去唾液酸糖蛋白受体(asialoglycoprotein receptor, ASGPR) 是一种在肝实质细胞表面高度表达的受体, 它可以特异性识别和结合末端带有半乳糖或N-乙酰基半乳糖胺残基的分子, 通过网格蛋白介导其内吞并转运至溶酶体中降解。基于这一特性, ASGPR介导的肝靶向药物递送会增加药物在肝脏中的分布、减少药物潜在不良反应并降低给药剂量。本文全面综述了ASGPR的表达、组成与结构、结合及内吞, 系统总结了基于ASGPR的配体设计、优化及其释放策略, 并展望该受体在药物开发中的应用。

淫羊藿是临床常用的传统“无毒”补益类中药, 但近年来淫羊藿相关制剂致肝损伤报道频发, 更有单味淫羊藿诱发肝损伤的临床病例报道, 为淫羊藿临床安全合理应用带来极大挑战。本文基于古今文献, 从品种、炮制方法、临床不良反应、药理作用、毒性机制等角度对淫羊藿安全应用进行较为系统的汇总分析, 并结合本课题组工作基础, 提出构建淫羊藿临床安全合理应用的“人-药-用”综合防控体系, 以期全面实现淫羊藿毒性的可防可控, 保证淫羊藿的临床安全性。

融合基因BCR-ABL在人体内表达的蛋白质是一种异常的酪氨酸激酶, 可导致慢性髓系白血病(chronic myeloid leukemia, CML)。随着对CML发病机制的进一步研究, 人们发现开发选择性抑制异常BCR-ABL酪氨酸激酶的化合物是值得关注的研究方向。前三代BCR-ABL抑制剂为正构抑制剂, 该抑制剂竞争性阻断ABL蛋白酪氨酸激酶与ATP的结合, 阻止其激活下游信号。第四代BCR-ABL抑制剂通过与肉豆蔻酰口袋结合, 变构抑制ABL蛋白酪氨酸激酶, 具有更强的选择性且保持对耐药性突变蛋白的活性。蛋白水解靶向嵌合(proteolytic targeting chimera, PROTAC)、共价抑制剂和双重靶向抑制剂等新型药物设计策略也为BCR-ABL激酶抑制剂的开发提供了新的方向。本文综述了近年来有关BCR-ABL激酶抑制剂的研究进展, 并讨论了各种新型BCR-ABL抑制剂的药物设计策略。

光热疗法(photothermal therapy, PTT) 具有不良反应小、治疗特异性好等优点, 在医学研究中得到广泛关注。深入研究发现, 采用单一PTT进行肿瘤治疗时, 往往需要很高温度才能实现肿瘤的完全消融, 这种高温会对机体带来明显的热损伤和炎症反应, 影响治疗效果。近年来, 高浓度的一氧化氮(nitric oxide, NO) 对肿瘤有较强的抑制作用, 并且可增加肿瘤细胞对温度和药物的敏感性, 提高治疗效果。然而作为NO供体的化合物往往存在生物相容性差、非靶向递送等问题, 限制了该方法的医学应用。综上所述, 将NO供体与纳米光热制剂(photothermal agents, PTAs) 有机地结合, 有望克服单一治疗方法的缺点, 实现“1 + 1 > 2”的抗肿瘤效果。鉴于NO联合PTT用于肿瘤治疗研究的快速发展, 本综述首先对不同种类NO供体的抗肿瘤机制进行介绍; 之后重点对基于NO联合PTT的治疗策略进行探讨; 最后着重讨论基于这种联合治疗策略在癌症临床治疗中的应用前景和面临的挑战。

多糖是虫草的主要生物活性成分之一, 具有较强的抗肿瘤活性, 能抑制神经母细胞瘤、黑色素瘤、肺癌、结肠癌等多种癌症。最近几十年来, 虫草多糖已引起生物医学领域的极大关注, 并吸引了众多学者开展相关研究。文章在分析虫草多糖结构特征的基础上, 从增强免疫调节作用、抑制肿瘤细胞生长、降低肿瘤转移风险等3个方面综述了虫草多糖的抗肿瘤作用机制, 并提出未来亟待深入研究的科学问题, 以期为后续研究提供参考。

