养生长向生殖生长转换期的叶片当中，2个成花素基因——Hd3a和RFT1表达量上升，同时使穗发育时顶端分生组织中类Terminal Flower 1基因上调、穗形成相关基因的提前表达。因此，Hd1和Ehd1应该是通过调控叶片中成花素基因的表达来影响水稻穗的发育，进而影响水稻产量[9-15]。

在拟南芥中到目前为止没有发现与Ehd1的同源基因，这说明水稻中可能存在一条其所特有的控制开花时间的信号通路。

1.3.3 Ghd7 薛为亚[16]定位并克隆了Ghd7（Grain height date-7）基因。这是一个能同时控制水稻每穗粒数、株高和抽穗期3个性状的主效QTL，其位于水稻的第7染色体上，是主效感光基因E1的等位基因。在研究中，利用珍籼97和明恢63构建的F2∶3和重组自交系群体（RIL），Ghd7定位于水稻第7染色体上标记R1440和C1023之间，进一步精细定位到RM5436和RM2256之间的79 kb的区间。

野生型Ghd7的等位基因可使抽穗期（开花）大大延迟，株高和每穗粒数显著增加。在武汉地区夏天的条件下，含有野生型Ghd7等位基因的近等基因系较轮回亲本珍汕97抽穗晚23 d，株高增加了30 cm，穗粒数增加1倍，且茎秆粗壮抗倒，单株产量可提高50%，近等基因系间同时还伴随着一系列性状的变化。将野生型Ghd7等位基因通过转基因方法转移到一些小穗、早抽穗品种中，可使这些品种的每穗粒数成倍增加，同时伴随植株增高，抽穗期延迟。研究人员发现，Ghd7基因编码的蛋白质为一含CCT结构域蛋白家族成员，其表达和功能受光周期调控。该蛋白不仅参与了开花的调控，而且对植株的生长、分化及生物学产量有普遍的促进效应。在长日照条件下，该基因的表达增强，从而推迟抽穗，植株增高，穗子变大，穗粒数增多。

1.4 水稻抽穗期QTL的互作

通过构建同时含有不同QTL的近等基因系，使研究QTL之间的相互作用成为可能。前述Yano等[2]在进行日本晴/Kasalath的F2群体定位QTL时，在使用双因素方差分析检测QTL互作的时候发现Hd1和Hd2之间存在明显的互作（P

1.5 水稻抽穗期QTL与环境的互作

生物体内在基因同外在环境之间的相互作用，导致了生物最终性状的差异较大。水稻抽穗期受环境的影响较大，进行多年多点多环境下的试验不但可以更多地发掘影响水稻抽穗期的QTL，还可以研究其与环境互作的效应。Hayama等[17]在多个地点检测到了10个抽穗期的QTL。

Li等[18]对种植在不同地点的群体进行检测，发现了20个主效QTL，平均有1～3个QTL在相同的环境条件下被检测到。研究发现检测到的同一个QTL在不同的环境下效应不同，有些甚至是相反的。这些说明水稻抽穗期明显受到环境的影响。王韵等[19]构建了以粳稻Lemont以及籼稻特青为亲本的双向回交导入系，夏季在北京、冬季在海南这两种不同的环境下分别定位到影响水稻抽穗期的16个主效QTL。在研究其环境互作关系时，发现其中受到环境影响的QTL有3个。袁爱平等[20]以中156为轮回亲本、谷梅2号为供体亲本，构建了重组自交系（RIL）群体，并以该群体为研究对象作遗传连锁图。在环境因子方面，以夏季在本地种植为一个环境影响因子，以冬季海南加代为另一个不同的环境影响因子来定位水稻抽穗期的QTL，有5个抽穗期QTL与数对加加上位性互作位点被扫描到。李仕贵等[21]的研究表明，一个籼粳交的DH群体[京系17（JX17）/窄叶青8号（ZYQ8）]，在构建起分子连锁图谱后，利用5个不同的环境来研究生育期QTL，结果在不同环境中扫描到2个一样的QTL，除此之外还有2个QTL被检出，但在环境中不重复。5个不同环境中没有发现1个共同影响生育期的QTL。这进一步说明了数量性状的表达同环境之间联系紧密。Bao等[22]在杭州和海南两地利用同一DH群体研究抽穂期相关QTL，发现在两个环境中重复检测到的QTL只有qHD-1-1和qHD-1-2。

