【客户文章集锦】从转录、基因组到蛋白代谢，各组学齐开花

背景：成纤维细胞是肿瘤基质中的主要细胞类型，癌症相关成纤维细胞 (CAF) 通过分泌各种生物活性分子来促进癌症化疗耐药。然而，CAFs 和正常成纤维细胞 (NFs) 之间的差异表达以及 CAFs 如何独特地影响癌细胞仍未被探索。

方法：胃癌标本中培养原代CAFs和NFs，并通过RNA测序分析它们的变异表达。通过测量细胞活力、细胞凋亡和 3D 共培养技术来评估化疗药物耐受性。

结果：CAFs 是从胃癌中分离出来的，并由特定的细胞表面标志物定义。CAFs降低了胃癌细胞对5-FU的敏感性。RNA 测序表明，CAFs 表达的 NRP2 水平高于 NFs。NRP2的高表达与胃癌患者较差的肿瘤学结果相关。进一步的研究表明，NRP2 的敲除消除了对 5-FU 的抗性。NRP2 敲除后，基质细胞衍生因子 1 (SDF-1) 的分泌减少。此外，我们发现对 5-FU 的敏感性增加是由 DNA 损伤引起的。这个过程是由 Hippo 通路的主要效应子 YAP/TAZ 介导。

葡萄膜炎是一种严重的炎症性疾病，会影响葡萄膜功能，导致视觉受损，甚至不可逆的失明。但是现有的治疗手段表现出了副作用。为了找到新的治疗靶点，本研究选取了4例正常样本和4例葡萄膜炎症大鼠模型样本，分别进行了全转录组分析。研究人员主要关注mRNA和lncRNA的差异表达谱，并鉴定出了NOD样受体信号通路在葡萄膜炎病变过程中发挥了关键作用。本研究的结果表明，EAU虹膜的转录组数据可用于挖掘新的葡萄膜炎治疗通路。而且，NOD样受体信号通路中分子可作为自身免疫性葡萄膜炎新的治疗靶点。

内皮祖细胞(EPCs)参与了糖尿病视网膜病变（DR）引起的微血管功能障碍，而miRNAs在很多生物学过程和疾病中发挥了重要的调节作用。为了鉴定在DR中与EPCs功能障碍相关的miRNAs，本研究进行了small RNA高通量测序，最终鉴定出了72个在高糖条件下差异表达的miRNAs。通过GO和KEGG富集分析，发现差异miRNA的靶基因主要参与“蛋白结合”“细胞分化”“细胞骨架”过程，且cGMP-PKG信号通路与miRNA调控的EPC功能密切相关。对临床样本的分析发现，miR-375-3p在DR患者中表达水平上调，且抑制miR-375-3p的表达会调高EPCs细胞的活性、增殖能力和迁移水平，并能延缓细胞凋亡的发生。

飞蝗大规模爆发会导致巨大的经济损失，蝗灾的出现是由于蝗虫长期的高产卵量。目前我们知道飞蝗的产卵量与群体密度有关，但是其具体的分子机制并不清楚。本研究基于转录组测序等一系列手段揭示了详细的调控通路，首次从分子层面揭示了飞蝗卵泡吸收（死亡）从而决定产卵数量的机制，这为研发防治飞蝗大规模爆发的药物提供了重要线索。

毕赤酵母PLRA3启动子表达系统便是其中之一。LRA1-4是编码鼠李糖代谢相关酶的基因，而且调控LRA3和LRA4表达的启动子PLRA3  & PLRA4是鼠李糖诱导的强启动子。据此构建了基于PLRA3启动子的鼠李糖诱导表达系统，然而其融合蛋白的表达能力不及PAOX1启动子系统。为了提高融合蛋白表达水平，将毕赤酵母工程改造菌株GS115m中的启动子PLRA4替换为鼠李糖诱导若启动子PLRA2。改造完成的菌株除蛋白表达水平提高外，还表现出其他与未改造菌株不同的特性。本研究通过构建P. pastoris GS115m/LacB工程菌株，通过RNA测序在转录组水平上鉴定出了当碳源匮乏时差异表达的基因，阐明了毕赤酵母工程菌在碳源匮乏时的生存机制以及提高重组蛋白表达量的通路，为工程菌的构建策略提供了宝贵经验。

