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促凋亡蛋白Bax和Bak通过Nrf2/GPX4信号通路调控铁死亡

韩　靖, 赵国平

生物学杂志 2023, 40 (3): 6-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.03.006

摘要（924）

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为探究促凋亡蛋白Bak/Bax对erastin诱导铁死亡的调控机制，以野生型（WT）、Bak/Bax双敲除（Bak/Bax-DKO）、Bax敲除（Bax-KO）和Bak敲除（Bak-KO）的小鼠成纤维细胞（MEFs）为实验对象，利用CCK-8和流式细胞术检测细胞存活率和活性氧（ROS）的生成量，利用试剂盒测定GSH/GSSG水平，采用实时荧光定量PCR（RT-qPCR）和蛋白质免疫印迹（Western Blot）检测相关基因和蛋白的表达水平。结果显示：与野生型细胞相比，敲除Bak和Bax显著抑制erastin诱导的铁死亡，RT-qPCR和Western Blot检测发现，相比WT细胞，Bak/Bax-DKO细胞中核因子NF-E2相关因子2（Nrf2）和谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）蛋白、GPX4 mRNA表达水平明显升高。进一步研究发现：与Bak/Bax双敲除类似，敲除Bax也显著抑制erastin诱导的铁死亡，促进GPX4的蛋白表达水平；而敲除Bak对erastin诱导的铁死亡及GPX4的蛋白表达水平无明显影响。结果表明，促凋亡蛋白Bax和Bak通过Nrf2/GPX4信号通路抑制erastin诱导的铁死亡，且Bax在其中起主导作用。

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“十四五”背景下合成生物学产业发展趋势分析

王浩绮, 高　豪, 信丰学

生物学杂志 2023, 40 (3): 1-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.03.001

摘要（804）

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合成生物学的快速发展正在改变生物技术行业的产业布局。目前，合成生物技术已经广泛应用于天然产物合成、医学、能源、工业等多个领域。伴随我国《“十四五”生物经济发展规划》的颁布，被誉为“第三次生物科技革命”的合成生物学研究热度高涨。合成生物学凭借更经济、环境友好等突出特点，将颠覆相当一部分传统行业。梳理我国合成生物学领域行业政策和国内合成生物学产业，并针对合成生物学在生物基化学品、生物制药、农业、食品、医美和化妆品领域的作用进行重点阐述，同时对其未来发展进行展望。

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常压室温等离子体技术在微生物诱变育种中的研究进展

陆　欢, 沈　玲, 尚晓冬, 刘建雨, 王瑞娟, 杨　慧

生物学杂志 2023, 40 (4): 92-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.04.092

摘要（554）

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主要阐述常压室温等离子体诱变（ARTP）技术的概念、诱变机理和影响诱变效果的因素，以微生物和食用菌诱变育种为主要内容，重点介绍ARTP诱变技术在细菌、放线菌和酵母等微生物菌种改良和提升生物合成能力方面的应用，以及在食用菌新品种选育等研究中的应用，分析ARTP诱变技术在微生物和食用菌育种研究中具有的优势以及面临的挑战，并说明今后研究重点是通过提高快速筛选目标菌株的技术水平，结合高通量测序、转录组和蛋白质组等多组学技术，深入探究经ARTP诱变后微生物和食用菌的遗传规律和调控生物活性物质合成的机制，以期通过新技术的建立和应用，为食用菌和微生物育种研究提供新思路，进而推动微生物和食用菌的种质创新及产业可持续发展。

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生物冶金技术的研究现状及发展趋势

杨宝军, 刘　洋, 刘红昌, 李咏梅, 甘　敏, 王　军, 廖　蕤, 章　可, 朱振宇, 邱冠周

生物学杂志 2024, 41 (3): 1-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2024.03.001

摘要（480）

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低品位矿产资源的开发利用制约着全球绿色可持续发展，生物冶金技术是实现矿物加工和有色金属冶金领域绿色可持续发展的前沿性技术，同时在矿山重金属污染场地原位修复中发挥重要作用。综述了生物冶金技术的基本概念、微生物生理特征和作用机制，以及生物冶金在硫化铜矿浸出、难处理金矿氧化预处理、铀矿浸提、稀土提取等方面的应用和研究现状，提出未来应针对高效浸出微生物选育、生物浸出界面作用机制、高效节能装置和工程化技术等方面开展研究，并进一步拓展生物冶金技术研究及应用领域。

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黄粉虫蛋白替代豆粕影响尼罗罗非鱼肝肠健康的机制探究

张　乐, 孙　其, 李玮洁, 吴红霞, 乔　芳, 杜震宇, 陈立侨, 张美玲

生物学杂志 2023, 40 (4): 1-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.04.001

