交通事故、 高空坠落、 重物砸伤等原因, 可能导致人体脊髓损伤（spinal cord injury, SCI）。 SCI中断了人体神经信号的传输信道, 患者大多高位截瘫, 丧失肢体功能, 大小便失禁, 导致终生残疾, 生活异常艰难。 2016年世界卫生组织统计数据显示, 全世界SCI患病率为（258～785人）/百万人口, 每年新发病率为（13.8～86人）/百万人口。 目前全球约有SCI患者600万人, 并且每年新增约60万人。 脊髓损伤一直是医学界的重难点研究课题, 医生和科研人员经过长期的研究与探索, 目前仍未找到有效的治疗方案来修复脊髓损伤后的微环境以及促使损伤神经的再生。 该方法主要针对以下两方面问题: (1) 常规的检测仪器如X射线、 核磁共振MRI检查、 CT等传统仪器只是影像和形态学方面的观察, 不能对脊髓损伤部位的神经细胞进行定位和实时的活性分析, 致使医生和科研人员对患者的病情不能精确把握, 极有可能延误患者病情, 甚至危及患者生命。 (2) 2013年12月, 西安邮电大学量子通信团队提出采用量子中继“搭桥”的方式, 即利用量子纠缠传态在脊髓损伤上断点和下断点建立“连接”, 来实现人体神经信号中继的方法; 并联合西安交通大学医学院进行大鼠和白兔的实验, 取得了突破性进展。 2015年1月16日, 中国科学院再生医学研究团队联合中国武警脑科医院, 结合间充质干细胞, 使用神经细胞再生支架完成世界首例脊髓损伤“搭桥”手术, 并取得了良好的治疗效果。 如何保证“搭桥”是建立在活性神经细胞上, 而不是已经坏死的神经细胞上？ 如何找到合适的“桥墩”位置, 使“搭桥”的距离尽可能小以保证神经信号传输的保真度能够尽可能的高？ 该文提出的方法可以实现对脊髓损伤后的神经细胞进行精确定位。 光谱分析越来越广泛的被应用在生物医学领域, 对某些疾病的早期发现和无创或微创的高效检测起着至关重要的作用。 神经特异性核蛋白可以用来特异性识别神经细胞, 由于存活的神经细胞才会产生神经递质, 因此, 在动物实验的基础上, 通过蒙特卡洛模型模拟光子在生物组织中的传输, 对平面Oxy建立极坐标转换, 得出光在生物组织中的衰减系数矩阵的计算方法, 对脊髓损伤前后的相同位置进行近红外光检测, 用聚类算法对神经元特异性核蛋白和神经递质的检测数据进行处理, 通过matlab仿真, 得出脊髓损伤前后衰减系数的二维分布图, 确定Oxy平面中脊髓损伤部位体素的X和Y坐标, 在Oxy平面的异常部位选取异常点W与Z轴建立Ozw平面, 最终确定脊髓损伤部位神经细胞的位置坐标。 该方法可以为医生和科研人员在脊髓损伤患者肢体功能重建的研究中提供理论依据。

本研究利用生物信息学结合RT-PCR技术从二穗短柄草(Brachypodium distachyon)中克隆出BdAD1的cDNA基因, 该基因编码一个包含500个氨基酸残基的乙醛脱氢酶家族蛋白。系统进化关系分析表明, 该BdAD1蛋白序列与小麦(Triticum aestivum)、羊草(Leymus chinensis)和大麦(Hordeum vulgare)的同源蛋白具有较近的亲缘关系。BdAD1基因在植物细胞的细胞核和细胞质中均有表达, 而且BdAD1蛋白兼具松柏醛脱氢酶和芥子醛脱氢酶的活性(CALDH/SALDH), 可将松柏醛与芥子醛分别酶解生成阿魏酸和芥子酸, 但它对松柏醛的催化效率显著高于芥子醛, 因此推测BdAD1可能在苯丙烷代谢途径中对阿魏酸的合成具有重要的调控作用。

蛋白质的亚细胞定位与其生物学功能有密切的关系。以一个新的小鼠N5-谷氨酰胺甲基转移酶基因mHemk的两个转录剪接本mHemk1和mHemk2(GenBank编号分别为AY456393和AY583759)为材料,进一步分析了该蛋白的亚细胞定位。根据生物信息学预测, 在这两个蛋白质C-末端可能分别存在内质网(ER)定位信号RFSK和KSLK, 且这两个蛋白质都可能主要定位于细胞质。分别构建了这两个蛋白质以及相应的删除了C-末端RFSK和KSLK的缺失突变体与加强型绿色荧光蛋白的融合蛋白的表达质粒,并转染到MCF-7细胞中。结果证明mHemk1蛋白中的RFSK基序是一个新的内质网定位信号, 但没有足够的证据支持KSLK基序是mHemk2蛋白的内质网定位信号。这两个转录剪接本蛋白不同的亚细胞定位是否表明它们在不同的亚细胞器内有不同的功能仍值得深入研究。

人的SLP-2基因是一个新的肿瘤相关基因,它在多个癌组织里高表达,如食管鳞状细胞癌组织和肺癌组织。其中在乳腺癌组织的高表达和病人的存活率负相关,这说明该基因很可能在乳腺癌的发生中发挥重要作用。为了研究SLP-2基因在肿瘤里的功能,将人类SLP-2基因全长编码区定向连入pEGFP-C3质粒, 使SLP-2蛋白可以与绿色荧光蛋白在乳腺癌细胞MCF-7内融合表达。而且细胞荧光实验发现SLP-2蛋白主要定位在MCF-7细胞的胞质内,这为进一步研究SLP-2基因在乳腺癌中的功能奠定了实验基础。