1.6 水稻抽穗期基因的克隆

Yano等[2]在检测出Hd1后，在世界上首次通过图位克隆法将其分离，证明该基因含有2个外显子，编码1个具有CCT（CONSTANS，CO-LIKE，TIMINGOF-CAB1）结构域的B-box锌指蛋白。进一步研究发现，Hd1在感光不同品种中的等位基因核苷酸序列存在差异，主要表现在：①等位基因序列的碱基数；②基因转录产物片段大小；③基因表达产物的基本氨基酸基序（RRHQR）的存在与否。这些差异均位于表达产物的锌指结构域[23]。通过对转基因水稻植株的研究表明，Hd1可能具有两种不同的功能：短日照时促使水稻抽穗，而长日照时则对水稻的抽穗有抑制作用[24]。而在拟南芥中，与水稻不同的是，CO基因只在长日照时促使拟南芥开花，而在短日照下不影响开花。Izawa等[25]通过候选基因法得到的SE5是首次在水稻中克隆的控制水稻抽穗期基因。该基因可翻译得到血红素加氧酶，并与光敏色素中生色团的合成有关。通过进行序列分析，发现该基因在水稻的基因组中为单拷贝形式存在，其ORF编码的蛋白含有289个氨基酸。Takahashi等[26]用日本晴和Kasalath构建的一个高世代的回交群体最终克隆了Hd6。Hd6的翻译产物是蛋白激酶CK2上的一个亚基，在玉米和拟南芥中发现的CK2a基因同Hd6高度同源。在长日照条件下Kasalath中Hd6的等位基因会使水稻在长日照下延迟抽穗，而Hd6在Nipponbare中的等位基因基本对水稻抽穗没有影响。研究发现这是因为Nipponbare中的等位基因中含有一个导致翻译提前终止的密码子TAG，从而使该基因丧失功能。Kojima等将Hd3a精细定位在一个约20 kb的区域内。Hd3a在序列上有70%与FT相同或相似，而与TFL1相比则只有50%。TFL1与FT具有序列相似性，它们在拟南芥中控制花序组织的形成，但抑制花的转变。Hd3a的过量表达可以让水稻提早抽穗，而在拟南芥中FT的过量表达也使开花提前。

2 水稻抽穗期基因的调控网络

在短日照条件下，Hd1蛋白激活成花素基因Hd3a的表达，所以，在进化上保守的OsGI-Hd1-Hd3a通路促进了水稻的抽穗。Ehd1是一个B类型的响应调控因子，它在短日照条件下同样诱导Hd1的表达。Ehd1的表达由早上的蓝光激活，而这同时又是由OsGI所控制的。Ehd2是一个同玉米的Indeterminate 1直系同源的C2H2锌指蛋白，在短日照条件下OsMADS51同样也激活Ehd1。

在长日照条件下，Hd1的功能就转变为抑制Hd3a的表达，这个过程是由在长日照下同时发生的时钟调控的Hd1表达和成花素介导的光信号传导所共同诱导的。Hd6 CK2α增强了阻遏子的活性。Ghd7是一个CCT基序蛋白，长日照下抑制Ehd1的表达，从而延迟开花。Ghd7的表达是由长日照下清晨的红光信号通路所诱导的。尽管长日照可延迟水稻开花，但是在水稻中同样存在长日照下促进开花的特殊途径。OsMADS50激活Ehd1的表达，然后Ehd1激活RFT1。RFT1则是一种长日照下特异的开花素。

水稻短日照条件下开花的自然变异同Hd3a表达水平的变异是密切相关的，而Hd3a表达水平的变异是由Hd1的等位变异、Hd3a启动子亚型和Ehd1表达水平所共同决定的。Ghd7有助于水稻抽穗期的变异和种植区域的改变[27]。

3 抽穗期基因在水稻遗传育种中的应用和展望

笔者对将水稻抽穗期基因应用于育种实践进行了尝试。通过分子标记辅助育种，将Ghd7这个水稻抽穗期相关基因在早稻鄂早18中的等位基因转入扬稻6号遗传背景当中，经过回交和自交，共得到21个农艺性状同扬稻6号相似的株系。同扬稻6号相比，其中有1个株系的产量显著增加，其播始历期提前12 d；另外还有2个株系的产量没有显著差异，其播始历期分别提前了10 d和8 d。这说明在育种实践过程中，通过置换Ghd7不同的等位基因，完全有可能得到抽穗期缩短，但产量不下降的品系。

中国科学院遗传和发育生物学研究所林少扬领导的研究小组，通过将国际水稻研究所选育品种中的Hd1基因导入到越光品种中，新育成的越光品种Koshihikari H3号的种植区域由原越光品种的北纬35.0°～37.5°，扩大到了最南可种植到越南南部（北纬10°），且其产量增产30%。同时，他们还通过导入早熟基因QTS14，改良了越光品种的抽穗期。

基因的发掘和定位最终必须应用到实践中才能体现其价值。水稻抽穗期基因育种实践中的应用，可以使新品种对不同生态环境的适应性更广，对光热的利用率更高。水稻品种生育期的改变，可以使不同种植区域和种植季节的水稻资源种质的交流更加容易，为种质的创新提供了一条新的途径。