摘要（414）

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为探究黄粉虫蛋白替代豆粕对鱼类肝肠健康的影响及其机制，以尼罗罗非鱼为试验鱼，使用黄粉虫蛋白粉分别替代饲料中0、15%、30%和45%的豆粕，制成4组等氮（320 g/kg粗蛋白）等能（16.8 MJ/kg）的饲料，开展为期10周养殖试验，并对鱼体肝肠健康相关指标进行检测分析。结果显示：黄粉虫蛋白能够替代尼罗罗非鱼饲料中15%的豆粕而不显著影响其肝肠健康；当替代比例达到30%，尼罗罗非鱼肠道肌层厚度变薄，肠道绒毛变短，肠道跨上皮电阻下降，肠道屏障相关基因表达上调；当替代比例增加至45%，肠道损伤进一步加剧，肝脏发生损伤，表现为血清谷丙转氨酶活力显著升高，肝细胞边界模糊、脂滴蓄积，肝脏总脂、甘油三酯、游离脂肪酸和糖原含量显著升高。转录组测序分析结果显示：45%替代组的尼罗罗非鱼肝脏中糖原合成和凋亡相关通路显著上调；肝脏和肠道组织中的氧化应激相关基因klf9均显著上调，说明在黄粉虫蛋白高比例替代组存在氧化应激。

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活性氧介导非热大气压等离子体杀伤肺癌细胞的机制

周袁媛, 刘　芳, 陈金武, 刘　磊, 宋文成, 储焰南

生物学杂志 2023, 40 (5): 1-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.05.001

摘要（398）

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使用非热大气压等离子体（nonthermal atmospheric plasma, NAP）处理肺癌H460细胞，随着NAP作用时间的延长，MTT实验结果显示：NAP可以导致H460活力显著下降，表明NAP能够有效抑制肺癌细胞的生长；JC-1检测实验表明NAP导致H460线粒体膜电位下降，代表着细胞凋亡的发生。进行Western Blot实验，发现NAP可以抑制细胞内蛋白PI3K、AKT、JNK、STAT3的表达，提示NAP对H460的杀伤作用与PI3K/AKT和JNK/STAT3/AKT的表达有关。另外，在培养基中加入活性氧（ROS）清除剂NAC，可以有效消除NAP对H460的影响，表明NAP对肺癌细胞H460的杀伤由ROS介导，研究为NAP应用于肺癌治疗的可行性提供理论依据。

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虫媒病毒与生物安全

李雨晗, 张櫶文, 程　功

生物学杂志 2023, 40 (6): 1-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.06.001

摘要（396）

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介绍虫媒病毒的主要传播媒介以及它们在人类社会引发的重大传染病，描述几种重要虫媒病毒的流行情况，分析与虫媒病毒有关的新型生物技术和新发突发传染病造成的相关风险，同时探讨人类为预防和控制虫媒传染病所采取的策略以及当前技术发展的难点。综述旨在加强公众对虫媒病毒及其引发的生物安全问题的认识，展望传染病防控领域未来的研究方向，并呼吁有关部门加快推动相关政策法规的出台，以应对今后出现的虫媒病毒传染病流行。

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“双碳”背景下我国农业碳减排潜力研究进展

周昕彦, 郑华宝

生物学杂志 2024, 41 (2): 1-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2024.02.001

摘要（370）

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综述回顾我国农业碳排放的主要特征及类型，并指出农田利用、畜禽养殖、农业废弃物处置和土地利用管理等4方面的农业碳减排潜力。合理的农艺管理和经济政策措施可以减少农田利用碳排放；源头农业碳减排、过程控制和末端处理等措施可以降低畜禽养殖碳排放；优化粪便管理模式和农业秸秆利用可以减少农业废弃物处置碳排放；优化土地资源利用结构、实现土地集约利用和建设高标准农田是土地利用管理碳减排的重要举措。综述可为提升我国农业碳减排潜力提供参考。

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绿色分离纯化生产高纯度维生素K₂

马国良, 郑之明, 王　鹏, 王　丽, 赵根海, 王　晗

生物学杂志 2023, 40 (3): 107-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.03.107