外阴硬化性苔藓（VLS）是一种慢性炎症性皮肤病，给患者带来终身和心理困扰。通过16S测序分析，以比较两组外阴皮肤微生物群的组成差异。本研究的目的是评估VLS患者和无症状绝经后妇女之间外阴皮肤微生物群的组成特征。研究表明，在属水平上，在无症状对照组中，乳杆菌属占微生物区系的比例最大，而在VLS组中，普氏普氏杆菌属的比例最高。在VLS组中，与对照组相比，金黄色葡萄球菌属、雷氏菌属、消化杆菌属、厌氧球菌属、弯曲杆菌属、普罗维登西亚属、克氏杆菌属、埃扎克氏菌属和大肠杆菌志贺菌属的相对丰度显著增加。虽然外阴皮肤微生物群的α多样性没有显著差异，但两组之间的β多样性存在显著差异。

我们开发了一种使用僧侣果提取物作为甜味剂的合生元酸奶，并研究了将酸奶喂养给由链脲佐菌素和高脂肪饮食诱导的2型糖尿病大鼠的效果。与喂食蔗糖增甜酸奶的大鼠相比，喂食合生元酸奶的大鼠显示出更强的血糖调节能力，胰岛素抵抗和糖基化血红蛋白显著降低，短链脂肪酸水平和肠道微生物群状态显著改善。喂食合生元酸奶的大鼠的肝脏和肾脏损伤也有所改善。免疫组织化学分析表明，与对照酸奶相比，合生元酸奶抑制β细胞丢失。食用合生元酸奶有助于恢复胰岛。我们的结果表明，在2型糖尿病患者中，僧侣果提取物可能是合生元酸奶产品中蔗糖的良好替代品，以延缓糖尿病和相关并发症的进展。

我们报告了一株从男性患者血液中分离出的高致病性肺炎克雷伯菌菌株NDM-5产生序列35型（ST35）。在小鼠腹膜炎感染模型中，它显示出对血清杀伤和中性粒细胞吞噬的显著抵抗力和高毒力。在一个特定的天冬酰胺tRNA基因中发现了ICEKp1（~76 kb）的染色体整合，而不是携带pLVPK样毒力质粒，该基因含有铁获取系统salmochelin基因（iroBCDN）、耶尔森菌素基因和rmpA基因的变体。

氮在蓝藻水华全球扩散中的关键作用正引起越来越多的关注，然而，藻类对不同氮形态的响应机制仍不清楚。本研究着重研究了不同氮形态（硝酸盐和铵）对铜绿微囊藻生理和转录组学的影响。

这项研究是首次将生理信息和转录组学反应结合起来，以探讨铜绿假单胞菌对氮形态的差异反应机制。与硝酸盐相比，铵在刺激氮限制型铜绿假单胞菌的初始生长方面表现更好，而由于过量铵供应造成的PSII损伤，藻类生长和光合作用降低。相比之下，充足的硝酸盐有利于更高的细胞密度和MC配额。硝酸盐培养的铜绿假单胞菌与铵培养的铜绿假单胞菌的基因转录组模式存在显著差异。共检测到765个基因在两种形式的供氮细胞之间差异表达，它们涉及光合能量传递、氮运输和储存、MC生物合成等的调节。特别是，与光能耗散相关的基因被显著上调，以维持高氨氮下细胞内的能量平衡，这为光合作用和氮代谢之间的相互作用提供了新的见解。然而，本研究的主要局限性在于许多新的srna无法在公共数据库中注释，这限制了对铜绿假单胞菌氮代谢和转录后调控机制的进一步研究。

背景：蒿属植物广泛分布于世界各地，并在传统医学实践中具有重要用途，是潜在的重要牧草和药用植物资源。本研究旨在研究西藏蒿属植物的代谢物并了解其代谢途径。

方法：使用 LC-MS/MS 分析了西藏三种蒿属植物的代谢物。通过主成分分析(PCA)、偏最小二乘分析和层次聚类对差异代谢物进行分类和分析。KEGG Pathway 富集分析用于确定参与三种蒿属植物差异代谢物的关键代谢途径。

结果：分析了三种蒿属植物的代谢物。在LC-MS/MS正离子模式下，分别从Artemisia sieversiana 和 Artemisia annua中差异检测到262种不同代谢物，从Artemisia wellbyi 和 Artemisia sieversiana中检测到312种差异代谢物，从Artemisia wellbyi 和 Artemisia annua中筛选出306种差异代谢物。使用负离子模式，在Artemisia sieversiana 和Artemisia annua中鉴定出 106 种差异代谢物，从Artemisia wellbyi 和 Artemisia sieversiana中鉴定出131种差异代谢物，从Artemisia wellbyi 和 Artemisia annua中分别鉴定出133种差异代谢物。选择的差异代谢物主要是有机酸及其衍生物、酮类、酚类、醇类和香豆素类。在这些天然化合物中，青蒿素在青蒿中的相对含量最高。