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分子生物学进展范文第3篇

【关键词】 子宫腺肌病;血管生成;免疫

Abstract:Adenomyosis (AM) is the common disease in department of gynaecology. In clinical aspect， it has the characteristics of implantation，recurrence and invasive growth of endometrial tissues which are similar to biological behaviors of malignant tumors. However， their mechanisms have not been well-clarified yet. The pathogenesis of human adenomyosis might be correlated with the factors of vascular formation， immune， apoptosis， neurophysin receptor and heredity

Key words:adenomyosis(AM);vascular formation; immune

子宫腺肌病(adenomyosis)是指具有生长功能的子宫内膜腺体和间质在多种致病因素的作用下侵入子宫肌层而引起的以经量过多、经期延长、继发性痛经渐进性加重为主要临床表现的良性病变。该病首次由Frank命名，为良性疾病，但在生物学行为上具有粘附、侵袭、转移等许多类似恶性肿瘤之处。近年来，随着分子生物学和现代诊断技术的发展，许多学者对本病的发病机制进行了深入的研究，提出了许多相关因素。现就近年来有关本病发病机制的分子生物学研究概况综述如下:

1 血管生成与子宫腺肌病的相关性

近年来血管因子在细胞的增生、迁移发生过程中的重要意义受到学术界的重视。研究表明，血管生成可能在子宫腺肌病发病过程中起重要作用[1]。Han[2-3]用免疫组化染色发现子宫腺肌病的子宫内膜和肌层的血管生成活性显著升高。Hirotaka[3]通过宫腔镜检查发现近一半的子宫腺肌病内膜有异常血管形成。某些血管生成因子活性增高或是抑制因子活性降低，或两者平衡失调，经过一系列过程形成新生血管，其中至少包括微血管基底膜和细胞外基质的降解，血管内皮细胞迁徙及增殖分裂，新的原始血管分化成熟，最后形成新的毛细血管。以上过程受到多因素的调节，如血管生成因子、细胞因子、整合素家族和其他黏附分子、成纤维生长因子、蛋白水解酶、透明质酸酶及小分子物质等，其中血管生成因子家族在血管生成中起着非常重要的作用，该家族包括血管内皮生长因子(VEGF)、血小板来源的内皮细胞生长因子(PD-ECGF)、巨噬细胞移动抑制因子(MIF)、肿瘤坏死因子(TNF)等，而VEGF是最为关键的因素，其他因子最终都是通过它而发挥调节血管形成作用。

VEGF通过增加血管通透性，改变血管细胞基因表达，促进血管内皮细胞的有丝分裂等途径导致新生血管形成，成为目前公认的最关键的促血管形成因子，是参与调控血管生成的最重要的血管生长因子，它在组织中的表达反映了该组织的血管生成活性。

2 免疫与子宫腺肌病的相关性

免疫系统是机体的一个重要功能系统，担负着免疫防御、免疫监视与免疫自稳的功能，但免疫系统功能失调可引发或促进疾病。近年国外有研究表明，子宫腺肌病患者的细胞免疫和体液免疫均增强，免疫功能失调在子宫肌腺病的发病中可能起一定的作用[4]。

2.1 细胞免疫

(1)免疫细胞：包括T细胞、B细胞、单核- 吞噬细胞、NK细胞等。正常的子宫内膜间质中具有一定数量的免疫细胞，约占子宫内膜间质细胞的10%～15%，主要成分为T细胞与巨噬细胞，免疫细胞数量及功能的异常与子宫腺肌病的发生发展密切相关。Propst 等[5]用免疫组化染色证实子宫腺肌病组织确实表达巨噬细胞单克隆刺激因子(GM – CSF)，且GM - CSF 配体的表达在子宫腺肌病组织腺上皮比在位内膜明显增加，尤其在月经周期的分泌期更明显。表明子宫腺肌病腺上皮产生的GM- CSF 配体水平上调，可能在子宫腺肌病活化的巨噬细胞水平的增加上起作用。

(2)细胞因子：细胞因子( cytokine， CK)是指由免疫细胞和某些非免疫细胞(如血管内皮细胞、表皮细胞、成纤维细胞)经刺激而合成、分泌的一类小分子蛋白质，主要调节免疫应答、参与免疫细胞分化发育、介导炎症反应、刺激造血功能并参与组织修复等。免疫细胞数量及功能的异常，导致其分泌的细胞因子发生变化，而细胞因子的变化，又可影响局部一些生长因子的活性，从而引发疾病。

ENA-78属于趋化性细胞因子超家族，主要来源为活化的巨噬细胞，对中性粒细胞有特异性趋化作用。有研究显示，子宫腺肌病患者体内存在着一系列的免疫反应，包括细胞表面抗原表达增强、巨噬细胞活化及免疫球蛋白和补体成分的沉积，激活的免疫细胞分泌不同的细胞因子或生长因子，如IL-1、TNF、IFN-γ等，形成复杂的细胞因子网络， ENA-78是其中一个重要环节，有学者报道在子宫内膜上皮细胞产生ENA-78和IL-8可增加IL-1、TNF、IFN -γ的量[6]。

