本期内容简介

<正>诺贝尔奖简介专栏介绍了2019年度自然科学类诺贝尔奖。美国宇宙学家皮布尔斯(P.J.E.Peebles)获得诺贝尔物理学奖的一半奖金,以奖励他在物理宇宙学中的理论发现;另一半奖金由瑞士天文学家马约尔(Michel Mayor)和奎洛兹(Didier Queloz)分享,以奖励他们发现了环绕类似太阳的恒星的行星。2019年诺贝尔生理学或医学奖颁发给致力于研究细胞感知及适应氧气机制的三位科学家,美国科学家威廉·凯林(William G.Kaelin,Jr.)、英国     

动物怎样感知电场?

正不少动物都能感知电场,活的人体细胞会沿着电场运动(例如在伤口愈合过程中)。科学家最近对较大动物(例如鱼和人)的细胞以及阿米巴网柄菌(存在于土壤中,以下简称网柄菌)细胞进行了研究。通过敲掉网柄菌的某些基因,他们识别了一些基因和蛋白质——当网柄菌暴露在电场中时,这些基因和蛋白质控制网柄菌的移动方     

氧感知机制的揭示有助于多种疾病的治疗——解读2019年诺贝尔生理学或医学奖

细胞感知和适应氧气浓度变化是生命活动过程中最重要的机制之一。2019年诺贝尔生理学或医学奖颁发给致力于研究细胞感知及适应氧气机制的三位科学家,以表彰他们在阐明细胞氧感知通路方面的巨大贡献。文章阐述了三位科学家在细胞氧感知领域的研究成果及研究历程,并展望了其研究成果对治疗多种疾病的重要意义及深远影响。     

氧感知机制的揭示有助于多种疾病的治疗 ——解读2019年诺贝尔生理学或医学奖

细胞感知和适应氧气浓度变化是生命活动过程中最重要的机制之一。2019年诺贝尔生理学或医学奖颁发给致力于研究细胞感知及适应氧气机制的三位科学家，以表彰他们在阐明细胞氧感知通路方面的巨大贡献。文章阐述了三位科学家在细胞氧感知领域的研究成果及研究历程，并展望了其研究成果对治疗多种疾病的重要意义及深远影响。     

锂电池，系外行星、宇宙学和细胞研究——2019年诺贝尔科学奖概览

<正>自2019年10月7日,诺贝尔奖陆续揭晓。今年的生理学或医学奖授予威廉·凯林、彼得·拉特克利夫和格雷格·西门扎,以表彰他们在理解细胞感知、适应氧气变化机制中的贡献;物理学奖授予给詹姆斯·皮布尔斯、米歇尔·梅厄、迪迪埃·奎洛兹,以表彰他们在宇宙理论领域、系外行星的发现;化学奖授予给约翰·古迪纳夫、斯坦利·惠廷厄姆和吉野彰,     

解析DNA损伤应答之路

<正>2015年度的Albert Lasker基础医学研究奖授予美国罗格斯大学(Rutgers University)的Evelyn M.Witkin教授和哈佛医学院附属布莱根妇女医院(Brigham and Women’s Hospital)的Stephen J.Elledge教授,以表彰他们在DNA损伤应答反应研究上所作出的杰出贡献.DNA是遗传信息的载体,如果DNA的组成或者结构发生改变,会导致其所承载的遗传信息发生更改,引起基因变异,甚至是细胞的死亡.而在细胞中,DNA持续面临着各种来自于细胞内外的化学物质和物理因素所诱导产     

不可忽视的前庭研究

<正>2014年10月6日,瑞典卡罗林斯卡研究院诺贝尔奖评选委员会宣布今年的诺贝尔生理学或医学奖授予英国伦敦大学学院教授约翰·奥基夫(John O'Keefe)、挪威科技大学教授梅·布莱特·莫瑟尔(May-Britt Moser)及其丈夫爱德华·莫瑟尔(Edvard I.Moser),以表彰他们发现了组成大脑定位系统的细胞,这些细胞构成了"大脑中的GPS"。     