L-茶氨酸是茶中的一种特征性氨基酸，具有多种作用，包括抗氧化和抗炎作用。此前，大部分研究报道L-茶氨酸通过抑制炎症因子的表达来调节体内免疫功能，但L-茶氨酸如何调节炎症因子的通路尚不清楚。本研究创新性地发现了L-茶氨酸在体内的结合靶点——大麻素受体1，并证明L-茶氨酸通过竞争性结合大麻素受体1来调节免疫功能和谷氨酰胺代谢。从机理上讲，L-茶氨酸与大麻素受体1 竞争性结合，导致大麻素受体 1 活性的抑制，并调节正常和 E44813 应激大鼠的谷氨酰胺代谢和免疫功能。在正常大鼠中，L-茶氨酸通过拮抗大麻素受体 1 通过 Gβy 抑制 ERK1/2 磷酸化，从而影响谷氨酰氨合酶（GS）表达。从免疫信号的角度看，LTA拮抗大麻素受体1的活性后，解除了大麻素受体1对COX-2表达的抑制，下调了Pdcd4和NFκB的表达，最终增强了抗炎因子 IL-10的表达。在 E44813 应激大鼠中，L-茶氨酸通过抑制大麻素受体 1 的活性促进 p-ERK1/2 的核转位，最终作用于 GS。同时，在应激大鼠中通过 COX2-Pdcd4-NFκB-IL10 和 TNFα 通路降低促炎因子 TNF-α 的表达，增加抗炎因子 IL-10 的表达。总之，这些结果表明 L-茶氨酸通过与大麻素受体 1 竞争性结合来调节谷氨酰胺代谢和免疫功能。L-茶氨酸是茶中的一种特征性氨基酸，具有多种作用，包括抗氧化和抗炎作用。此前，大部分研究报道L-茶氨酸通过抑制炎症因子的表达来调节体内免疫功能，但L-茶氨酸如何调节炎症因子的通路尚不清楚。本研究创新性地发现了L-茶氨酸在体内的结合靶点——大麻素受体1，并证明L-茶氨酸通过竞争性结合大麻素受体1来调节免疫功能和谷氨酰胺代谢。从机理上讲，L-茶氨酸与大麻素受体1 竞争性结合，导致大麻素受体 1 活性的抑制，并调节正常和 E44813 应激大鼠的谷氨酰胺代谢和免疫功能。在正常大鼠中，L-茶氨酸通过拮抗大麻素受体 1 通过 Gβy 抑制 ERK1/2 磷酸化，从而影响谷氨酰氨合酶（GS）表达。从免疫信号的角度看，LTA拮抗大麻素受体1的活性后，解除了大麻素受体1对COX-2表达的抑制，下调了Pdcd4和NFκB的表达，最终增强了抗炎因子 IL-10的表达。在 E44813 应激大鼠中，L-茶氨酸通过抑制大麻素受体 1 的活性促进 p-ERK1/2 的核转位，最终作用于 GS。同时，在应激大鼠中通过 COX2-Pdcd4-NFκB-IL10 和 TNFα 通路降低促炎因子 TNF-α 的表达，增加抗炎因子 IL-10 的表达。总之，这些结果表明 L-茶氨酸通过与大麻素受体 1 竞争性结合来调节谷氨酰胺代谢和免疫功能。

外泌体是 miRNA 的重要转运体，在骨折愈合中发挥着不同的作用。血管生成是骨愈合中的关键事件之一，作者之前报道了机械负荷在血管重塑中的刺激作用。本研究关注 H 型血管和外泌体 miR-214-3p，研究了负荷驱动的血管生成机制。miRNA 测序和 qRT-PCR 显示 miR-214-3p 在去骨去卵巢 (OVX) 小鼠的外泌体中增加，而在膝关节负荷小鼠中显著降低。此外，与 OVX 组相比，来自负载组的外泌体促进了内皮细胞的血管生成。相反，用 miR-214-3p 转染的外泌体降低了血管生成潜力。值得注意的是，膝关节负荷显著改善了微血管体积、H 型血管形成、骨矿物质密度和含量，以及BV/TV、Tb.Th、Tb.N 和 Tb.Sp。在细胞培养中，内皮细胞中 miR-214-3p 的过表达减少了管的形成和细胞迁移。总的来说，这项研究表明膝关节负荷通过增强 H 型血管的形成和下调外泌体 miR-214-3p 来促进血管生成。