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化学进展 2018, No.10 上一期 后一期 返回主页

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2018, 30 (10): 0-0 |
出版日期: 2018-10-15
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摘要
序言
序言
巢晖, 赵劲, 杨晓达
2018, 30 (10): 1463-1463 |
出版日期: 2018-10-15
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摘要
综述
人工金属酶分子设计新进展:肌红蛋白研究实例分析
林英武
2018, 30 (10): 1464-1474 | DOI: 10.7536/PC180528
出版日期: 2018-10-15
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摘要
金属酶在生物体中发挥着多种至关重要的作用，而人工金属酶的分子设计能够调控和拓展天然金属酶的功能，甚至创造出功能更为优越的新型酶分子。肌红蛋白（Mb）是作为血红素蛋白或其他金属蛋白分子设计的理想蛋白模型。近些年，基于Mb蛋白骨架的人工金属酶的分子设计逐渐发展了多种研究策略，包括设计氢键网络、金属结合位点、分子内二硫键、利用蛋白翻译后修饰、引入非天然氨基酸和非天然辅基等。本文着重综述这些方面的最新研究进展，可以帮助我们深刻认识金属酶的结构与功能关系，同时掌握人工金属酶分子设计的思路与方法，从而有助于推动这一领域的快速发展。
SOD1抑制与活性氧信号转导的调控
李享, 石家愿, 邱爽, 王明芳, 刘长林*
2018, 30 (10): 1475-1486 | DOI: 10.7536/PC180608
出版日期: 2018-10-15
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摘要
铜锌超氧化物歧化酶（Copper-zinc Superoxide Dismutase，SOD1）是胞内广泛存在的抗氧化酶，催化O2·-歧化为H2O2和O2，维持胞内活性氧物种（ROS）内稳态。癌细胞的生长、增殖都依赖于适度高浓度的H2O2，高表达的SOD1维持癌细胞内较高水平的H2O2和ROS内稳态。抑制癌细胞内SOD1的活性，可以有效调节ROS信号通路，抑制癌细胞的生长、增殖，阻滞癌细胞周期，促进癌细胞凋亡。因此，通过抑制其活性调控癌细胞内ROS信号网络并选择性杀死癌细胞已经成为抗癌药物设计的一个重要方向。本文主要总结了各类SOD1抑制剂，以及SOD1抑制对ROS信号转导的调控，分析了SOD1特异抑制选择性杀死癌细胞的机制。
硒蛋白S的结构、功能及与疾病的关系
刘红梅*, 金剑波, 周军, 黄开勋, 徐辉碧
2018, 30 (10): 1487-1495 | DOI: 10.7536/PC180613
出版日期: 2018-10-15
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摘要
硒是一种人体必需的微量营养元素，其主要生物功能是通过硒蛋白实现。硒蛋白S （SELENOS）是一种主要存在于内质网膜的硒蛋白，参与了内质网相关蛋白降解过程。SELENOS主要是通过胞质中的卷曲螺旋结构域和C-端含硒代半胱氨酸残基的无规结构区发挥生物功能的。大量体外研究结果显示，SELENOS有调节氧化应激、内质网应激、炎症等功能，进而可能影响心血管疾病、2型糖尿病、阿尔茨海默症等疾病的发生发展。此外，流行病学观察研究发现SELENOS基因的多种单核苷酸多态性与心血管疾病、癌症等疾病密切相关。本文综述了SELENOS结构、功能及与疾病的关系，总结了SELENOS研究中尚待解决的问题，并对其未来的发展方向进行了展望。
硒蛋白R——一个独特的甲硫氨酸亚砜还原酶
师腾瑞, 杨玉洁, 刘琼, 李楠*
2018, 30 (10): 1496-1502 | DOI: 10.7536/PC180625
出版日期: 2018-10-15
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摘要
硒蛋白是一类以硒代半胱氨酸为活性中心的蛋白质，利用硒氢基的强还原性，硒蛋白在生物体内发挥重要的抗氧化功能。目前发现，人类基因组中有25种硒蛋白的编码基因，其中硒蛋白R是唯一一个含有硒代半胱氨酸的甲硫氨酸亚砜还原酶，它位于细胞质及细胞核中，由于其空间结构和硒元素的强亲核性，硒蛋白R能特异性还原R型甲硫氨酸亚砜中被氧化的硫元素。硒蛋白R能够与肌动蛋白、瞬时电位通道蛋白及β-淀粉样蛋白等多种蛋白质相互作用，可能在中枢神经系统中具有重要的功能，并与神经退行性疾病的发生发展具有密切关系。
