功能分子影像构建非小细胞肺癌生物适形调强放疗生物靶区研究

肺癌是恶性肿瘤中病死率高的重大疾病之一，75％～80％为非小细胞肺癌（non-small cell carcinoma, NSCLC）,5年生存率仅10％～15％，放疗是其主要的局部治疗手段，靶区构建作为放疗的核心环节，是提高放疗疗效的关键。     

畜禽肌肉和脂肪发育的分子调控机制研究

猪和鸡的生产在我国畜牧生产中占有70%以上的比例，是我国畜牧业的主体。作为动物机体的主要组织，肌肉和脂肪发育机制的研究，直接为我国畜牧业科学生产提供理论支撑。项目研究的总体思路与目标是：在组织、细胞、分子水平，对具有明显不同发育特征的品种、品系间进行系统的比较研究，挖掘不同猪、鸡动物品种、品系，肌肉和脂肪发育的细胞与分子基础，同时筛选出重点研究的遗传与表观遗传学调控途径；组合现代细胞与分子生物学实验研究技术，研究筛选的重要基因作用与信号通路，取得对动物组织发育调控机制的新理论知识。     

再谈prion的中译名，兼论“朊”字

为了能给prion这一外文术语确切的中文译名，学术界多年来进行了广泛的讨论。在2008年4月全国科学技术名词审定委员会组织的生物学三个分支学科（生物化学与分子生物学、细胞生物学和遗传学）的协调会议上，prion的定名仍然是一个热点，观点分歧较大。笔者作为生物学与分子生物学名词审定委员会的委员，在此再次阐述我们的观点，同时，对“朊”字进行申辩。     