摘要（351）

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为克服维生素K2（Vitamin K2, VK2）提取工艺有毒溶剂用量大、有毒物质残留等缺点，建立一种高纯度VK2绿色分离纯化工艺方法。使用天然油剂与甲醇、乙醇等有机试剂分别萃取纳豆芽孢杆菌干菌体内的VK2，结果表明，中链甘油三酯的萃取效果最好，最大提取量为2.7 mg/g。通过使用7种不同型号的大孔树脂分离中链甘油三酯溶剂相中的VK2，以及利用静态吸附与解吸附实验，筛选出最优型大孔树脂HC-200S。进一步优化大孔树脂的动态吸附和解吸附工艺，并且绘制大孔树脂的动态解吸附曲线，结果表明：上样液吸附流速为2.0 mL/min、解吸剂为无水乙醇/乙酸丁酯(1∶2,体积比）的混合溶液、解吸剂流速为1.0 mL/min时，HC-200S型大孔树脂对VK2的吸附和解吸附效果最佳；VK2纯度较纯化前提升4倍，达到87.8%，回收率达到93.1%。将树脂分离纯化得到的VK2解吸液经过冷冻结晶和溶剂挥发结晶，分别得到纯度为96.7%和97.1%的VK2晶体。研究将为VK2的工业生产和绿色分离纯化提供方法依据，同时也为其他脂溶性维生素的分离纯化提供借鉴。

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小檗碱的体外抗衣原体活性研究

解文霞, 朱怡昕, 包小峰

生物学杂志 2024, 41 (5): 1-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2024.05.001

摘要（324）

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研究旨在阐明天然产物小檗碱的体外抗衣原体活性。首先，通过测定小檗碱对沙眼衣原体L2和鼠衣原体MoPn包涵体形成数量和感染性子代滴度的影响，发现小檗碱对两种衣原体均呈浓度依赖性抑制。其次，采用CCK-8试剂盒测定化合物对细胞活力的影响，显示浓度不高于8 μmol/L时小檗碱无明显宿主细胞毒性。借助宿主细胞和衣原体预处理实验，发现小檗碱不能直接作用于宿主细胞，仅能微弱地直接作用于衣原体而影响衣原体的感染过程。最后，分析小檗碱对衣原体增殖过程的影响。后加药和撤药实验结果显示，小檗碱主要作用于2~12 h的EB→RB转化阶段；长期耐受实验结果表明，小檗碱可以延缓衣原体的生长周期，但不能完全杀死衣原体。综上，小檗碱具有广谱的体外抗衣原体活性，对衣原体增殖过程的干扰作用强于对感染过程的影响。

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Dof转录因子在作物逆境胁迫响应及农艺性状改良中的作用

王泽民, 晋　昕, 张飞燕, 司怀军

生物学杂志 2023, 40 (4): 98-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.04.098

摘要（291）

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阐述DNA-binding with one finger（Dof ）转录因子在作物中应答极端温度、干旱和盐胁迫等逆境的分子机制及其改良农艺性状的作用；介绍Dof转录因子在作物中响应逆境的信号感知方式和信号转导途径，分析其基因表达调控过程的调控机理以及对胁迫耐受力与重要次生代谢产物（RFOs等）等积累的影响。同时从多信号网络调控机制以及全球气候变化对作物可持续和高质量生产的需求角度，对进一步研究和利用Dof转录因子进行作物生物育种的前景和方向作展望。

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防御假单胞菌H78中crp基因对抗生素合成的调控作用

聂晨曦, 向　涛, 张雪洪, 黄显清

生物学杂志 2023, 40 (3): 11-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.03.011

摘要（287）

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crp基因（编码cAMP受体蛋白）作为全局调控因子广泛存在于各种细菌中，在不同菌株中表现不同的调控功能。防御假单胞菌（Pseudomonas protegens）H78能产生硝吡咯菌素（Prn）、2,4-二乙酰基间苯三酚（2,4-DAPG）和藤黄绿菌素（Plt）等多种广谱抗生素。为探究P. protegens H78中crp基因对抗生素Prn、2,4-DAPG和Plt合成的调控作用，利用基因无痕敲除、HPLC分析、lacZ报告基因分析等技术，分析crp基因对抗生素Prn、2,4-DAPG和Plt合成及基因表达的影响。结果表明：H78菌株中crp基因的敲除导致Prn合成操纵子prnABCD表达显著下降；Plt合成及操纵子表达显著上升；2,4-DAPG合成及操纵子表达小幅下降。因此，P. protegens H78中crp基因对抗生素Prn合成存在显著的正调控作用，而对Plt合成存在明显的负调控作用，对2,4-DAPG合成存在一定的正调控作用。

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本科生基因工程实验课程基因克隆构建方案

陆盈盈, 樊伟康, 韦有恒

生物学杂志 2023, 40 (3): 119-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.03.119