基质金属蛋白酶(MMPS)是一类降解细胞外基质的酶，主要参与细胞外基质的重建，在很多生理和病理过程中发挥作用。Qiu F等[7]于2006年研究认为，AM异位内膜组MMP-2的表达显著高于在位内膜组，提示MMP-2的过度表达使内膜的侵袭力增强，异位内膜组织能降解包括基底膜在内的ECM成分，破坏了阻止子宫内膜侵入的“天然屏障”，为AM异位病灶的形成提供了条件。

E-cadherin属粘附因子家族，其功能主要是调节细胞与细胞之间的黏附反应，对维持组织结构形态起重要作用。有学者研究发现，在月经周期的各个阶段，子宫内膜中E-cadherin都有表达，而在分泌期明显高于增殖期，主要在上皮细胞表达。子宫腺肌病是雌激素依赖性疾病，子宫内膜分泌雌二醇、孕酮能力增强或其受体表达能力增加，使局部激素水平上升，从而导致E-cadherin表达增强。在妊娠、流产等因素作用下，子宫内膜、子宫内膜—子宫肌层连接区、子宫肌层受到损伤，而高表达E-cadherin的子宫内膜腺上皮细胞有较强的黏附力，在其与子宫内膜接触后，黏附并在子宫肌层生长，形成异位的子宫内膜，发生子宫腺肌病，这也解释了肌层中的异位内膜与宫腔表面的子宫内膜有直接通道相连的病理表现。我们认为E-cadherin在子宫腺肌病的发生、发展过程中发挥了一定作用。

(3)人类白细胞抗原( human leucocyte antigen，HLA)是人类主要组织相容性抗原，由抗原呈递细胞使抗原内在化并降解、加工抗原，然后作为免疫原复合物释放至细胞表面。HLA-DR(主要组织相容性复合物- Ⅱ型抗原(MHC - Ⅱ))是经典的HLA基因之一， 其被巨噬细胞识别，进而激活T细胞并刺激B细胞产生抗体，研究结果[8]显示子宫腺肌病的在位和异位内膜腺上皮细胞中HLA-DR 抗原的表达比正常子宫内膜明显增高， HLA-DR 优先分布于子宫腺肌瘤的腺上皮细胞，且分泌期高于增殖期。HLA-DR抗原表达升高引起抗原传递以及其后的免疫反应异常可能是子宫腺肌病发病的原因之一。

2.2 体液免疫

在子宫腺肌病患者的外周血中存在自身抗体，如磷脂次黄嘌呤IgG、磷脂酰甘油IgG和磷脂酰丝氨酸IgG的增高，在切除子宫或使用达那唑治疗后，这些抗体明显下降，说明了与自身免疫性疾病和反复流产有关的抗磷脂抗体的存在，也预示了该病患者常常伴发不孕和体外受精成功率低。同时，相关研究报道补体系统通过沉积C3和C4也参与子宫腺肌病的免疫调节。

3 细胞凋亡与子宫腺肌病的相关性

细胞凋亡又称程序性死亡(PCD)，指有核细胞在凋亡刺激信号的作用下，通过启动细胞内死亡机制，经过一系列信号传导途径，最终发生细胞程序性变性和坏死的主动死亡过程，是受高度调节的生理过程，它与细胞有丝分裂相互协调，共同调控胚胎发育、形态发生、正常组织的更新，同时消除多余、衰老和受损伤的细胞，以维持机体内环境的稳定[9]。目前， 已经认识到， 细胞凋亡不仅参与了胚胎发生、组织塑形、造血调控、发育、生殖、老化、免疫等生理过程， 而且与病毒感染、增殖性疾病、肿瘤等多种疾病的发生及治疗有关。子宫腺肌病是一种增殖性疾病，因此它的发生可能与凋亡调控基因有关。

Survivin 基因：Survivin (生存素)作为凋亡抑制蛋白( inhibitor of apop tosisp rotein， IAP)家族中的新成员， 越来越受到学者们的重视。Survivin 位于17q25染色体上，与细胞分裂、增生有关，是目前发现的最强凋亡抑制基因，是通过直接抑制凋亡通路下游的caspase - 3 (半胱氨酸天冬氨酰蛋白酶- 3 )和caspase - 7而发挥抗凋亡作用[10]。Survivin主要分布于胚胎及分化不成熟的组织中，在正常成人分化成熟组织一般不表达[11]。生存素高表达时能促进细胞增殖，参与调节细胞的有丝分裂，并能对抗各种凋亡诱导因子如IL-3、TNF-α、Bax、Fas和某些抗癌药物及放射线等的作用，可调节细胞周期，并可参与血管生成，而一些细胞因子如血管内皮生长因子(VEGF)还可以促进生存素再表达[12]。汤淼等[13]采用免疫组化抗生物素蛋白-过氧化物酶染色法(SP法)检测Survivin在AM (子宫腺肌病)中的表达发现: 腺肌病中异位内膜生存素高表达，细胞凋亡抑制作用增强，增生增加，使异位内膜细胞存活期延长，细胞死亡与增生失衡，过度的增生使增生性疾病发生。由此推测，生存素引起的凋亡抑制可能是腺肌病发生的一个因素。