液相微萃取是在液相萃取技术基础上发展起来的新型生物样品前处理技术, 具有简便、快速、经济、环保等特点, 已在血液、尿液、唾液等生物基质样品分析中广泛应用。本文通过查阅近5年文献, 对液相微萃取技术的主要模式, 即单液滴微萃取、分散液-液微萃取和中空纤维液相微萃取的基本原理, 以及其在生物样品预处理中的应用进展进行综述, 以期为体内药物分析、药代动力学研究以及新药研发等领域样品前处理提供技术支撑和参考。

放射性标记药物代谢研究在新药研发中发挥着重要作用。它提供药物的吸收、代谢、组织分布和排泄信息, 在新药的代谢物安全性评价和物质平衡研究中, 具有不可替代的作用。美国FDA近期发布的关于放射性标记药物临床试验的新指导原则草案, 提出了更高的标准, 得到业界的广泛关注。国内近年来在新药研发中, 采用¹⁴C标记药物开展临床代谢试验, 克服了关键技术瓶颈, 积累了经验。本文综述上述研究进展, 分析存在的问题, 并初步展望未来的技术发展和应用。

儿童的发育变化会影响药物的处置和临床效果, 基于生理的药代动力学(physiologically-based pharmacokinetics, PBPK) 模型是一种数学模型, 可用于预测儿童的血药浓度, 并深入了解年龄依赖性生理差异对药物处置的影响。儿童PBPK (pediatric PBPK, P-PBPK) 模型在过去十年中引起了人们的关注, 在学术界、制药公司和监管机构的共同努力下, 现在已经有了越来越多用PBPK模型进行儿童临床研究的例子, 尽管如此, P-PBPK模型的数量及其预测性能仍然落后于成人模型。笔者通过查阅文献, 总结了药物在儿童和成人体内不同的吸收、分布、代谢和排泄(ADME) 过程, 分析了P-PBPK模型建立的一般原则, 总结了常用的P-PBPK建模软件的功能和应用实例, 以期为建模软件在P-PBPK中的合理应用提供依据。

恶性肿瘤是影响人类健康的重大疾病, 纳米递送系统本身具有独特的尺寸效应, 对其功能化修饰后可实现药物分子的肿瘤靶向聚集、提高治疗效果、减小对正常组织和细胞的毒副作用。将源自患者的癌细胞或小肿瘤组织直接移植到免疫缺陷小鼠体内, 可建立患者来源的异种移植(patient-derived xenografts, PDX) 模型。相比于肿瘤细胞系模型, 该模型可保持原发肿瘤的组织形态、异质性及基因异常等关键特征, 并使其在各代之间保持稳定。PDX模型被广泛应用于药物评估、靶标发现和生物标志物开发, 尤其为纳米递送系统的诊断和治疗评价提供了可靠研究平台。本综述总结了常见癌症PDX模型在纳米递送系统评价中的应用, 以期为本领域科研人员开展相关研究提供参考。

汤剂是中药传统剂型, 在其煎煮过程中各种复杂成分产生物理相互作用和化学反应, 其中物理相互作用包括范德华力、氢键、静电作用、π-π堆积等, 化学反应包括美拉德反应、氧化反应、水解反应、降解反应、聚合反应等。化学反应产生的新物质和原有成分可进一步产生作用。这些作用成为汤剂中微粒形成的基础。微粒粒径范围从纳米到微米, 多由多糖、蛋白质构成基质, 包裹水不溶性分子, 可增加难溶性成分的分散程度和不稳定成分的稳定性, 以及降低易挥发成分的挥发和毒性成分的毒性, 最终获得高效吸收和降低毒性的目的。本文从汤剂煎煮过程中的物理变化和化学反应的角度阐述汤剂中的微粒形成机制, 阐述微粒的研究方法, 分析微粒中成分和成分间相互作用, 进而说明传统中药汤剂的药效特点, 为中国汤剂现代化提供基础。

