封面说明
线粒体内蛋白质稳态对于机体健康至关重要，当线粒体受损时，会启动线粒体未折叠蛋白反应（mitochondrial unfolded protein response，UPRmt），对线粒体功能进行修复。有趣的是，在没有直接经历线粒体损伤的细胞或组织中，UPRmt也能以非自主方式被诱导。不同组织间可以通过名为“mitokine”的细胞因子进行UPRmt的跨组织调控，系统性地协调机体整体的压力适应能力和抗衰老能力。本期张茜等“跨组织线粒体应激信号交流调控机体衰老研究进展”一文主要综述了UPRmt及其在组织间通讯的最新研究进展，以期为跨组织信号调控和机体衰老等研究提供参考。封面图片中，月亮代表受到线粒体损伤的神经细胞，小鸟们代表已经被报道的不同的信号分子，弯曲的小径代表线虫的肠道细胞，树木代表线粒体。当神经细胞在感受到线粒体损伤后，会释放出多种信号，由神经肽、GPCR、5-HT和Wnt等信号传递到线虫肠道，从而诱导肠道的线粒体应激。
优博专栏
跨组织线粒体应激信号交流调控机体衰老研究进展
张茜1，王子豪1,2，田烨1,2
1. 中国科学院遗传与发育生物学研究所，分子发育生物学国家重点实验室，北京100101
2. 中国科学院大学，北京 100093
摘要：线粒体内蛋白质稳态的平衡对于细胞正常的生理功能非常关键。线粒体蛋白稳态失衡时，细胞会启动应激反应机制，即线粒体未折叠蛋白反应(mitochondrial unfolded protein response，UPRmt)，修复线粒体功能，平衡细胞内稳态。尽管线粒体的严重损伤对机体是有害的，但在线虫(Caenorhabditis
elegans)、果蝇(Drosophila
melanogaste)及小鼠(Mus musculus)中都有研究表明线粒体的轻微损伤可以通过激活UPRmt，促进寿命延长。有趣的是，在没有直接经历线粒体损伤的细胞或组织中，UPRmt也能以非自主方式被诱导。不同组织间可以通过名为“mitokine”的细胞因子进行UPRmt的跨组织调控，系统性地协调机体整体的压力适应能力和抗衰老能力。该调控机制与衰老相关神经退行性疾病、癌症等多种疾病密切相关，近年来有关研究与日俱增。本文系统总结了线粒体应激及其组织间通讯的机制，并介绍了跨组织线粒体应激交流信号“mitokine”调控衰老进程的最新研究进展，以期为跨组织信号调控和机体衰老等研究提供参考。
线虫细胞非自主性UPRmt调控示意图
综述
单细胞转录组测序在少突胶质谱系细胞异质性与神经系统疾病中的应用
韩熙，罗富成
昆明理工大学灵长类转化医学研究院，省部共建非人灵长类生物医学国家重点实验室，昆明 650500
摘要：少突胶质细胞是中枢神经系统中形成髓鞘的高度特化的胶质细胞，由少突胶质前体细胞分化而来。长期以来，围绕少突胶质谱系细胞开展的研究主要集中在少突胶质细胞发育、髓鞘形成以及少突胶质谱系细胞在神经系统疾病中的作用等。新兴的单细胞转录组测序技术可以在转录组层面鉴定出特定类型细胞，为少突胶质谱系细胞的研究提供助力。本综述主要关注常见单细胞测序技术的发展以及它们在少突胶质细胞功能异质性和神经系统疾病研究中的应用，并对已取得的成果进行总结阐述，为单细胞测序技术在中枢神经系统疾病中少突胶质谱系细胞相关研究的应用和开发提供思路和参考。
单细胞测序技术分析少突胶质谱系细胞异质性流程图
组织蛋白酶B参与脑衰老及阿尔兹海默症发生发展研究进展
商晓康，张思萌，倪军军
北京理工大学生命学院，分子医学和生物诊疗工信部重点实验室，北京 100081