4 激素、受体蛋白与子宫腺肌病的相关性

子宫腺肌病通常被认为是一种雌激素依赖性疾病， 多见于育龄期妇女，绝经后异位的内膜组织逐渐萎缩被吸收，如使用雌激素替代疗法可使原病变复发，其异位内膜也随卵巢分泌的甾体激素周期性变化而改变，均提示本病与雌激素水平相关。目前雌激素在子宫腺肌病发生发展中的重要作用已经得到公认。

Noel JC[14]等发现子宫内膜异位症腺体、间质及肌层均有PR (孕激素受体)及ER (雌激素受体)的表达，且主要集中在异位病灶，在月经周期的各个阶段均为PR>ER，除直肠阴道异位病灶外(增生期PR及ER的表达水平高于分泌期)，其他部位异位病灶无明显周期性变化。还有学者发现异位病灶本身还能分泌雌激素，因异位内膜中雌激素合成酶的含量增加，使组织中的雌激素水平异常增高所致，这些酶包括芳香化酶细胞色素P450、17p羟类固醇脱氢酶2型、硫酸雌酮脂酶。异位间质细胞芳香化酶高表达和雌激素浓度增加，促进环氧合酶- 2 (COX - 2)活性，增加前列腺素PGE2 生成[15]。反过来， PGE2通过增强异位内膜芳香化酶活性，进一步促进雌激素生成，如此芳香化酶- 雌激素- 前列腺素在子宫内膜异位组织内形成正反馈调节循环。动物实验中发现子宫腺肌病的小鼠血清中有高水平的催乳素，子宫催乳素受体表达也增加;研究还发现子宫腺肌病异位子宫内膜腺上皮绒毛膜促性腺激素、黄体生成素的受体基因mRNA 和受体蛋白的表达明显高于在位子宫内膜，而间质细胞的表达无明显差异，提示子宫内膜腺上皮绒毛膜促性腺激素、黄体生成素受体表达水平的升高与子宫腺肌病的发生有关。

5 遗传基因与子宫腺肌病的相关性

Patois等[16]发现异位子宫内膜间质细胞可见染色体(7q) (q21.2. q31.2)部位缺失。Zong 等[17]发现HLA - DQA1 0301 和0401 等位基因与子宫腺肌病和子宫内膜异位症均有关，两者可能在HLA - DQA1 和HLA - DRB1 等位基因频率上有共同的发病机制。此外，还有众多关于癌基因与子宫腺肌病的研究，p53、MDM2、和p21Waf1都是癌基因蛋白，他们都具有调节细胞周期的能，Anas-tasiaa[18]等的研究发现这些癌基因蛋白在子宫内膜异位症中表达而在子宫腺肌病不表达，p53， MDM2，和p21Waf1癌基因蛋白的表达表明了这些癌基因蛋白在调节子宫内膜异位症的细胞生长中起作用，但是在子宫腺肌病中没有调节作用。近年研究还发现，氧自由基代谢失衡可引起组织细胞发生破坏性的反应，与子宫腺肌病的发生有一定的相关性。同时，多次妊娠分娩及宫腔操作均可造成子宫内膜和浅肌层的损坏，有利于基底细胞增生并侵入子宫肌层。

综上所述，子宫腺肌病虽为良性病变，但具有恶性肿瘤远处转移、种植和生长的恶性生物学行为，探讨本病的发生机制有利于临床选方用药及新药的研发，提高本病的治愈率，减少远期复发率。

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分子生物学进展范文第4篇

关键词姜黄素；抗癌；分子通路

姜黄素(Curcumin)是一种植物多酚，来源于姜黄、郁金、莪术、石菖蒲等的根茎，化学结构为C21H20O6 ，分子量368．37。姜黄素可以抑制多种肿瘤细胞系的生长，预防化学性和放射性诱导的啮齿类动物肺癌、食道癌、胃癌、肝癌、大肠癌、胰腺癌和乳腺癌等多种癌瘤的形成，美国国立肿瘤研究所已将其列为第三代癌化学预防药[1],研究表明,姜黄素可明显抑制MCF-7人乳腺癌细胞[2] 、Ehrlich腹水瘤细胞ISCC一25[3]、人口腔鳞状细胞癌细胞[4]、人结肠癌细胞Colo320[5]、UMUC人膀胱癌细胞[6]等多种肿瘤细胞的增殖。