现代药理学研究历经百年进步, 从“伪介质”理论, 到配体-受体学说, 再发展至更广泛的靶点理论, 不断地为临床治疗贡献了重要的科学认识和临床药物。由于过往的成功经验, 西方药理学研究重视分子机制, 越来越强调单靶点和精准治疗; 虽然局部机制相对清楚, 但临床效果还远不够理想, 药物治疗的科学疆域里依然充满探索。近年来, 我国的新药研究显示出如下特点, 一方面紧跟国际前沿; 另一方面注重中国原创, 在寻找新药的同时, 探索对药物多靶点理论的认识, 其中, “标本兼治”的理念因其化学基础与生物学原理的进展, 逐渐显示出系统论的轮廓及新的生命力, 可能有助于未来的药物发现、药物设计和临床治疗。本文以小檗碱、二甲双胍和阿兹夫定为例, 以“药效云”的概念阐述“标本兼治”的药物作用模式, 以期为今后的新药研发探索新的前沿。

鼠尾草酸(carnosic acid, CA) 是迷迭香与鼠尾草等植物中主要的酚二萜类活性成分, 具有抗氧化、抗炎等作用, 但目前未见CA抗流感病毒的相关报道。本研究通过病毒滴度测定方法评价了迷迭香中主要活性成分迷迭香酸、CA和熊果酸的抗流感病毒活性, 发现CA在A549细胞中显著抑制流感病毒H5N1增殖, 进一步通过间接免疫荧光、Western blot和实时荧光定量PCR等方法对CA的体外抗流感病毒作用进行了系统评价并初步探讨其作用机制。结果表明, CA在A549和MDCK细胞中可显著抑制流感病毒H5N1复制, 半数有效浓度(EC₅₀) 分别为4.30和3.64 μmol·L^-1。同时, CA也抑制流感病毒2009panH1N1 (EC₅₀: 10.1 μmol·L^-1) 和H3N2 (EC₅₀: 12.8 μmol·L^-1) 在A549细胞中的复制。机制研究发现, CA对H5N1复制的抑制作用与其诱导A549细胞血红素加氧酶-1 (HO-1) 的表达并减少H5N1感染细胞中活性氧的水平有关。

本文旨在研究芍药二酮(palbinone, PB) 的抗肝纤维化活性和抗炎活性, 并初步探讨内在的调节机制, 为其发展成为抗非酒精性脂肪性肝炎(non-alcoholic steatohepatitis, NASH) 候选药物奠定活性基础。首先采用磺酰罗丹明B (sulforhodamine B, SRB) 方法检测化合物PB对人肝星状细胞LX-2和大鼠肝星状细胞HSC-T6增殖的影响。并在转化生长因子-β1 (transforming growth factor beta 1, TGF-β1) 诱导的体外肝纤维化细胞模型中, 采用实时荧光定量PCR (quantitative real-time PCR, qRT-PCR) 和Western blot的方法检测不同浓度芍药二酮对肝纤维化标志基因转录水平及蛋白表达水平的抑制作用, 同时分析芍药二酮调控肝纤维化相关基因的作用机制。另外, 在脂多糖(lipopolysaccharide, LPS) 联合尼日利亚菌素(nigericin) 诱导的炎症细胞模型中, 采用ELISA的方法检测芍药二酮对于细胞释放白介素-1β (interleukin-1β, IL-1β) 水平的影响, 同时Western blot检测芍药二酮对炎症信号通路中相关蛋白表达的影响。结果表明, 芍药二酮可以显著性抑制肝星状细胞LX-2和HSC-T6的增殖活力, 其半数抑制浓度(half maximal inhibitory concentration, IC₅₀) 值分别为(375.11 ± 55.45) 和(260.27 ± 36.81) nmol·L^-1, 并且芍药二酮对TGF-β1诱导的肝纤维化相关基因Ⅰ型胶原α1 (collagen type Ⅰ α 1, COL1A1)、TGF-β1、α平滑肌肌动蛋白(α-smooth muscle actin, α-SMA)、金属蛋白酶组织抑制因子1 (tissue inhibitor of metalloproteinase 1, TIMP1) 的表达水平呈现出剂量依赖性的抑制作用。机制研究表明, 芍药二酮可能是通过抑制了Yes相关蛋白(Yes-associated protein, YAP) 的表达水平, 从而减弱了其对于下游纤维化通路的激活作用。此外, 芍药二酮还可以通过抑制核因子κB (nuclear factor kappa-B, NF-κB) 信号通路的活性, 减少炎症因子含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶-1 (cysteinyl aspartate specific proteinase-1, caspase-1) 和IL-1β的释放, 从而发挥抗炎作用。综上所述, 芍药二酮不仅能够通过抑制YAP蛋白的表达抑制肝星状细胞的增殖与活化, 而且能够同时抑制炎症因子的表达与释放, 其对于肝纤维化和炎症的双向调节作用为芍药二酮开发为抗非酒精性脂肪性肝炎药物提供理论支持。

