科学家发现大脑时钟基因

科学家在最近的一项研究中宣称,找到了一种强而有效的方式来解决时差问题:他们发现了一种可以修改睡眠周期主导基因的药物,来帮助这些憔悴的旅行者调整时差.不仅如此,所有的睡眠问题都可能得到解决. 有Lhx1才有时差反应 机体中每个细胞都存在一种特殊的“生物钟”,即一种含量丰富的蛋白质,其水平可以随着时间有节律地升高或降低,负责建立循环生理节律及维持机体细胞同步的主时钟位于大脑下丘脑的视交叉上核中.视交叉上核(SCN)是大脑下丘脑中一块较小的紧密型区域,该区域包含有大于2万个神经元细胞.     

揭示癌细胞能量来源

美国研究人员发现，癌细胞生长能量源自机体回收利用蛋白质的过程。小鼠实验显示，阻断这一过程，肿瘤开始萎缩，癌细胞几乎不再转移。     

限制卡路里摄入可以减缓癌细胞生长

北京时间10月29日,据国外媒体报道,一项最新研究显示,切断细胞脂质供给可以减缓老鼠肿瘤的生长. 近年来,部分证据表明,饮食干预有助于减缓肿瘤生长,美国麻省理工学院最新研究分析了老鼠的两种不同饮食特征,揭示了饮食如何影响癌细胞,并对人体限制卡路里摄入可以减缓肿瘤生长进行了解释. 该研究检测了限制热量饮食和生酮饮食对老鼠胰腺肿瘤的影响,虽然这两种饮食都减少了肿瘤可获得的糖分,但研究人员发现,仅有热量受限的饮食方式减少了脂肪酸的可用性,这与肿瘤生长放缓有关.     

妙配三餐 持久瘦身分食法

分食法就是蛋白质、淀粉分食的方法。但这跟瘦身有什么关系呢？这是因为身体的消化系统．要消化这两种分子的时间是不一样的：分解淀粉Time：3至4小时如果总是蛋白质跟淀粉混着吃,你的胃要分泌不同的胃酶,去分别消化这两种成分,消化系统会很辛苦,而且也会花费你较多的消化时间!     

跨细胞蛋白质内稳态调控机制

蛋白质内稳态平衡是受到多级调控的,并不仅限于细胞水平。细胞特定的分区如线粒体(Mito)、内质网(ER),有其独特的调控蛋白质稳态平衡的信号通路。当Mito、ER稳态失衡导致未折叠蛋白在其中累积,会诱导一种适应性的反应,叫做"非折叠蛋白反应"(unfolded protein response, UPR),重建细胞器内部蛋白质稳态平衡。虽然关于Mito和ER蛋白质稳态调控机制已被广泛研究,但对于不同细胞/组织之间是否可以相互影响、协调其Mito、ER UPR来适应环境变化、系统调控物种整体的应激状态这一领域内的重大问题,却一直缺乏研究。基于前期工作基础,本研究将利用线虫和哺乳动物细胞培养两大手段,详细考察跨细胞内稳态调控的分子机制,为治疗衰老、神经退行性疾病、癌症等疾病提供新思路和新靶点。     

吸烟导致癌细胞蔓延

烟草严重威胁人类身体健康,这一点已为人们广泛认识。最新的研究成果表明:烟草不仅促进癌细胞的生长,还会帮助刚形成的癌细胞逃脱人体免疫系统的侦查、攻击,使癌细胞加速在人体内扩散开来。这项成果是由纽约大学的简·A·麦克卡勤和同事共同发表的。该项成果显示,细胞表面的一些物质会向免疫系统发出信息,显示该细胞是不是对人体有害,而免疫系统可以根据这些信息来决定是否破坏它。而受烟草影响的细胞此种预警物质明显减     

最新研究发现细胞间有传递致癌蛋白的“木马”

北卡罗莱纳大学科学家的一项最新发现显示,细胞感染人类疱疹病毒(EBV)后,会产生小泡或被称为外体的液囊,从而改变细胞中所含的蛋白质和RNA(核糖核酸)。这种变质的外体一旦进入健康细胞,就能转变细胞的良性生长方式,使之变成不可控的致癌生长。这一发现刊登于美国《国家科学院院刊》网络版。EBV可能是世界上最成功的病     

细胞趋触性和趋硬性运动中蛋白质机器的研究

生命体每时每刻都处于运动变化中。细胞也同样具有运动的性质。定向迁移是细胞运动的关键形式,也是对外界环境和信号的重要应答。细胞定向运动主要分为趋化性、趋触性和趋硬性3种。相比趋化性运动,趋触性和趋硬性运动中关键蛋白质机器的研究相对缺乏。但这两种定向运动在胚胎发育、伤口愈合和免疫反应等生理过程中发挥重要作用,其异常则广泛存在于癌症转移、发育畸形和慢性炎症等病理过程中。本研究将从细胞骨架和细胞迁移,细胞力学和生物建模以及生物信息学和蛋白质机器的结构研究等方面入手,从多个角度深入研究趋触性和趋硬性这两种细胞定向运动中关键蛋白质机器的结构、功能和调控机理这一关键科学问题。     

防治胰岛素抵抗综合症的麦苗粉生产技术

本项目以防治胰岛素抵抗综合症的麦苗粉为主要原料研制纯天然系列健康食品，产品富含叶绿素，蛋白质，多种维生素，矿物质以及促进细胞的呼吸，过氧化物的分解，脂肪的氧化等有关生命活动的大量酶，产品具有平衡人体营养，消除体内毒素，促进肠管运动，抑制癌细胞生长，促进人体新陈代谢等多种生理功能，对诸如肥胖，糖尿病，高血压，高血脂等胰岛素抵抗综合症群有明显的药理效果，还是改善体质和美容的特效食品。     