摘要（287）

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将常用于Gateway克隆系统中的对大肠杆菌具有毒性ccdB基因引入载体，提高基因克隆成功率。构建基因克隆过程中，含有ccdB 基因的原始载体在大肠杆菌中不能正常生长，无法形成细胞克隆，避免空载的假阳性克隆产生。通过分组比较实验、启发引导的教学设计，可以让学生充分领会酶切、重组、连接等生物工程相关操作，加深学生对理论课程的理解。该基因克隆方法的改进能够满足实验教学的需要，也适用于科研工作中的基因克隆效率的提高。

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不同年龄段小鼠小脑浦肯野细胞胞体和树突形态的分析

裴　沛, 汤正权

生物学杂志 2024, 41 (1): 26-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736

摘要（285）

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为探讨小鼠小脑浦肯野细胞形态在不同年龄段的差异，挑选4个年龄段小鼠各5只，分别为14天龄、1月龄、2月龄和1年龄。选择小白蛋白作为浦肯野细胞独特的标记物，利用免疫组织化学方法，对该4组年龄段小鼠小脑的小白蛋白进行免疫荧光染色，在共聚焦显微镜下观察并比较浦肯野细胞胞体和树突形态。结果显示，2月龄小鼠浦肯野细胞树突长度显著高于其他年龄组（P<0.05），1年龄小鼠浦肯野细胞树突长度显著低于其他年龄组（P<0.05），浦肯野细胞胞体面积大小变化则呈现年龄段逐级递减趋势。研究同时分析小白蛋白在该4组年龄段小鼠小脑浦肯野细胞的荧光表达强度，其随年龄段呈现总体上升趋势。结果表明小脑浦肯野细胞胞体大小和树突长度与年龄相关，小白蛋白的表达与其发育呈相反趋势。研究结果提示，小白蛋白对小脑浦肯野细胞发育可能存在重要的调控作用。

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设计改造羧酸还原酶合成医药中间体(S)-2-氨基丁醇

张晓辉, 覃宗敏, 李聪聪, 路福平, 曲　戈, 孙周通

生物学杂志 2024, 41 (1): 6-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2024.01.006

摘要（280）

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S)-2-氨基丁醇同时具有羟基及氨基官能团，是多种重要药物分子的关键手性中间体，生物合成(S)-2-氨基丁醇尚缺少有效的酶元件。以塞格尼氏菌（Segniliparus rugosus）来源的羧酸还原酶SrCAR为研究对象，通过对实验室已有SrCAR突变文库进行筛选测试，结合活性位点共进化分析，同时利用组合活性中心饱和突变策略（Combinatorial active-site saturation test, CAST）构建新的突变体文库，经测试最终获得优势突变体XH7（G430V/E533F/A627N）。该突变体催化底物N-Boc-(S)-2-氨基丁酸到醛产物的活性（kcat/Km）较野生型SrCAR提高2.1倍，热熔值（Tm）提升2.3 ℃。进一步通过引入荧光假单胞菌（Pseudomonas fluorescens）来源的醇脱氢酶PfADH，可还原N-Boc-(S)-2-氨基丁醛到醇产物。XH7和PfADH的双酶共表达体系反应5 h即可将20 mmol/L底物实现几乎完全转化，转化率达到99%，并经脱Boc保护与分离纯化获得终产物(S)-2-氨基丁醇，得率为60%。通过分子动力学模拟解析最优突变体活性及热稳定性提高的分子机制，为SrCAR酶设计改造提供新的研究思路，拓展酶法合成(S)-2氨基丁醇的生物酶工具箱，可为类似高附加值医药中间体的生物合成提供理论和实践指导。

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服务于“蓝色种业”的海洋生物技术

秦　松, 孙　林, 王亚军, 刘正一, 王寅初, 张　健

生物学杂志 2024, 41 (1): 1-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2024.01.001

摘要（278）

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从我国海洋生物技术三十年来理论实践创新的角度出发，以我国“蓝色种业”的跨越式发展为主题，综述1989年以来中国特色的宏微观结合的海洋生物技术育种创新成果，以及理论联系实际的应用成就。分析有关国际前沿趋势以及中国海水养殖产业持续健康发展的迫切需求，总结面向全球变化的区域响应的精准育种是未来十年国际海水养殖生物技术的发展方向，我国应积极应对、调整部署，为世界规模第一的“蓝色农业”提供精准高效的科技创新供给。

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GS抑制剂调节自噬影响肝癌细胞放疗敏感性

何　媛, 钱俊超

生物学杂志 2023, 40 (5): 6-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.05.006