探讨五味子基于microRNA-124 (miR-124) 调控Toll样受体4 (Toll-like receptor 4, TLR4) 通路介导小胶质细胞表型转化的作用机制。利用脂多糖(lipopolysaccharide, LPS) 刺激BV2细胞建立模型, 不同剂量五味子提取物(Schisandra Chinensis extract, SCE) 处理细胞; miR-124抑制剂(miR-124 inhibitor) 和阴性对照序列(NC inhibitor) 转染至BV2细胞后用SCE处理细胞。MTT法检测细胞活性; NO试剂盒检测NO释放量; ELISA检测白细胞介素-10 (interleukin-10, IL-10)、肿瘤坏死因子-α (tumor necrosis factor-α, TNF-α) 含量; 免疫荧光染色法检测小胶质细胞标志物离子钙结合接头分子-1 (ionized calcium binding adapter molecule-1, IBA-1)、精氨酸酶-1 (arginase-1, Arg-1) 及下游核转录因子κB (nuclear factor-kappa B, NF-κB) 核移位的影响; Western blot检测NF-κB p65、IBA-1、Arg-1、TLR4、骨髓分化蛋白88 (myeloid differentiation primary factor 88, MyD88)、核因子抑制蛋白-α (nuclear factor inhibitor protein-α, IκB-α)、IκB激酶-α (inhibitor of nuclear factor-kappa B kinases-α, IKK-α)、IL-10、TNF-α等蛋白的表达。质量浓度为31.25~250 μg·mL^-1的SCE对于细胞活性无明显影响; SCE作用后, NO释放受到抑制(P < 0.001, P < 0.01), IL-10释放水平升高(P < 0.05), 而TNF-α释放水平降低(P < 0.001), 同时抑制TNF-α、IBA-1、TLR4、MyD88蛋白的表达(P < 0.01, P < 0.001), 升高IL-10、Arg-1、NF-κB p65、IKK-α蛋白表达(P < 0.001, P < 0.01, P < 0.05), SCE还能够促进miR-124的表达(P < 0.01); 转染miR-124 inhibitor后, TNF-α释放量升高(P < 0.001), IL-10释放量减少(P < 0.05), TNF-α、IBA-1的mRNA和蛋白表达升高(P < 0.05, P < 0.01, P < 0.001), IL-10、Arg-1 mRNA和蛋白表达降低(P < 0.001, P < 0.01), 同时抑制TLR4、MyD88的激活作用减弱。SCE可能通过上调miR-124抑制TLR4信号通路的激活从而抑制小胶质细胞M1极化, 促进小胶质细胞M2极化。