昼夜节律生物钟分子调控机制的研究进展

在中枢核团、外周细胞、整体行为、细胞信使和基因表达等不同水平上,较系统地开展了对生物钟的结构和功能的解析工作,继而深入探讨生物节律的内在控时机理。主要内容是（1）采用电生理、行为测定、形态学观察、生化检测和cAMP／cGMP及其相关酶分子昼夜活性测定等多种方法,探讨了中缝背核（DR）对视交叉上核（SCN）昼夜节律的调节机制。（2）围绕中枢核心钟组织SCN和松果体（PG）,观察了PG释放的第一信使褪黑素（MT）,作用SCN上不同MT受体亚型→调制SCN昼夜节律性放电、引起SCN中第二信使cAMP、cGMP、Ca^2＋和核内第三信使c-fos改变,检测各个信使昼夜节律性含量变化及其代谢调控的生物节律;探讨SCN和PG在昼夜活动度、体温调节功能上的差异;同时将cAMP／cGMP的周期性变化与细胞分裂的昼夜节律相联系,通过多种节律间的参数关系和位相性调控比较,在细胞水平上解析生物节律性活动的振荡特征、SON与PG间的跨膜信号转导及其对昼夜节律的调控机制。（3）研究昼夜模型动物中枢核团（SCN、PG）和外周血淋巴细胞的核心钟基因、钟相关基因和钟控基因在昼夜节律调控中的作用,明确在中枢生物钟系统中,SCN和PG的昼夜基因表达特征及其相互关系。同时,通过筛选和鉴定钟基因下游的目的基因,寻找中枢和外周组织中能够特征性表达或者共表达的钟控基因,从而为在分子水平上阐明中枢和外周昼夜节律生物钟间的机制性联系,提供实验依据。     

生物钟

生物钟又称生理钟。它是生物体内一种无形的“时钟”,实际上是生物体生命活动的内在节律性,它是由生物体内的时间结构所决定。通过研究生物钟,目前已产生了时辰生物学、时辰药理学和时辰治疗学等新学科。可见,研究生物钟,在医学上有着重要的意义,并对生物学的基础理论研究起着促进作用。人体随时间节律有时、日、周、月、     

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。     

最新研究发现细胞间有传递致嗡蛋白的“木马”

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男女存在性节律周期

<正>夫妻之间的性欲望存在着一种规律,即性节律。这是继生物钟之外的另一大节律发现。英国学者研究认为,男性性节律是以15天为一循环周期,女     

调控染色质高级结构的蛋白质机器的系统鉴定与机制研究

染色质高级结构及功能研究是当前生命科学领域的国际前沿热点。染色质高级结构决定了基因的正确表达,其异常通常伴随着发育畸形和癌症发生。迄今为止,染色质高级结构如何建立和维持、如何行使功能、其动态变化及其与基因、细胞功能的关系尚不清楚。本项目整合团队在染色质高级结构蛋白质机器的功能基因组学、染色质高级结构蛋白质机器的功能动态调控以及染色质高级结构蛋白质机器的结构与组装方面的优势,围绕"染色质高级结构的调控及功能"这一关键科学问题,从3个角度深入研究拓扑相关结构域的形成与功能相关的蛋白质机器,包括调控染色质高级结构蛋白质机器的系统鉴定、单细胞和全基因组水平上染色质高级结构动态调控的机理研究、染色质高级结构对基因和细胞功能调控的结构基础和分子机制。     

睡前刷手机8分钟大脑将持续兴奋1小时

结束了一天的忙碌,靠在床头刷手机、追剧,大概是许多人一天中最舒心惬意的时刻. 近日,美国一项调查显示,睡前玩手机8分钟,会让大脑持续兴奋1小时.医学研究发现,视网膜的内生感光视神经细胞只要受到蓝光8分钟刺激,就会让身体持续兴奋超过1小时,造成生物钟的混乱.     

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。     

五彩缤纷的海

红海 在印度洋西北部,亚、非两洲之间的红海是世界上水温最高的海,海里生长着一种红褐色的海藻,由于这种海藻终年大量繁生,把海面染成一片红色,红海因此而得名.     

分子生物学中的几个哲学问题

生物学在19世纪以前，主要研究的是细胞以上水平的生命活动。1897年生物化学诞生之后，开始了在分子水平上探索生命之谜的征程。经过半个世纪的努力，人们主要弄清了有关能源物质的代谢过程，但对蛋白质和核酸这两种最主要的生命物质的更新过程，特别是它们的合成缺乏了解。1953年，分子生物学诞生后，这个问题才得到了解决。生命活动在分子水平上主要是蛋白质和核酸的活动。因此，分子生物学的发展对于最终揭开生命之谜具有决定意义。生物体是自然界中最复杂的系统，分子生物学在发展过程中必然会涉及许多重要的哲学问题，本文就其中几个问题发表些粗浅的看法。     

不等待完美计划 以最坏的方式去做事情

正晚上在光线不好的街道上行走时,你的手掌会出汗吗?根据一项新的研究,这种感觉可能源于在你的大脑内部深处新鉴定出的"焦虑细胞"放电。本文介绍了近期焦虑症领域的一些最新研究进展。根据来自伯明翰大学以及纽约州立大学研究者们的一项研究结果,睡眠时间少于8个小时会导致焦虑症以及抑郁症发生风险的上升。