1985年，KUTTAN等[7]首次报道了姜黄素具有潜在的抗肿瘤活性。本文对近年来姜黄素抗肿瘤作用的分子生物学机制研究进展作一介绍。

1抑制肿瘤血管形成

血管生成是肿瘤发生发展的重要因素，并为肿瘤细胞进入循环转移、扩散提供便利。浙江中医药大学分子医

学研究所[8]研究发现，姜黄素具有抗血管生成作用，可明显抑制牛内皮细胞的增殖迁移，说明姜黄素是一种特异性血管生成抑制剂。Shao等[9]的研究也表明，姜黄素可抑制MDA-MB-231人类乳腺癌细胞的两种主要的血管形成因子：血管内皮生长因子(VEGF)和成纤维生长因子(bFGF)的转录。另有研究[10]表明，不同器官发生的肿瘤遗传学

变化涉及不同的基因，而姜黄素对多种肿瘤均有抑制作用，推测抑制血管形成可能是其抗癌机制之一。

2上调caspases蛋白酶

胱冬蛋白酶属于ICE/CED3蛋白酶家族成员，目前发现至少有14种之多，分别命名为casepases1-casepases14。与细胞凋亡密切相关，它是通过级联反应，最终激活核酸内切酶来实现的。姜黄素可呈时间及剂量依赖性抑制Raji细胞增殖，可显著促进Raji细胞凋亡；Western检测表明，在25umol(IC50)作用24小时，Raji细胞与对照组相比，胱冬蛋白酶8和9的表达明显增高，提示胱冬蛋白酶8和9在Raji细胞增殖和凋亡中起重要的作用。说明姜黄素诱导Raji细胞死亡受体Fas的表达增强，激活了caspase-8，从而启动caspase级联发应，使线粒体下游caspase-9效应酶激活，最终诱导细胞凋亡[11]。

3抑制NF-κB

姜黄素可能是通过特定的信号途径来抑制特定刺激物诱导细胞基质分泌的。santibane等[12]报道姜黄素通过Ras/MAPK信号途径，抑制由TGF-β刺激的鼠角化细胞MMP-9的分泌。由NF-κB调节的基因可抑制凋亡，诱导增生并介导炎症、血管生成和肿瘤转移。Shishodia等[13]发现人类非小细胞肺癌细胞事先用姜黄素处理，可抑制由烟草诱导的NF-κB的激活，同时抑制NF-κB调控的周期蛋白D、环氧合酶-2和MMP-9的表达.Aggarwal等[14]发现姜黄素可以通过抑制IKK介导的NF-κB激活和NF-κB调节的细胞生长和增殖的基因，如Bcl-2、周期蛋白D1、IL-6、环氧合酶-2

和MMP-9的表达而诱导头颈部鳞癌细胞的凋亡。另姜黄素和顺铂联合应用时可协同减少卵巢癌细胞中自体同源的细

胞因子IL-6的产生[15]。

4诱导细胞周期停滞

细胞周期与细胞癌变不是相互独立的事件，细胞周期的失控在肿瘤发病中处于极其重要的环节。在姜黄素处理的不同肿瘤细胞中可观察到不一致的细胞周期阻滞作用。Holy等[16]报道姜黄素处理人乳腺癌MCF-7细胞24～48h，细胞出现M期停滞，48h之后离开M期，细胞形成多个微核而不是正常的子核，作者认为姜黄素引起G2/M停滞和这种细胞核的异常装配有关。Squires等[17]报道姜黄素通过对S/G2/M细胞周期的影响而抑制HBL100和MDA－MB－468人乳腺癌细胞的增殖。车艺[18]等报道姜黄素可抑制急性髓性白血病细胞(HL-60)细胞的生长，其抑瘤率与药物浓度和作用时间呈依赖关系；姜黄素还能干扰细胞周期进程，诱导HL-60细胞凋亡，其机制可能与凋亡因子调控G1/S和G2/M期检测点功能有关。还有研究[19]表明，姜黄素还可明显抑制人卵巢癌细胞株3AO的生长，并将肿瘤细胞聚集在S期和G2/M期，还可诱导细胞凋亡，γ-干扰素与姜黄素联用后，上述作用明显增强。上述研究表明，姜黄素对不同组织的癌细胞周期的调控可能基于不同的作用机制，这些机制的研究有待进一步深入。

5调节Bcl-2家族相关基因蛋白表达

Bc1-2家族蛋白是在细胞凋亡过程中起关键性作用的一类蛋白质。线粒体上，Bcl-2家族蛋白通过与其他凋亡蛋白的协同作用，调控线粒体结构与功能的稳定性，发挥着细胞凋亡“主开关”的作用。Bcl-2家族包括两类蛋白质：一类是抗凋亡蛋白，另一类是促凋亡蛋白。姜黄素作用于初治AML患者原代细胞时，可使抗凋亡蛋白Mc1-1下调，促凋亡蛋白Bax、Bak上调,证明了姜黄素可诱导初治AML患者原代细胞的凋亡，并发现姜黄素诱导白血病细胞凋亡的机制之一是调节Bcl-2家族成员Mc1-1、Bax、Bak的表达，进一步证实各成员之间存在复杂的相互关系[20]。