糖尿病周围神经病变(diabetic peripheral neuropathy, DPN) 是1型和2型糖尿病中最常见的微血管并发症之一, 常导致患者遭受严重的痛觉过敏和异常性疼痛。迄今为止, DPN的临床治疗效果仍不令人满意。二甲双胍是一种几十年来一直被安全、广泛地用于治疗2型糖尿病的抗糖尿病药物。研究表明二甲双胍可改善DPN引起的疼痛, 但是其对DPN神经传导速度、坐骨神经形态的影响及改善DPN的机制还不清楚。因此, 本研究以链脲佐菌素(streptozotocin, STZ) 诱导SD大鼠形成的1型DPN模型为对象, 考察二甲双胍对糖尿病周围神经病变的影响及探讨初步作用机制。所有动物实验操作和福利均遵循中国医学科学院、北京协和医学院药物研究所实验动物伦理与动物福利委员会的规定。模型形成成功后, 将STZ糖尿病大鼠随机分为模型组和二甲双胍治疗组, 另取10只正常SD大鼠为正常对照组, 连续灌胃给药12周。结果表明: 二甲双胍可显著降低STZ大鼠血糖、糖化血红蛋白、摄食量和饮水量; 二甲双胍明显增大STZ大鼠神经传导速度和机械刺痛阈值, 延长热板潜伏期阈值, 且改善坐骨神经病理形态异常; 此外, 二甲双胍增加STZ糖尿病大鼠血清和坐骨神经中还原型谷胱甘肽(glutathione, GSH) 含量, 增强抗氧化酶超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)、过氧化氢酶(catalase, CAT) 活性, 降低丙二醛(malondialdehyde, MDA) 含量, 调节坐骨神经中氧化应激相关基因的表达; 二甲双胍可显著降低STZ大鼠血清中促炎因子肿瘤坏死因子α (tumor necrosis factor α, TNF-α)、白介素(interleukin, IL)-1β、IL-6水平, 并抑制坐骨神经中这些炎症因子的基因表达水平。综上, 二甲双胍明显增大DPN大鼠神经传导速度, 改善坐骨神经形态异常和疼痛, 其作用机制可能与改善氧化应激和减轻炎症有关。

本研究旨在检识沙棘叶提取物(sea buckthorn leaves extract, SBLE) 的化学成分并探究其降糖生物活性。通过65%乙醇热回流制备SBLE, 经UHPLC-PDA-MS/MS (ultra-high-performance liquid chromatography-photodiode array-mass spectrometry/mass spectrometry) 系统分析其化学成分。本研究中的动物实验方案及程序均符合动物使用和护理的伦理原则, 并已获暨南大学动物实验伦理委员会批准。昆明小鼠通过注射链脲佐菌素(streptozocin, STZ) 构建高血糖动物模型, SBLE (1.5 g·kg^-1) 连续灌胃给药5周, 检测高血糖小鼠的空腹血糖(fasting blood glucose, FBG) 与口服葡萄糖耐量。正常昆明小鼠SBLE (1.5 g·kg^-1) 连续灌胃给药10天, 给予蔗糖或淀粉负荷, 尾静脉取血检测120 min内的血糖变化, 并收取小鼠小肠黏膜检测α-葡萄糖苷酶(α-glucosidase, AG) 的活性。体外直接将SBLE与酵母来源的AG共孵育检测其对糖苷酶活性的影响。Caco-2细胞经SBLE处理后, 通过荧光显微镜和细胞流式术检测细胞对葡萄糖的摄取, 并采用实时定量PCR技术检测SGLT1 (sodium-dependent glucose transporter 1) 和GLUT2 (glucose transporter 2) 基因的表达。质谱分析共检识了18个化合物, 主要类型为鞣质和黄酮。SBLE能降低STZ高血糖小鼠的FBG并增加口服葡萄糖耐量。SBLE可有效抑制正常小鼠由淀粉摄入引起的血糖升高。SBLE对酵母来源AG具有较好的抑制活性(IC₅₀ = 16.94 μg·mL^-1), 同时能降低正常小鼠小肠黏膜AG的活性, 抑制率为15.48%。SBLE (25~100 μg·mL^-1) 可剂量依赖性地抑制Caco-2细胞对葡萄糖的摄取, 并且SBLE可显著降低SGLT1基因的水平, 但不影响GLUT2的表达。本研究建立了SBLE的UHPLC特征指纹图谱, 质谱检识了18个化学成分; 发现SBLE可通过抑制AG的活性与肠道上皮细胞对葡萄糖的吸收发挥降糖作用。