泛素介导的蛋白质降解

蛋白质是细胞内极其重要的生物大分子。细胞的许多重要功能,包括酶和激素的功能、运动、运输、免疫反应等都是通过蛋白质来实现的。正是由于其重要性,所以长期以来蛋白质一直是生物化学研究的一个极重要的领域。人们关注蛋白质在细胞内是如何合成的,到目前为止,至少已有5个诺贝尔奖授予了这一领域的研究者。但对于相反的过程,即蛋白质在细胞内是如何降解的,很长一段时期中很少有人关注。而以色列科学家阿龙·切哈诺沃(Aaron Ciechanover)、阿夫拉姆·赫什科(Avram Hershko)和美国科学家欧文·罗斯(Irwin Rose)正是在这方面作出了突破性的贡献,发现了泛素介导的蛋白质降解机制,因而共同获得了2004年诺贝尔化学奖。一、泛素：蛋白质降解的标记者实验证明,标记被降解蛋白质的分子是一个由76个氨基酸残基组成的多肽,最早于1975年从小牛组织中分离得到。因为随后发现在所有真核生物的不同组织中都有它的存在,所以将其称之为泛素(ubiquitin,源于拉丁字ubique,意指到处存在的)。二、ATP：细胞内蛋白质降解的供能者一般而言,生物体内的合成代谢需要提供能量,而分解代谢则释放能量。所以很长一段时期内,人们普遍认为,体内蛋白质的降解是不需要提供能量的。一些蛋白水解酶发挥功能时就是这样,如胰蛋白酶在小肠内将食物中的蛋白质降解成氨基酸。类似地,在溶酶体中对从其外部进入的蛋白质的降解也不需要能量。然而,早在上世纪50年代的实验就已表明,细胞内蛋白质的降解确实需要能量。这个看似自相矛盾的现象,即细胞内蛋白质的降解需要能量而细胞外蛋白质降解不需要附加能量,长期以来使研究者感到迷惑。切哈诺沃、赫什科和罗斯于上世纪70年代后期和80年代早期使用网织红细胞的无细胞系统进行了一系列重要的研究,成功地证明细胞内蛋白质的降解需要以多步骤的反应导致泛素标记被降解的蛋白质。这个过程使细胞以高度的特异性降解不需要的蛋白质,而正是这种精确的调节需要ATP(adenosine triphosphate,腺苷三磷酸)提供能量。三、机制：死亡之吻切哈诺沃和赫什科在1977年开始使用网织红细胞抽提物进行依赖于能量的蛋白质降解研究,发现这种抽提物可以被分为两个组分。两个组分单独存在时都不具有活性,但当两者重新组合时,就启动了依赖ATP的蛋白质降解。1978年,他们报道了其中1个组分的活性成分是一种分子量约为9 000的热稳定的多肽APF-1 (active principle in fraction 1),即后来证明的泛素,并证明APF-1能与各种蛋白质以共价键结合。1980年他们和罗斯共同报道APF-1 可以多个分子同时结合于同一蛋白质,这一现象被称为多泛素化。目前已知,蛋白质的多泛素化是一种控制信号,其导致被标记蛋白质在蛋白酶体中的降解。正是多泛素化的反应对被降解的蛋白质进行了标记,所以将其戏称为“死亡之吻”(kiss of death)。因为泛素在真核生物中普遍存在,所以研究者很快明白泛素介导的蛋白质降解在真核细胞中具有普遍的意义,而且也猜测到ATP形式的能量需要可能对细胞控制降解过程的特异性具有意义。因而进一步的研究就是要鉴定使泛素结合于其靶蛋白的酶系统。在1981年到1983年之间,切哈诺沃、赫什科和罗斯在细胞中发现了3种新的酶——泛素激活酶E1、泛素结合酶E2和泛素连接酶E3,提出了“多步骤泛素标记假说”(见图1)。至今的研究表明,一个典型的哺乳动物细胞含有1个或少数几个不同的E1酶、几十个E2酶和几百个E3酶。细胞能使用泛素系统降解有缺陷或不再需要的蛋白质。实际上,细胞中多至30%新合成的蛋白质因为不能通过细胞严格的质量控制,而由泛素标记转运到蛋白酶体被降解。 步骤①：E1酶催化的依赖ATP供能的泛素(UB)活化; 步骤②：泛素分子转移到E2酶; 步骤③：E3酶识别要降解的靶蛋白(TARGET),E2酶-泛素复合物与靶蛋白结合并使泛素分子标记从E2酶转移到靶蛋白; 步骤④：E3酶释出泛素标记的蛋白质; 步骤⑤：重复步骤④,使靶蛋白与多个泛素结合,即所谓的靶蛋白的多泛素化; 步骤⑥：蛋白酶体识别多泛素化的靶蛋白,泛素分子脱落而靶蛋白进入蛋白酶体被降解为小肽。