采用共聚焦显微技术中的双光子激发荧光方法获得DHL细胞中5-氨基酮戊酸(5-ALA)代谢原卟啉Ⅸ(PpⅨ)荧光图像。结合Rhodamine123、DioC6(3)和LysoTracker Green三种细胞器荧光探针的使用, 采用双标的标记方法观察DHL细胞中5-ALA代谢PpⅨ在DHL细胞的定位分布, 进而利用Matlab软件对获得的定位的融合荧光图像进行相关系数计算。通过Matlab软件编写程序对获得的定位图像进行边缘检测、提取和分割等处理, 计算获得的线粒体相关系数r=0.564; 内质网相关系数r=0.465; 溶酶体相关系数r=0.366; 可以认为5-ALA代谢PpⅨ在线粒体、内质网、溶酶体三种细胞器区域均有分布, 但PpⅨ在不同细胞器聚集程度存在比较大的差异, 经过3 h的孵育代谢PpⅨ主要积聚于线粒体, 而溶酶体中积聚的最少。研究表明双光子激发荧光可成为定性或定量研究DHL细胞中5-ALA代谢PpⅨ以及PpⅨ在细胞定位的重要方法。

现有蛋白质亚细胞定位方法针对水溶性蛋白质而设计,对跨膜蛋白并不适用.而专门的跨膜拓扑预测器,又不是为亚细胞定位而设计的.文章改进了跨膜拓扑预测器TMPHMMLoc的模型结构,设计了一个新的二阶隐马尔可夫模型;采用推广到二阶模型的Baum-Welch算法估计模型参数,并把将各个亚细胞位置建立的模型整合为一个预测器.数据集上测试结果表明,此方法性能显著优于针对可溶性蛋白设计的支持向量机方法和模糊k最邻近方法,也优于TMPHMMLoc中提出的隐马尔可夫模型方法,是一个有效的跨膜蛋白亚细胞定位预测方法.

目的:探讨ZnPcS2P2在K562细胞,HL-60细胞亚细胞结构中的精确定位,揭示光动力学疗法(photodynamic therapy,PDT)的作用机制.方法:将K562细胞,HL-60细胞与ZnPcS2P2共同孵育5 h.应用激光扫描共聚焦显微成像系统,选择特异性细胞器荧光探针(线粒体探针若丹明Rodanmine123、溶酶体探针LysoTracker DND-26、内质网探针Dioc6(3)采用波形比较法对光敏剂进行亚细胞定位.结果:ZnPcS2P2在K562细胞,HL-60细胞中发出的荧光与负载的Rodanmine123、Lyso- TracKer DND-26、Dioc6(3)均有部分重叠,波形均有相似之处.ZnPc-S2P2在线粒体、溶酶体、内质网均有分布.结论:线粒体是ZnPcS2P2介导的PDT(ZnPcS2P2-PDT)光损伤的主要靶点,溶酶体、内质网也是ZnPcS2P2-PDT光损伤的靶点.

细胞凋亡蛋白对生物体的发育、维持内环境稳定及人们理解细胞凋亡机制非常重要.文中提出了一种新的蛋白质序列特征提取方法-三肽离散源方法.计算了蛋白质序列中紧邻三联体的出现个数,利用离散增量极小化对凋亡蛋白进行定位预测;同时推广了张春霆等提出的内容平衡精度指数,使其能评估任意类的分类问题.实验结果表明:在凋亡蛋白定位预测研究中,三肽离散源方法在提高总体预测精度的同时,能够较好的解决样本不均衡问题;而内容平衡精度指数能比传统的总体预测精度更准确的评估预测算法的预测能力,有效的反映预测算法对样本不均衡问题的相容能力.

GAS41是新发现的与神经胶质瘤密切相关的基因.为了对该基因进行深入的功能研究,成功地将GAS41基因构建于原核表达载体pQE-N3,转化BL21(DE3)获得融合表达产物.对含融合蛋白的包含体进行溶解和复性,通过免疫新西兰大白兔获得兔抗GAS41多克隆抗体.采用Western印迹技术,用该抗体检测GAS41基因的原核和真核表达产物,证明该抗体有较好的针对GAS41蛋白的专一性,可用于对GAS41的结构和功能研究.同时,用该抗体通过荧光免疫细胞进行定位分析发现,GAS41蛋白均匀分布于COS7细胞的细胞核中,提示GAS41可能是一个重要的转录因子.

化学发光探针分子FCLA是一种海萤荧光素类似物分子,它可以选择性地与1O2及O·-2反应产生化学发光,近年来已被成功用于在组织水平上进行光动力学和声动力学的肿瘤诊断中.但是FCLA在生物样品中能否进入细胞以及在细胞内的定位等问题目前尚不清楚.本文中报道利用激光共焦扫描显微镜进行FCLA和HpD的跨膜效率以及细胞内定位的形态学研究初步结果.结果表明,在37℃培养箱中用完全培养液进行培养时发现,HpD和FCLA都可以有效地跨膜,并定位在细胞质中.虽然FCLA与HpD的分子量大小相近,但是其进入肿瘤细胞的效率却并不相同.与HpD相比FCLA更容易进入细胞,对细胞没有明显的毒性.实验中未观测到FCLA和HpD进入细胞核的证据.本研究为利用1O2和O·-2探针FCLA动态观测细胞内1O2或O·-2的产生和定位建立了实验基础,并将推动在细胞或亚细胞水平上进行光动力学机制以及光敏过程引起细胞凋亡机制的研究.