摘要：组织蛋白酶B (cathepsin B，CatB)是一种定位于溶酶体的半胱氨酸蛋白酶，最初被认为在溶酶体内发挥非选择性地降解吞噬或者自噬蛋白的功能。然而最新研究发现，CatB也可以选择性地降解或特异性地活化目标蛋白，从而参与调控生理病理反应。在衰老及相关的神经退行性疾病的大脑中，CatB的表达、酶活性及细胞定位都发生了显著变化，因此CatB在衰老和神经退行性疾病中的病理学功能备受关注。本文对CatB参与脑衰老及阿尔兹海默症进程的相关研究进行了系统梳理，并讨论了目前有关CatB的神经病理学研究中存在的问题，以期为全面认识脑衰老及阿尔兹海默症的病理机制奠定基础。
CatB在细胞器中的转移及成熟过程
果蝇限制端粒转座子的分子机制
王承贤，容益康，崔敏
南华大学衡阳医学院，衡阳421200
摘要：端粒是保护线性染色体末端的核酸-蛋白复合物。与常见的真核生物短重复序列组成的端粒不同，黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)端粒DNA由反转座子组成，其转座行为被果蝇宿主严格限制在端粒，既实现延长端粒的功能，也减少转座子跳跃对基因组的损伤。但果蝇宿主是如何完成如此精确调控的机制尚不明确。目前已知的全基因组范围抑制转座子表达包括H3K9me3参与的异染色质形成途径和piRNA路径，而近期研究发现果蝇端粒保护蛋白参与端粒反转座子的特异调控。本文主要综述了端粒保护蛋白在调控端粒转座子中的具体功能。对果蝇端粒转座子调控的研究有利于更好地理解宿主与转座子协同进化的分子机制。
不同物种端粒保护蛋白示意图
JAK/STAT信号通路及其对昆虫免疫的调控
韦湘怡，胡冬春，高祖鹏，冯从经
扬州大学植物保护学院，扬州 225009
摘要：JAK/STAT信号通路参与细胞的生长、分化、凋亡和免疫调节等重要的生物学过程，是细胞因子介导的最重要的信号转导途径之一。在昆虫中，JAK/STAT是一条相对保守的信号途径，与Toll途径和Imd途径共同作为主要免疫途径以抵御病原物入侵，在昆虫免疫、激素调控和其他生理调节过程中发挥着十分重要的作用。本文介绍了细胞因子受体超家族、JAKs家族、STATs家族和JAK/STAT信号通路及其负反馈调节的作用机制，分析了寄生物、病毒和真菌感染昆虫时，JAK/STAT
JAK/STAT信号途径
研究报告
WGCNA发掘缺磷、红光和黄光处理下三角褐指藻岩藻黄素合成关键基因
吕娇1，龚一富1，章丽1，胡媛1，王何瑜2
宁波大学海洋学院，浙江省海洋生物工程重点实验室，宁波 315832
宁波大学食品与药学学院，宁波 315832
摘要：加权基因共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis，WGCNA)是一种分析多个样本间基因表达模式的方法，可将表达模式相近的基因聚类并发掘与特定的性状或表型相关的关键基因。本研究采用转录组测序和WGCNA方法，分析了三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)在缺磷、红光和黄光等非生物胁迫下对岩藻黄素积累的影响。结果表明，与对照组相比，岩藻黄素含量在缺磷和红光处理后显著提高(P<0.05)，但是在黄光处理后显著降低(P<0.05)。利用转录组测序得到的10,392个基因构建加权基因共表达网络，为了确保无标度网络，选择β=18(R2>0.8)作为软阈值。通过对岩藻黄素含量进行关联分析，共鉴定了10个共表达模块，其中purple模块与岩藻黄素含量呈正相关(r=0.9，P=1E–200)，并确定了9个关键基因，包括5个岩藻黄素合成通路上的基因(DXR、PSY、PDS1、ZEP2、VDL2)和4个转录因子基因(bHLH5、HOX2、CCHH13、HSF1b)。进一步利用qRT-PCR证实，关键基因在缺磷处理时表达量更高，线性回归分析结果表明基因相对表达量均与转录组数据高度相关。本研究结果为进一步研究三角褐指藻中岩藻黄素的复杂调控机制奠定了基础。