四、蛋白酶体：蛋白质降解的执行者很多蛋白酶体,如人的一个细胞含有大约30 000个蛋白酶体。蛋白酶体是呈桶型结构的多亚基蛋白酶复合体,它能将蛋白质降解成7～9个氨基酸残基组成的小肽。蛋白酶体的活性表面在桶内而与细胞的其余部分相隔离,进入活性表面的惟一关卡能识别多泛素化标记的蛋白质,在移去泛素标记的同时接纳它们进入蛋白酶体而进行降解,形成的小肽从蛋白酶体的另一端释出。蛋白酶体本身不能选择被降解的蛋白质,是E3酶的特异性决定了细胞中哪个蛋白质要被标记而送到蛋白酶体进行降解。五、泛素系统：多种细胞功能的调节者泛素介导的蛋白质降解系统涉及细胞的多种重要生理功能,参与对细胞周期、DNA复制和染色体结构等的调控。这种系统的缺陷能导致各种疾病,包括一些癌症。1.细胞周期细胞周期是指一个细胞经生长、分裂而增殖成两个细胞所经历的全过程,细胞周期的调控对生物的生存、繁殖、发育和遗传具有十分重要的意义。在细胞周期调控中,细胞周期蛋白是一个关键蛋白质。泛素连接酶E3作为“细胞分裂后期促进复合物”的主要组分,通过对细胞周期蛋白N末端进行标记使其降解,而在控制细胞周期上发挥重要的作用。该复合物在细胞有丝分裂和减数分裂期间染色体分离中也具有关键的作用。减数分裂或有丝分裂中染色体的错误分离会导致细胞染色体数的改变,而这正是怀孕后自然流产的主要原因。一个额外的21号染色体的形成则导致唐氏综合征。因为在有丝分裂中重复地进行染色体的错误分离,许多恶性肿瘤细胞也会具有数目改变了的染色体。泛素调节系统的其他酶也参与细胞周期的调节,如调节酵母细胞周期的细胞因子Cdc34实际上就是一种泛素结合酶E2。2.DNA修复DNA修复是生物为保持其复制精确性而具有的一种特殊功能。p53蛋白作为重要的转录因子,通过调节DNA修复相关基因的表达而实现对DNA修复的调控。p53蛋白在细胞内的降解也是通过特定的E3酶标记的。正常细胞中p53蛋白不断地合成,又不断地降解,在细胞中含量低。但在DNA受损后,触发了p53蛋白的磷酸化而不再与E3酶结合,使其在细胞中含量很快增加,造成细胞周期的停顿并促使对损伤DNA进行修复。但是如果DNA损伤程度太广,则不再进行修复而触发细胞程序性死亡。p53蛋白对肿瘤具有抑制作用,被称为“基因组的卫士”。但病毒可以通过特定的蛋白质活化相关的E3酶对p53蛋白进行泛素化而将其降解,其结果是病毒感染的细胞不能再对DNA损伤进行修复,也不触发细胞程序性死亡,造成DNA突变大量增加而导致癌症。3.免疫和炎症反应转录因子NF-κB可以调节细胞的许多对免疫和炎症反应重要的基因。正常情况下,细胞中的NF-κB与其抑制蛋白结合形成没有活性的复合物。但是当细胞暴露于感染的细菌或某种信号物质时,抑制蛋白的磷酸化导致其泛素化而在蛋白酶体内降解。释出的活性NF-κB被转运到细胞核,在那儿结合并激活特定基因表达而发挥其在免疫和炎症反应中的功能。4.囊性纤维化遗传病囊性纤维化是由细胞膜上称之为囊性纤维化跨膜传导调节蛋白(CFTR)的氯离子通道功能性地缺失所引起。这种缺失是由于囊性纤维化病人细胞中合成的CFTR蛋白缺失苯丙氨酸,不能进行正确的折叠而被转运,而是通过泛素介导的蛋白质降解系统降解。没有功能性氯离子通道的细胞不能通过其细胞膜转运氯离子而导致病变。泛素介导的蛋白质降解系统与细胞功能关系的了解也促使了其在药物研究上的应用。可以针对泛素介导降解系统的组分设计药物以防止特定蛋白质的降解,也可设计药物激发该系统去摧毁不想要的蛋白质。一种称为Velcade的蛋白酶体抑制物已被用于多发性骨髓瘤作为临床试验药物。科学上的每一个重大发现,都会使人类在从必然到自然的进程中迈出一大步。泛素介导的蛋白质降解系统的发现使人们有可能在分子水平上了解细胞如何控制许多非常重要的生物化学过程。我们可以期待,随着研究的不断深入,必定会有更多的细胞过程发现与这一系统密切相关。 *明镇寰教授为生物化学与分子生物学名词审定委员会委员。     