胶原矿化与仿生修复
吴媛媛, 潘海华, 唐睿康
2018, 30 (10): 1503-1510 | DOI: 10.7536/PC180541
出版日期: 2018-10-15
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摘要
脊椎动物硬组织（牙和骨）是通过生命系统的矿化过程形成的，其中矿化胶原是这些生物材料的基本结构单元。矿化胶原是由胶原分子与纳米磷酸钙矿物形成的有机-无机复合材料，其所特有的纳米有序多级结构赋予了生物硬组织材料优异的机械性能（如硬度和韧性）。该结构特性和矿化过程可为新型硬组织修复材料制备提供有益的启示。其中，胶原纤维内有序矿化是仿生重构的难点，也是开展硬组织修复的关键。本文综述了骨的分层结构特征、胶原分子的组装和矿化胶原的多级结构特点，胶原分子和非胶原蛋白与磷酸钙材料的相互作用，功能调控分子对胶原和矿物的界面修饰，以及胶原矿化技术在硬组织修复中的应用；指出了目前胶原矿化亟须解决的一些关键问题，如调控无定形矿物进入胶原纤维、胶原矿化速度和程度，大规模有序胶原纤维制备等。
基于细胞仿生矿化合成纳米材料及其应用
谢晓晓, 马晓明*, 茹祥莉, 常毅, 郭玉明, 杨林*
2018, 30 (10): 1511-1523 | DOI: 10.7536/PC180807
出版日期: 2018-10-15
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摘要
近年来，随着纳米科学技术的发展，纳米材料的“绿色合成方法”研究显得愈发重要。基于细胞活体及其分泌物模拟生物矿化合成纳米材料已成为绿色合成纳米材料的研究前沿。该方法具有操作简单、安全经济和环境友好等优点，合成得到的纳米材料具有良好的分散性、稳定性和特殊的性能。该方法得到的纳米材料已在化学、材料学、生物医学等领域展现出了广泛的应用前景，引起了人们的极大关注。本文综述了应用细菌、真菌、植物及人体细胞等活体细胞或分泌物仿生矿化合成各种形貌及不同尺寸的无机纳米结构材料的研究进展；着重评述了纳米材料的仿生矿化合成方法、合成机制以及应用研究现状与前景，并对纳米材料基于细胞合成技术的发展趋势进行了展望。
金属配合物用于细胞内动态实时荧光示踪研究
邱康强, 朱宏翊, 计亮年, 巢晖
2018, 30 (10): 1524-1533 | DOI: 10.7536/PC180703
出版日期: 2018-10-15
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摘要
近年来金属配合物因其优异的光物理性质，如大的斯托克位移、好的光稳定性、长的荧光寿命以及双光子荧光性质等，在生物成像领域中引起了广泛关注，并被应用于细胞内动态变化的实时示踪研究。本文综述了近年来金属配合物对线粒体、溶酶体、脂滴、乏氧、pH、黏度、温度、极性等细胞内动态行为和演化过程的实时示踪研究。总结了金属配合物应用于细胞内动态实时示踪所需的条件，包括特异性、好的光稳定性和低细胞毒；同时结合金属配合物的光物理性质，对实时示踪过程中不同成像模式（单光子成像、多光子成像、荧光寿命成像）的优缺点进行了比较；最后，针对目前金属配合物荧光示踪应用中存在的一些问题，进行了分析和探讨。
T1-T2双模式磁共振造影剂的设计及应用
邓广, 杨红, 周治国*, 杨仕平*
2018, 30 (10): 1534-1547 | DOI: 10.7536/PC180537
出版日期: 2018-10-15
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摘要
核磁共振成像作为一种无侵入的早期诊断方式早已在临床上得到了非常广泛的应用，其成像方式分为弛豫加权和扩散加权，其中弛豫加权又分为T1加权成像和T2加权成像。为了增强MR图像对比度，可通过引入造影剂，根据其增强类型可以分为阳性的T1造影剂和阴性的T2造影剂。虽然两种造影剂各有其优点，但是也存在着一些不足，因此一种全新的T1-T2双模态造影剂应运而生。T1-T2双模态造影剂的优势就在于可以利用同一台仪器，实现MRI成像在时间和空间上的精确匹配。本文系统地总结了T1-T2双模态造影剂的设计思路和其化学合成方法，并对其生物医学应用作了介绍。
磷光环金属化铱(Ⅲ)配合物在癌症治疗方面的应用
何良, 谭彩萍, 曹乾, 毛宗万
2018, 30 (10): 1548-1556 | DOI: 10.7536/PC180610
出版日期: 2018-10-15
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摘要