电磁场激发基因活性

来自电器和能量分布仪的电磁场是否引起癌变和生理缺陷是人们长久争论的问题.一般认为低频率和低强度的磁场不会引起细胞变化和基因损坏.现在,哥伦比亚大学的M.古德曼(M.Goodman)、纽约大学的安·享德森(Ann.Henderson)认为他们已发现了电磁场可能影响细胞的其它方面:间接激发     

D-半乳糖诱导大鼠肺微血管内皮细胞衰老

探讨了D-半乳糖(D-galactose, D-gal)诱导的大鼠肺微血管内皮细胞(pulmonary microvascular endothelial cells, PMVECs)衰老与细胞凋亡的关系. 以含D-gal(10 g/L)DMEM培养液培养PMVECs, 经内皮细胞鉴定后, 再通过下述鉴定建立了大鼠PMVECs衰老模型: (1) 约90%的细胞呈现b-半乳糖苷酶活性阳性染色; (2) 流式细胞仪检测可见细胞周期分布变化, 90%细胞停留在G0/G1期, 而S期和G2/M期细胞近于消失. 与未诱导的对照组细胞比较得到如下结果: (1) 荧光显微镜和透射电子显微镜观察, 可见D-gal诱导的PMVECs细胞核染色质浓缩和凝聚, 并可见凋亡小体; (2) 流式细胞仪检测Annexin V /PI双染色的D-gal诱导的PMVECs中, 早中期凋亡细胞明显增加, 其细胞凋亡率为(39.8±2.8)% (对照组为(14.0±3.7)%); (3) PMVECs在衰老终末阶段出现典型的晚期凋亡亚二倍体峰. 实验表明: D-gal可诱导体外培养的PMVECs老化, 从而复制细胞衰老. 经D-gal诱导的衰老PMVECs易发生凋亡, 提示细胞凋亡参与了D-gal诱导细胞衰老的过程.     

膜基质金属蛋白酶和金属蛋白酶抑制因子-1在早期胎盘中的表达及其功能的研究

用原位杂交方法研究了人早期胎盘中膜型金属蛋白酶(MT-MMP-1)和金属蛋白酶抑制因子-1(TIMP-1)的分布. 结果表明: (1) 在绒毛滋养层细胞和与其邻近的蜕膜细胞中MT-MMP-1和TIMP-1的表达量相对较高; (2) 在基底盘,Rohrs和Nitabuch纹间的外绒毛膜滋养层细胞, 滋养层和蜕膜的腺体细胞表达最高; (3) 胎膜分离层和绒毛干的少量细胞滋养层细胞以及蜕膜和绒毛干的血管壁上有明显的MT-MMP-1和TIMP-1的表达. 结果提示, 胎盘不同细胞MT-MMP与其抑制因子TIMP-1的协同表达在早期胎盘滋养层浸入和血管发生中发挥重要作用; 同时, 两者可能对在临产时在母体与胎儿的分离机制中也起某种作用.     

神经科学家利用蝙蝠寻求解开大脑三维空间导航的秘密

揭开人和动物大脑方位感知与空间导航的秘密,一直是一个令人着迷的问题.科学家通过对大鼠和蝙蝠等动物近50年的研究,使我们对大脑二维(2 dimension, 2D)导航的神经基础有了较清楚的认识.研究发现,在海马和内嗅皮质等脑区有专门的导航细胞,包括位置细胞、网格细胞、边界细胞、头朝向细胞等.这些细胞及它们的"细胞域"可为2D空间导航提供"空间认知地图"或"心灵环境地图"和"指南针".然而,人和大量动物都生活在三维(3 dimension, 3D)空间中,大脑如何完成3D空间环境下的定位和导航?近年来,通过对爬行和飞行状态蝙蝠的研究,发现参与2D导航的那些细胞在3D空间下反应特性和模式均发生明显变化;蝙蝠属于社会性和群居性动物,研究还发现在其海马内存在社交位置细胞和目标方向角调谐细胞,分别负责获取环境中其他蝙蝠位置的踪迹信息以及目标的方向信息.由此可见,脑内这些空间定位细胞构成了导航的神经基础,并经过复杂的功能整合,构成了一个位于脑内的"微型全球定位系统",且在细胞水平上阐释了这种高级认知功能的原理.本文简要介绍了Nachum Ulanovsky等人近些年对蝙蝠大脑3D导航的研究.     