6姜黄素抗肿瘤作用的展望

姜黄素作为姜黄的有效成分，对机体各系统作用广泛。随着姜黄素多种功效的开发，其药理作用机制的研究也渐进成熟，并已深入至细胞和分子水平。多靶点、多途径及双向调节作用是中药治疗疾病的亮点，姜黄素作为中药的提取成分，其药理作用机制复杂,姜黄素对同一作用途径在不同的靶器官上所起的效果是否一样，是否还存在与某些中药类似的对机体的双重调节作用，目前尚未十分明确,本文介绍了姜黄的抗癌作用及可能的机制,这些研究方法与思路是很有价值的，值得借鉴，根据国外文献资料及实验室的研究进展，在癌化学预防用药的领域可能更有广大前景。有理由相信，随着人们对姜黄素诱导肿瘤凋亡作用机制的不断深入探索和认识，姜黄素有望应用于人类的癌症治疗及化学预防，造福于人类。

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分子生物学进展范文第5篇

视网膜母细胞瘤( retinoblastoma，RB)是婴幼儿最常见的一种眼内恶性肿瘤， 不仅严重影响患儿的视力，更危及生命。随着生物学技术的迅猛发展，RB的生物学研究已取得一些突破，探讨RB的发病机制对抑制肿瘤的生长和转移，提高患儿的生存率，具有重要的临床意义。现将视网膜母细胞瘤发病机制的研究进展综述如下。

【关键词】 视网膜母细胞瘤;基因突变；p53；鼠双微粒体2;Rb蛋白

Abstract　Retinoblastoma is a common pediatric eye malignant tumor， it not only seriously affects childrens eyesight， but also endangers their lives. With the rapid development of biological technology， some breakthroughs have been made in retinoblastoma biological research. It has an important clinical significance to explore the pathogenesis of retinoblastoma in order to inhibit tumor growth and metastasis and improve the survival rate of children. Now the pathogenesis of retinoblastoma research is summarized.

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KEYWORDS: retinoblastoma; mutation; p53; MDM2; pRb

0　引言

视网膜母细胞瘤(retinoblastoma，RB)是发生于婴幼儿时期最为常见的眼内恶性肿瘤[1]，出现首个体征的平均年龄为生后7mo(双侧发病病例)和24mo(单侧发病病例)[2]，严重危害着患儿的视力和生命，已经受到医学界的广泛关注。我国每年新病例约有1000人，占全世界每年新病例的20%。其中30%～40%的病例属于遗传型，符合常染色体不完全显性遗传，外显率约90%；60%～70%的病例属于非遗传型。遗传型是由生殖细胞突变引起，变异存在于每一个体细胞中；非遗传型，基因突变仅发生在视网膜细胞。因此，遗传型RB通常为双侧、或单眼多发性；非遗传型则以单侧、散发型多见。

RB是人类特有的一种视网膜肿瘤，对其成因学者们提出了许多假说:1971年，Knudson[3]的二次突变假说认为RB需要经历某个基因的两次突变才能发生;Benedict等[4]在1983年提出类似Knudson的假说；同年Cavenee证实了两个等位基因的失活致RB发生，该基因位于13q14位点，编码pRb蛋白，靠近脂酶D的编码区，命名为Rb1基因。pRb在细胞的增殖和分化中起重要作用，决定细胞是否进入S期[5]。Rb1基因启动子包含多个转录因子的结合位点(RBF1， Sp1， ATF和E2F)[6]，遗传型Rb在这些位点上发生突变，造成转录调节因子无法结合，降低了转录活性[7]，导致细胞内pRb功能低下或缺失，细胞的正常周期被打破，表现出细胞快速生长形成肿瘤。

1　RB基因突变

1970年代，Knudson[3]首次提出视网膜母细胞瘤发生的“二次突变学说”，即一个正常的视网膜母细胞瘤变成肿瘤细胞需发生2次突变。随机发生的2次突变可使RB基因中正常的等位基因失活。当两个等位基因均发生突变，由体细胞的杂合子型变成了纯合子状态，细胞将失去正常RB蛋白功能，细胞分化失去控制，从而形成肿瘤。1980年代，对RB基因的位置和作用方式有了基本了解。多位学者对RB肿瘤细胞内RB基因及产物进行详细分析[8，9]：（1）在DNA分子水平，大约15%～30%的RB肿瘤显示RB基因结构异常，主要限于显示大的缺失、易位、重组以及影响限制性酶切位点的点突变;(2)在mDNA表达水平，更多的RB肿瘤表现出低于正常胎儿视网膜或分子量大小异常。RB的mDNA异常被认为是由于不同的RB基因点突变对mDNA稳定性转录及剪接影响所致;(3)在蛋白质水平，绝大多数RB或缺失RB蛋白或仅表达少量的或分子量异常的RB蛋白。RB基因突变的类型：（1）大片段缺失[811]：即大片段(全部或部分)RB基因缺失，缺失断裂点可出现于整个RB基因范围内(外显子13～17区域内);(2)在基因编码序列中缺失或插入几个碱基，引起阅读框架移位[1214]。（3）点突变:按其性质可分为2类:错义突变和无能突变。据文献统计，遗传型患者中，仅25%有阳性家族史，多数RB患者为新发生的生殖细胞突变。这说明RB发病过程除了基因突变外可能有其他机制的参与。