摘要（277）

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为探究人类肝细胞癌细胞的放疗敏感性与谷氨酰胺合成酶（GS）和自噬之间的关系。HepG2细胞经X射线照射后，采用CCK-8、克隆集落形成实验来测量细胞经GS抑制剂（L-蛋氨酸亚磺酰亚胺，MSO）作用后的增殖能力。实时荧光定量PCR以及蛋白免疫印迹实验（Western Blot，WB）用于检测MSO对GS表达的影响，GS活力检测试剂盒用于检测MSO对GS的活力抑制效率。单丹磺酰尸胺（MDC）染色以及WB实验技术用于检测细胞内的自噬情况，以确定IR及MSO对自噬的影响。结果表明，MSO引起细胞内GS表达增加，但是GS的活力被其显著抑制。此外，MSO可以降低放疗后细胞的增殖能力，并且抑制放疗诱导的自噬。结果表明MSO可通过抑制GS活力提高HepG2细胞的放疗敏感性，这与其对自噬流的调节密切相关。

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荧光光谱法分析天然虾青素对H2 O2 的抗氧化能力

郑鑫鑫, 黄　青

生物学杂志 2023, 40 (4): 42-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.04.042

摘要（273）

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为探究虾青素对H2O2的抗氧化能力，利用高香草酸（Homovanillic acid，HVA）在辣根过氧化物酶（Horseradish peroxidase，HRP）催化条件下被H2O2氧化产生强荧光信号的联苯二聚体的化学反应，探测和分析抗氧化剂对联苯二聚体荧光光谱的改变和影响，由此建立虾青素清除H2O2抗氧化能力测定的新方法，并将虾青素对H2O2的抗氧化作用与3种典型的抗氧化剂β-胡萝卜素、维生素C和α-生育酚对H2O2的抗氧化作用进行比较。结果表明，虾青素的H2O2清除能力明显高于β-胡萝卜素、维生素C和α-生育酚，约是β-胡萝卜素的1.4倍，是维生素C的8倍，是α-生育酚的732倍。基于荧光光谱法分析天然虾青素对H2O2的抗氧化能力，为虾青素抗氧化功能提供新的实验依据，也有利于人们对虾青素抗氧化功能的理解和应用发掘。

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rAAV5阴离子交换层析工艺的开发

许　琳, 梁欢欢, 李红英, 韩　旭, 戴柳冰, 马　超, 朱　涛

生物学杂志 2023, 40 (4): 107-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.04.107

摘要（272）

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建立一种有效提高重组5型腺相关病毒（rAAV5）实心载体比率的阴离子交换层析的纯化方法。对亲和层析捕获的rAAV5样品，使用多种阴离子交换层析柱进行离子强度线性梯度洗脱，CIMmultus QA（CIMQ）层析柱能够有效分离不含目的基因组的病毒（病毒空颗粒）和含目的基因组的病毒（实心载体）。基于CIMQ层析柱，进行纯化缓冲液体系、紫外目标峰收集范围的优化。通过qPCR检测病毒基因组(Vg)含量计算回收率，高效液相色谱法（HPLC）或体积排阻色谱-多角度静态光散射技术（SEC-MALS）测定实心载体比率。使用Tris, Na2HPO4, pH 8.0缓冲体系，洗脱时收集紫外吸收值UV260/UV280比值大于1的部分，收集的样品实心载体比率达到80.3%。成功建立一种简单方便的阴离子交换层析方法，能去除rAAV5样品中的病毒空颗粒，使实心载体比率达到基因治疗临床产品要求。

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胚胎发育过程的表观遗传调控研究进展

赵柯郁, 苏丽娅

生物学杂志 2023, 40 (6): 99-. DOI: 10.3969/j.issn.2095-1736.2023.06.099

摘要（268）

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表观遗传重塑过程从受精后短时间内便会开始，包括DNA甲基化改变、染色质重塑和转录改变。DNA甲基化在DNA甲基转移酶（DNA methyltransferase，DNMT）和10-11易位蛋白（ten-eleven-translocation protein，TET）的参与和调控下重编程以及发生动态变化，这些变化与胚胎发育、早期细胞命运决定、印记基因调控密切相关。组蛋白，尤其H2和H3组蛋白甲基化、泛素化以及乙酰化等修饰同样作为重要的表观遗传调节器调控基因转录活性以及染色质可及性。DNA甲基化（DNA methylation）、组蛋白修饰（histonemodification）和染色质可及性（chromatin accessibility）均会随着胚胎发育阶段的变化而发生动态变化，与此同时，与DNA甲基化和组蛋白修饰相关的基因、酶及底物也在发生动态变化。近期多项研究利用高通量测序等技术，从全基因组的角度，揭示了DNA甲基化、组蛋白修饰以及染色质可及性的新机制，就胚胎发育过程的表观遗传调控研究进展进行综述。

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