温度感应和触觉受体研究进展——2021年度诺贝尔生理学或医学奖解读

人体通过触觉、听觉、视觉、味觉和嗅觉这五种基本的感觉过程来感受外界的物理和化学信号并做出响应.此外,环境中的高温(热)或低温(冷)刺激也能够被人体细胞中的受体所感知.温度感应过程以及触觉中的机械力刺激和响应与疼痛的产生有关,该方面的研究不仅有助于了解疼痛的本质,而且有望为疼痛的治疗提供新的靶点和启示.2021年度诺贝尔...     

“接触引导”和重力场复合作用对L929细胞生长取向的影响

“接触引导”与外力场作用是影响细胞取向行为的两大因素. 本文通过软刻蚀技术在聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane, PDMS)表面制作微米级沟槽图案, 研究了当重力场方向平行于材料表面且分别垂直或平行于沟槽方向时, 图案与重力的复合作用对L929细胞取向行为的影响. 研究表明, 当重力场方向和沟槽方向平行时, 由于“接触引导”效应, 大部分细胞(约90%)仍然沿沟槽(细胞轴向与沟槽夹角在0°~30°区间内)生长; 而当重力场垂直于沟槽方向时, 沿沟槽生长的细胞虽仍然占多数(约70%), 但比例显著下降. 该研究表明, 与重力因素相比, 虽然由沟槽图案所引起的“接触引导”效应对细胞的生长取向起主导作用, 但是当重力场与沟槽方向垂直时, 重力作用显著降低了“接触引导”的程度; 而当两种因素方向相一致时, 两者对“接触引导”的发生无明显的协同促进作用.     

抗癌基因与细胞增殖调控

细胞杂交与抗癌基因60年代初,在细胞生物学领域里,出现了一项新技术,就是细胞杂交(cell hybridiza-tion)技术。最早观察到细胞杂交现象的是巴斯基(Barski)等。他们证明当高度恶性与低度恶性的细胞株在体外混杂时,能自发产生具有每一方亲代性质的杂种细胞(hybridcell)。     

哺乳动物视锥蛋白基因进化研究进展

视觉对于生物进化有重要意义, 生物可以调整它们的视觉系统以应付它们所处的特定的光环境. 认识和了解生物视觉系统感知的分子机制尤为重要, 视蛋白基因氨基酸序列(基因型)和色素吸收光谱值λ_max (表型)之间的关联使视蛋白基因成为研究视觉进化的一个很好的模式系统. 研究表明, 视蛋白基因以及视锥色素在哺乳动物进化中表现出显著的多样性, 视觉感知的分子机制远比人们以前所认知的更为复杂和扑朔迷离. 本文将评述近年来哺乳动物重要类群中视觉系统视蛋白基因进化研究进展, 为进一步深入研究哺乳动物视觉感知的分子机制提供基础资料.     

本期专题简介

<正>2016年诺贝尔自然科学奖都已尘埃落定。日本科学家大隅良典(Yoshinori Ohsumi)因细胞自噬机制方面的卓越贡献而独享生理学或医学奖。物理学奖授予大卫·索利斯(David J.Thouless)、邓肯·霍尔丹(F.Duncan M.Haldane)和迈克·科斯特里兹(J.Michael Kosterlitz),以表彰他们关于拓扑相变和物质拓扑相方面的理论发现。化学奖授予让-皮埃尔·索维     

人造线粒体成功了吗?

细胞很善于"吞吐",它们会挤出一些小囊泡,即外泌体.这些外泌体又能与另一个细胞合并.此类吞吐过程是细胞共享资源、传递信息的一种方式,也是生命体通信的一大重要组成. 2021年9月13日,有研究团队在《自然-催化》(Nature Catalysis)杂志发表论文,介绍了他们将外泌体重编程为一大群鲜活的纳米生物反应器的工作...     