为提高非核苷类HIV-1逆转录酶抑制剂DB02氨基酸酯衍生物的稳定性, 本文基于生物电子等排原理, 以具有更高化学稳定性的酰胺替代酯键, 设计合成了24个DB02氨基酸酰胺衍生物2a~2x。采用MTT法及合胞体计数评估了其体外抗HIV-1活性。研究发现大部分目标化合物具有良好的抗HIV-1活性, 其中活性最佳的5个化合物2d、2i、2l、2s、2w的抗病毒效果均优于先导化合物DB02, 且具有优良的治疗指数(TI > 1 000.00)。这类化合物的构效关系研究为DB02衍生物的进一步开发提供了新的思路。

本研究基于前期获得的抗肿瘤反式-β-芳基烯丙酰四氢异喹啉骨架, 设计合成了18个HDAC抑制剂(histone deacetylases inhibitors, HDACis), 并对其进行抗肿瘤活性评价。体外抑酶活性测试结果表明, 化合物13d~13f、13m~13o呈现出优异的HDAC1抑制活性, IC₅₀在个位数纳摩尔或亚纳摩尔级。体外抗增殖实验结果表明, 13o表现出显著的抗增殖活性(A549, IC₅₀ = 0.89 μmol·L^-1; HCT116, IC₅₀ = 0.49 μmol·L^-1), 优于阳性对照vorinostat (SAHA); 此外, 对HDAC1抑制活性最强的13e (IC₅₀ = 3.8 nmol·L^-1) 亦呈现出优良的抗增殖活性(A549, IC₅₀ = 1.74 μmol·L^-1; HCT116, IC₅₀ = 2.43 μmol·L^-1)。Western blot实验表明, 化合物13e可剂量依赖性地上调A549细胞内组蛋白H3和α- tubulin的乙酰化水平。这些结果表明, 化合物13e和13o具有进一步研究价值。

采用大孔树脂、硅胶、反相硅胶、葡聚糖凝胶及高效液相等色谱法, 从野雉尾金粉蕨中分离纯化得到7个化合物。通过核磁共振谱、质谱等波谱学方法分别鉴定为金粉蕨酮A (1)、槲皮素(2)、槲皮素-3-O-α-L-吡喃鼠李糖苷(3)、山柰酚-7-O-β-D-葡萄糖苷(4)、山柰酚-3-O-α-L-吡喃鼠李糖苷(5)、(-)-prunin (6) 和1, 3, 6, 7-四羟基酮(7), 其中化合物1为结构新颖的大环黄酮类化合物, 其余化合物均为首次从该植物中分离得到。采用MTS法测试化合物对5种肿瘤细胞株的细胞毒活性, 结果显示化合物7对肺癌A549、肝癌SMMC-7721和结肠癌SW480细胞具有弱的细胞增殖抑制活性。

基于模式识别算法对唇形科中药寒热药性的物质基础进行研究, 并建立寒热药性识别模型。首先, 建立唇形科中药物质成分数据库。采用物质成分三级分类体系, 利用频数分析、关联规则分析、逻辑回归、特征选择等数据挖掘方法得到唇形科中药寒热药性的物质基础, 并建立识别模型。卡方检验结果显示, 在一级、二级、三级分类水平上, 寒热药性的物质成分构成比均有显著差异(P < 0.05), 差异随物质分类层次而变化, 各级分类下平均变异系数分别为42.30%、79.07%、91.51%, 占比差异一级分类 < 二级分类 < 三级分类。关联规则分析结果显示, 在三级分类条件下, 有效的关联规则较多。进一步分析得到27个核心类群及34个特异类群, 特征选择结果得到15个决定性类群。采用多元逻辑回归分析成功建立了寒热药性识别模型, 总体准确度可达到89%。唇形科中药寒热药性的物质基础差异明显, 且互有交叉; 双环二萜等27种物质为寒热药性的核心类群, 其中, 15种物质为决定性类群; 唇形科中药寒热药性往往由多种类别的物质成分交互作用而体现, 单一类别的物质常不能用来表征寒热药性, 多种物质类群的有机组合是寒热药性的物质基础。