2　癌基因、抑癌基因论

近年来，对RB中一些癌基因和抗癌基因的研究开始引起人们的重视。越来越多的研究表明，视网膜母细胞瘤的发生、发展是一个复杂的过程，有多个癌基因和抑癌基因的异常改变，其中MDM2基因的扩增或过表达及p53基因突变有着举足轻重的作用。我们着重对P53及与其可能相关的癌基因MDM2做一综述。p53为一公认的抗癌基因，50%以上的肿瘤组织中可检测到它的突变。肿瘤抑制基因p53位于人类17号染色体短臂17P13.1上，其编码产物位于细胞核，是一种分子量约为53KD的含磷蛋白，可分为野生型和突变型两种。正常细胞所产生的P53蛋白（野生型）很少，而且在细胞中易水解，半衰期为20min左右，用常规免疫组化方法难以检出[15]。突变型p53基因由野生型突变产生，失去抑癌基因活性，可导致正常细胞恶性转化、肿瘤发生[1618]。因其多积聚在细胞核内，稳定性增加，半衰期延长，故可通过免疫组织化学染色检测[17]。在正常细胞中，p53信号通路主要调节细胞损伤后反应(修复或凋亡)[19]。研究发现[2023]，RB组织中有高水平的突变型p53基因蛋白表达，提示p53基因突变与RB发生关系密切。p53基因突变与P53蛋白过度表达间的高度一致性己经被证实[24]。

MDM2是一种癌基因，其主要的功能是与野生型或突变型P53蛋白的相互作用[25]。野生型p53基因诱导MDM2转录增强，致使MDM2蛋白水平升高；反过来，MDM2蛋白与P53结合形成复合物，促使P53蛋白降解，抑制其功能的发挥，二者构成了负反馈调节环。通过这种调节，二者在细胞内能处于平衡状态，这即利于DNA损伤后的修复，同时又防止修复后细胞生长受阻[26]。研究表明：MDM2P53负反馈调节环异常可导致细胞中抑癌基因p53功能失活，与多种肿瘤的发生发展密切相关[27] 。MDM2(鼠双微粒体2)癌基因定位于12q13 14，多项实验证实了该基因能使体外细胞发生转化并具有动物成瘤性[28，29]。

MDM2还可通过P53非依赖性方式在肿瘤的发生、发展中起作用。最近新的研究表明MDM2和P53的调节通路有新的酶化途径参与[30]，这表明两者之间的作用不是单一途径。

3　其他观点

Rb基因编码的Rb蛋白（pRb）是一种具有广泛生物学意义的转录调节因子，为具有DNA结合能力的核磷酸化蛋白，主要参与细胞周期的调节，对细胞生长起负调控作用，它是调节细胞增殖信号通路的中心成分。近期研究认为，pRb与RB的发生密切相关。

pRb作用于肿瘤的发生、发展可能是通过两种机制:(1)细胞周期调控作用，pRb及其相关蛋白是决定细胞分裂增殖还是休止、分化的重要分子[31]。pRb的功能受磷酸化状态影响，pRb以非磷酸化的活性形式与转录因子E2F结合而抑制其活性，阻止细胞从G1期进入S期[32]，抑制细胞增殖，而pRb的磷酸化可使其失活。(2)诱导细胞凋亡，通过p53依赖和p53非依赖的细胞凋亡途径，诱导细胞凋亡[33]。有研究表明[3436]：pRb功能异常导致中心体和非整倍体的扩增。这就意味着pRb与中心体扩增和染色体稳定性有关。最近研究发现：肿瘤的发生开始于干细胞的表观遗传变异，这就意味着基因表达的后天性缺失（非突变性的）比突变更常见。所以就有人提出质疑“二次基因突变论”的合理性。

4　展望

众所周知，肿瘤的发生和发展是一个复杂的过程，有很多影响因素，包括癌基因的激活、抗癌基因的失活、凋亡机制的异常及其他因子的改变。肿瘤细胞既是分化紊乱的产物又是增殖失控的产物。视网膜母细胞瘤亦是如此。目前的研究还没有对RB的发病机制做出较权威的结论，但其分子生物学研究取得了一定进展，我们了解到RB的发生不仅是基因突变那么简单，可能有抑癌基因、癌基因、抗凋亡因子的参与，我们已了解了相当一部分，以后要继续完善研究它们之间的内在关系及相互影响，找出RB发病的主要机制。从分子水平重新认识RB的发生、发展规律，具有明显的理论价值与广泛的应用前景，能为以后基因治疗RB提供科学依据。

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