2, 6-吡啶二羧酸钒(Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ)配合物透过MDCK细胞单层的能力以及与Caco-2细胞单层的比较

应用MDCK细胞模型研究了有降糖作用的2,6-吡啶二羧酸钒(Ⅲ)、钒(Ⅳ)、钒(Ⅴ)配合物吸收能力和细胞毒性, 并和Caco-2细胞模型的一些结果进行了比较. 用MDCK细胞模型, 实验测得3种钒配合物的表观渗透系数(P_app)分别为7.5 ± 1.0 (V(Ⅴ)-dipic), 1.0±0.2(V(Ⅳ)-dipic), 1.7±0.4(V(Ⅲ)-dipic)(×10^-6 cm/s); 其中V(Ⅴ)-dipic络合物有明显较大的吸收能力, 这和其动物实验中的降糖效果一致. 用Caco-2细胞模型测定得到相近的跨膜渗透能力((P_app=1~3×10^-6 cm/s); 但显著不同的是, 在过量吡啶二羧酸配体存在时, 3种配合物从AP→BL方向的跨MDCK细胞单层的渗透能力有较大的提高, 显示在MDCK上可能存在氧钒配阴离子的主动运输方式. 3种配合物对MDCK细胞的毒性相似, IC₅₀ 为0.6~0.9 mmol/L, 略高于对Caco-2细胞的毒性(IC₅₀ = 1.6~2 mmol/L); 其结果与渗透能力相呼应, 表明钒化合物的吸收、代谢和毒性有着密切的相关关系.     

介导肝脏损伤与再生的天然免疫识别机制

近10年来, 天然免疫识别受体群的发现和肝脏免疫学的兴起, 即发现肝脏天然杀伤(natural killer, NK)细胞和NK样T细胞(NK like T cells, NKT)是其他器官含量的5~10倍, 掀起了继20世纪70年代中期NK细胞发现之后的天然免疫研究的“第二次浪潮”. 天然免疫研究的这两个突出进展有可能重新解释某些肝脏疾病的免疫致病机理, 也可能丰富天然免疫学的内涵. 经过10年的研究, 本研究小组发现, NK细胞和NKT细胞天然免疫识别介导了小鼠肝脏免疫损伤. 我们通过Toll样受体3 (Toll-like receptor-3, TLR-3)活化途径成功建立了NK细胞介导的小鼠自身免疫性肝炎模型, 可模拟肝炎病毒携带者; 观察到NK, NKT或枯否(Kupffer)细胞间的天然免疫调节网络参与肝脏免疫损伤, TLR-3活化枯否细胞可防止细菌毒素爆发性肝炎; TLR-3活化NK细胞可抑制由NKT细胞介导的致死性肝炎; 乙型肝炎病毒(hepatitis B virus, HBV)转基因鼠肝脏易于免疫损伤与该鼠NK和NKT细胞NKG2D (natural killer cell group 2D)受体免疫识别异常有关; 该鼠肝脏再生能力下降与NKT细胞过度免疫识别CD1d有关; 阻断NKG2D或CD1d识别可缓解免疫性肝损伤. 同时, 对NK细胞调节性亚群(NK1, NK2, NK3, uNK细胞)进行了深入研究和发现内分泌激素瘦素(Leptin)和催乳素(Prolactin)可调控人类NK细胞分化; 白细胞介素15(IL-15)通过抗凋亡促进人CD56^dim NK亚群发育.     

鲫鱼视网膜双极细胞在暗中的压抑

硬骨鱼的视网膜,视锥系统在长时间暗适应后受到强烈的压抑.Raynauld 等(1979)发现,金鱼视网膜中双拮抗型神经节细胞在暗适应2h 后,对光完全没有反应.杨雄里等报道,仅接受视锥输入的水平细胞(视锥水平细胞)的光反应性在长时间(>2h)暗适应后受到强烈的压抑.双极细胞处于自光感受器至神经节细胞的信息传递的直接通路上,长时间暗适应对双极细胞反应性的影响迄今未见报道.本工作应用完整的在位眼杯标本,发现接受视锥信号的超极化双极细胞,其感受野周围的对光去极化反应在长时间(>2h)暗适应后受到强烈压抑,连续闪光使之增大.