共晶分离技术是一种利用配体选择性与目标化合物形成共晶后从混合体系中分离的技术。葛根素、染料木素及大豆苷元是葛根中的主要成分, 这3种结构相似的成分的分离精制多采用常规柱色谱、重结晶等技术, 具有分离周期长、溶剂消耗量大、制备效率低等问题。本团队利用前期新发现的共晶分离现象设计并实现了染料木素-葛根素-大豆苷元三元混合物的分步提取分离实验, 在混合体系中依次加入咖啡因和脯氨酸作为共晶配体, 通过混悬液法形成了染料木素-咖啡因共晶和葛根素-脯氨酸共晶, 并从溶液中分别分离析出, 最终得到染料木素纯度为93%的染料木素-咖啡因共晶和葛根素纯度为99%的葛根素-脯氨酸共晶, 且大豆苷元的纯度也提高了6.76倍。本研究提出了一种不同于传统分离方法、操作简单、成本低、适用范围广的分离方法, 实现了中药中结构相近化学组分的分离, 为共晶技术应用于中药的分离与精制奠定基础。

从暗紫贝母(Fritillaria unibracteata Hsiao et K. C. Hsia.) 中克隆异戊烯焦磷酸异构酶(isopentenyl-diphosphate delta isomerase, IPI) 基因的开放阅读框(open reading frame, ORF), 命名为FuIPI, 并开展生物信息学及功能分析。结果表明, FuIPI基因的ORF长度为825 bp, 编码蛋白包括274个氨基酸残基, 相对分子质量约为31 kD, 理论等电点为5.61。序列比对表明FuIPI具有IPI家族特有的保守结构域及参与催化的关键氨基酸残基。系统进化分析表明FuIPI与姜、小果野蕉等植物的IPI具有较近的亲缘关系。实时荧光定量PCR分析表明, FuIPI在暗紫贝母不同组织中均有分布, 但在叶中表达量最高, 其次是茎、鳞茎, 花中最低。随后, 以大肠杆菌BL21(DE3) 为宿主, 过量表达FuIPI基因, 获得的FuIPI重组蛋白能有效转化异戊烯基二磷酸(isopentenyl diphosphate, IPP) 形成二甲基烯丙基二磷酸(dimethylallyl pyrophosphate, DMAPP)。本研究为进一步探究FuIPI在生物碱类物质生物合成中的分子作用奠定了理论基础。

超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD) 是清除生物体内超氧阴离子自由基(O₂^·-) 的关键酶, 在植物生长发育和逆境胁迫中发挥重要的作用。本研究基于丹参基因组和转录组数据, 共挖掘出9条SOD基因, 分别为5个Cu/Zn-SOD、2个Fe-SOD和2个Mn-SOD, 并对9条基因进行了生物信息学和基因表达模式分析。结合蛋白质组学和转录组数据, 从丹参中克隆得到SmMSD2的全长cDNA, 根据氨基酸多重序列比对和系统进化树分析, SmMSD2属于超氧化物歧化酶的锰离子亚族, 且C端含有保守的金属结合结构域“DVWEHAYY”。构建原核表达重组载体pMAL-c2X-SmMSD2, 成功诱导表达出重组蛋白, 并对其进行了酶学性质分析。时空表达分析表明, 该基因在各个组织中均有表达, 为组成表达型基因。实时荧光定量PCR结果显示模拟干旱(15% PEG6000)、脱落酸(abscisic acid, ABA) 和吲哚-3-乙酸(indole-3-acetic acid, IAA) 均能够诱导丹参SmMSD2基因表达, 推测SmMSD2可能参与丹参响应干旱等非生物胁迫, 以及植物激素ABA和IAA的信号传导途径, 为进一步阐明超氧化物歧化酶参与丹参逆境响应及有效活性成分的积累奠定了基础。