组织工程化软骨构建的相关技术研究与产品开发

软骨缺损修复一直是外科临床治疗的难题，目前常用的治疗方法如软骨移植及人工替代材料植入存在供体来源不足、免疫排斥反应、无生物学功能等缺点与不足。组织工程技术为解决这一难题提供了新方法，它可以将具有软骨潜能的细胞与可降解生物支架材料结合，在体内或体外再造具有正常软骨生物学功能的软骨组织。然而，种子细胞来源不足、软骨构建技术不稳定等问题严重阻碍了软骨组织工程的进一步发展与应用。     

大脑的奇妙世界

1955年，在爱因斯坦去世的7小时后，普林斯顿病理学家Harvey Thomas解剖了爱因斯坦的大脑并报告说没有看出特别之处，仅有衰老带来的微微皱缩，以及比平均尺寸略微小一点。Marian Diamond是加州伯克利大学的神经科学家，上世纪80年代早期，她分析了几片取自爱因斯坦大脑前额叶及顶叶的脑片。这几个区域属于“联合”皮层的部分，与高级思维有关。通过与其他11个对照大脑的相应组织切片比较，发现爱因斯坦的大脑中胶质细胞／神经元的比例高于常人。鉴于组织保存和切片的方法，胶质细胞的绝对值难以测得，不过看上去爱因斯坦大脑左项叶的胶质细胞是正常数量的两倍。     

雌激素和三苯氧胺诱发子宫内膜癌的分子机理

三苯氧胺(他莫西芬)是一种选择性雌激素受体调节剂,也是世界上用得最多的一种抗癌药物。在临床上,三苯氧胺不但被广泛用来治疗对激素敏感的各期乳腺癌,而且被用于预防高危妇女的乳腺癌发生。虽然三苯氧胺在乳腺组织中显示雌激素受体拮抗剂的活性,而在其他靶组织中,三苯氧胺则表     

沿靶面方向高能超热电子发射的首次实验观察

近年来,在快点火激光核聚变研究领域最重要的突破就是锥型靶实验的成功。为了解释锥型靶实验中子产额提高了3个数量级的原因,人们提出在强激光与锥型靶相互作用的过程中,可能会发生两个重要物理过程。一是锥型靶对强激光的聚焦作用,使激光能量被聚焦到锥型靶顶端,大幅度提高激光与等离子体的耦合效率;第二个可能是大入射角的强激光在锥型靶内壁产生的高能超热电子也被锥壁聚焦到锥尖,并将所携带的能量沉积到压缩靶丸中,从而大幅度增加压缩靶丸的中子产额。目前,第一个过程已经得到实验的验证,但对于第二个过程尚缺乏直接的实验证据。最近,中…     

通过“聆听”科学家首次测量光的动量

正据物理学家组织网近日报道,光具有动量的想法并不新鲜,但光与物质如何相互作用的确切性质,在近150年来一直是个未解之谜。一个国际科研团队在日前出版的《自然·通讯》杂志上首次公布了测量光动量的新技术,这项突破不仅有助于揭示这一谜团,也可能为太空旅行带来革命性突破。     

纳米仿生态转光农膜

本农膜系采用物理-化学方法和特殊加工艺与手段使纳米仿生态转光剂在农膜吹塑生产中自动解离成纳米材料，均匀分散在农膜中，形成纳米仿生态转光农膜。本逐膜集转光，无滴，长寿，保温于一身，是多功能膜中的新一代产品，与其他棚膜相比，具有以下特点：可高效转光（紫外光转红橙光、蓝紫光、青光、红外光），转光膜稳定性好，转光衰减慢；     

TRPC通道与神经元存活

神经元的存活和凋亡是一个非常重要的生理和病理过程。凋亡是一种细胞程序式死亡方式,它一般不会对周围正常的细胞产生不利的影响。在人体很多组织中,为了保持组织的正常大小和新陈代谢,衰老的细胞通过程序性凋亡,给新生细胞让位。相对于那些在更新比较快器官内的细胞,比如人的     

射壁灯的使用技巧

射壁灯在照明布置中的作用不可低估。它既能用做主体照明,又能作为一种装饰光和辅助光,为居室增色不少。 居室里的家具如果是组合式的话,那选择一至几盏射壁灯是再合适不过了。一般可将灯安在家具两边墙上,灯     