配位饱和且取代惰性的环金属化铱（Ⅲ）配合物由于优秀的磷光特性，在生物成像和生物传感等方面有着广泛的应用。近年来，该类铱配合物由于有效的抗肿瘤效力和新颖的抗肿瘤机制，在抗肿瘤方面的应用也引起了广泛关注。本文主要对磷光环金属化铱（Ⅲ）配合物（结构通式为[Ir（C^N）2（N^N）]+）在抗癌化疗和光动力治疗两方面的最新研究进展进行了综述；分类总结了靶向不同细胞器，作为蛋白-蛋白相互作用抑制剂，以及应用于单光子和双光子光动力治疗的环金属化铱（Ⅲ）配合物，为开发新型金属抗肿瘤药物提供参考。最后，对环金属化铱（Ⅲ）配合物在抗癌应用方面的前景进行了展望。
铂类抗癌药物的多功能纳米递送体系
沈娟, 朱阳, 师红东, 刘扬中
2018, 30 (10): 1557-1572 | DOI: 10.7536/PC180612
出版日期: 2018-10-15
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摘要
以顺铂为代表的小分子铂类抗癌药物是临床应用的一线化疗药物，但其严重的毒副作用和难以克服的耐药性限制了铂类药物的临床应用和研发。运用纳米药物递送技术可以实现药物的靶向递送和可控释放，来提高药物的生物利用度，降低药物的毒副作用以及耐药性，为癌症的治疗带来新的希望。此外，丰富多样的纳米递送体系易于实现药物与具有生物学活性试剂的共运输，从而为各种治疗策略以及诊疗策略的联用提供可能，为最终实现癌症的精准治疗展现广阔前景。本文从靶向递药、药物可控释放、联合治疗、诊疗一体化四个方面对铂类抗癌药物的多功能纳米递送体系在癌症治疗中的最新研究进展进行综述，同时通过列举最新研究成果，展示了新材料、新技术以及新颖设计思想在铂基纳米递送体系中的应用。
金属配合物在肿瘤化学免疫治疗中的应用前景
孙悦文, 金素星, 王晓勇, 郭子建
2018, 30 (10): 1573-1583 | DOI: 10.7536/PC180742
出版日期: 2018-10-15
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摘要
肿瘤化学免疫治疗是免疫疗法与化学疗法相结合通过协同作用治疗肿瘤的一种新方法。以铂类药物为代表的金属药物是一类重要的化学抗肿瘤药物，其作用机理是与肿瘤细胞DNA形成交联物并阻止其复制；但是，这类药物存在严重的毒性和耐药性问题。近年来发现有些金属配合物在产生细胞毒性的同时，也通过多种机制参与机体的免疫调节过程，其中以诱导免疫原性细胞死亡（ICD）最为常见。本文简要介绍了肿瘤化学免疫治疗的基本概念以及与免疫抑制有关的肿瘤微环境，概述了金属配合物的免疫活性和调节免疫过程的基本原理，并以铂类药物为例总结了金属配合物调节免疫过程的可能途径，最后列举了若干具有ICD诱导潜力和其他免疫调节功能的非铂类金属配合物，指出了目前化学免疫治疗存在的问题和未来的应用潜力。化学治疗与免疫治疗结合既可以利用机体免疫系统增强金属配合物的抗肿瘤效果，又可以减少药物剂量，降低毒副作用，是设计金属抗肿瘤药物的新方向之一。
用于肿瘤综合治疗的无机纳米材料
胡军, 姚雨竹, 敖艳肖, 杨海, 杨祥良*, 徐辉碧
2018, 30 (10): 1584-1591 | DOI: 10.7536/PC180616
出版日期: 2018-10-15
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摘要
无机纳米材料以其独特的纳米特性，在以肿瘤为代表的多种疾病的诊疗一体及综合治疗中具有越来越广泛的应用。本文重点关注该领域代表性的三类材料：超顺磁性氧化铁纳米粒、上转换纳米粒以及贵金属纳米粒，它们分别具有优异的磁学性能、光学性能及热性能，归纳总结了它们在体外检测、活体成像、药物输送以及靶向治疗等方面的应用及其优势与劣势，希望为发展生物相容性更好、诊疗效果更佳的无机纳米材料提供更好参考和建议，促进无机纳米材料的临床转化。
帕金森病中的关键金属元素
黄辉, 陈俊, 卢会茹, 周梦雪, 胡毅, 柴之芳
2018, 30 (10): 1592-1600 | DOI: 10.7536/PC180609
出版日期: 2018-10-15
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摘要
随着我国人口日趋老龄化，老年退行性疾病呈高发态势，据估计当今我国帕金森病患者占世界一半左右。因此，帕金森病日益成为危害我国人民生命健康的突出问题之一。当前临床上对帕金森病无有效治愈手段，而且对于帕金森病的发病机制仍无定论。在诸多可能的诱因中，过渡金属元素的内稳态失衡和氧化应激，被认为与帕金森病相关。本文以生物体两种必需的过渡金属元素铁和铜为中心，介绍了与细胞内铁元素和铜元素代谢相关的信号通路和基因蛋白，并阐述了铁元素或铜元素稳态失衡对神经细胞造成损伤的可能机制。最后，介绍了同步辐射技术应用于帕金森病中元素分析和机制的研究进展，并展望了帕金森病中生物无机问题的未来研究方向。