学习型组织:人类社会发展的必然

目前虽然许多单位已开始创建学习型组织，但是并未能正确理解它的历史必然性。作者认为。学习是组织核心竞争力的来源，创建学习型组织是历史发展的必然，是知识经济、市场经济和经济全球化的客观要求；创建学习型组织是发展社会生产力、发展先进文化、实现人的本质和人的全面发展、实现组织可持续发展、实现最广大人民群众根本利益的需要，既有内部动因，又有外部动因。     

超黑材料下的光学实践方案

本文认为，光条纹的出现，是由狭缝在实验中产生一个一个光脉冲，大量光子分布、叠加作用下的统计结果。作者设想，以现有实验设备为基础，在光学双缝、单缝、圆屏表面实施特殊的超黑材料处理，做同样的光学实验，常规材料下的一切光学现象将不复存在。     

印度的奇异风俗

上厕所不用手纸 印度的厕所一般都有冲洗设备，普通百姓大便时则手拿一杯水。习俗规定用左手洗屁股，所以到商店挑食品不得用左手。这其实是一个好习惯。其好处是首先痔疮的发病率大大减低；其次可以大量节约纸张，对保护地球资源、绿色工程的保护和发展，都极为有利。光这一项，就能节约大量木材。但旅居在印度的外国人，认为有伤大雅，大都还不习惯，至今保持着自己的民族习惯，仍然用手纸。     

科学家发现可让癌细胞“冬眠”的免疫细胞

<正>癌细胞难以被彻底消灭,那么是否可以退而求其次,通过使它们进入永久"冬眠"状态来拯救病人呢?澳大利亚研究人员日前发现了一种有这样功能的免疫细胞,有望为治疗癌症提供新思路。澳大利亚泰莱松儿童研究所等机构研究人员在英国《自然》杂志上报告说,他们发现一种名为TRM细胞的免疫细胞能让黑色素瘤细胞处于"冬眠"状态。黑色素瘤是由皮肤上的色素组织发生病变引起的一种癌症,目前尚无有效治疗药物。     

基于超光谱成像的牛肉品质的多指标无损检测

牛肉味道鲜美，营养丰富，在我国肉食品消费中占有较大的比例。但是，对于牛肉品质的快速检测，现有的检测手法还较为落后。课题以牛肉为研究对象，基于超光谱图像技术探索食用肉的可见光和红外线光（VIS／NIR）的扩散和吸收特征参数，研究牛肉肉质的光学特性和组织成分的分光机理，建立鲜肉内部的质量和安全指标与光学特征的关系，研究优于传统的人工化学检测的非接触式、     

再谈prion 的中译名，兼论“朊”字

为了能给prion这一外文术语确切的中文译名,学术界多年来进行了广泛的讨论。在2008年4月全国科学技术名词审定委员会组织的生物学三个分支学科（生物化学与分子生物学、细胞生物学和遗传学）的协调会议上,prion的定名仍然是一个热点,观点分歧较大。笔者作为生物学与分子生物学名词审定委员会的委员,在此再次阐述我们的观点,同时,对“朊”字进行申辩。     

骨髓基质干细胞分化的神经组织细胞促进周围神经选择性再生的临床前研究

国家863计划重点项目“骨髓基质干细胞分化的神经组织细胞促进周围神经选择性再生的临床前研究”，属干细胞研究及其在组织（器官）工程中的作用研究领域。干细胞的多向分化潜能一直是生物与现代农业技术领域的研究热点，本研究主要对骨髓基质干细胞有可能对周围神经再生的作用做了探索，特点是针对干细胞的多向分化潜能，探讨了干细胞在周围神经再生领域内的可能应用前景。主要研究内容包括以下三大方面：     

基于数字微镜元件的空间光调制器

空间光调制器是一类能将信息加载于光学数据场上以便对二维空间各点光强进行调制的器件,其在微光刻领域具有广泛应用。微光刻技术对于照明强度分布、均匀性等的高精确度要求,使得基于数字微镜元件的空间光调制器由于精度高、可控性好而逐渐受到青睐,成为微光刻系统不可缺少的组成元件。