缺磷组、红光组和黄光组差异基因的KEGG富集分析
技术与方法
用于循环肿瘤细胞定量分析的CK19数字PCR检测方法的建立及性能验证
马春辉1,2，胡海旭2，张丽娟2，刘毅1,2，刘天懿2
安徽医科大学基础医学院，合肥 230032
中国人民解放军总医院第五医学中心，北京 100071
摘要：本研究拟建立检测CK19基因表达的数字PCR(digital PCR，dPCR)方法并测试其性能，以期利用该方法的超高敏感性和绝对定量优势进行循环肿瘤细胞(circulating tumor cells, CTC)的定量分析。首先，根据CK19基因的mRNA序列进行引物探针设计，以看家基因ABL1作为内参，采用人乳腺癌MCF7细胞和健康人白细胞从13套引物探针之中筛选出了最佳的引物探针，测序结果证实扩增序列无误。其次，针对选定的引物探针进行反应条件的优化，以不同浓度的健康人白细胞cDNA为模板进行空白检测限(limit
of blank，LOB)的分析，证实当ABL1基因拷贝数为20,000、15,000、10,000、5000、2500时，CK19的LOB分别为9.24、8.93、3.12、3.17和2.53拷贝。再次，采用MCF7细胞和健康人白细胞的cDNA模板进行不同浓度预混的检测限(limit of detection，LOD)分析，证实50%、10%、5%、1%、0.5%和0.1%的浓度配比下均可以有效检出CK19基因，线性R2值为0.9998。最终，临床样本的数字PCR检测结果发现晚期乳腺癌患者的CK19拷贝数高于健康人对照。上述结果说明本研究所建立的检测CK19基因的数字PCR方法具有敏感、特异和定量准确等优势，未来经过进一步验证之后有望用于乳腺癌的CTC定量分析，具有良好的应用前景。
优化后的荧光定量PCR反应
遗传资源
一例以多发性骨破坏为显著特征的老年戈谢病的诊疗和基因检测分析
秦姝超1，尹华1，王蓉1，朱飞鹏2，李建勇1，卢瑞南1
南京医科大学第一附属医院，江苏省人民医院血液科，南京 210029
南京医科大学第一附属医院，江苏省人民医院放射科，南京 210029
摘要：戈谢病(Gaucher’s
disease)是一种罕见的常染色体隐性遗传病，由于葡萄糖脑苷脂酶(glucocerebrosidase，GBA)基因突变导致溶酶体中GBA活性降低或缺乏，造成其底物葡萄糖脑苷脂在溶酶体中贮积，产生肝、脾、肾、骨、造血系统甚至神经系统受累的临床表现。本文报道1例以多发性骨破坏为显著特征的老年患者，伴有幼年脾切除及“骨髓炎”病史，呈现肝脏显著增大、贫血、血小板减少及骨量减少等症状。临床检测显示，患者外周血GBA活性降低、葡糖鞘氨醇水平以及壳三糖酶活性显著升高；基因检测结果表明，患者GBA基因发生纯合错义突变NM_001005741.2
c.770A>G(p.Asp257Gly)。经过6个月的酶替代治疗，患者血小板恢复正常、贫血改善、肝脏体积有所缩小。进一步检测发现患者母亲、长兄、次兄均存在该位点的杂合突变，符合孟德尔遗传规律。虽然患者Asp257Gly变异在已知的GBA基因变异库中未被报道，但无论是临床表现还是酶学及生物标记物特征，以及酶替代治疗的效果，均支持戈谢病的诊断，推断患者Asp257Gly纯合变异为临床致病性变异。本病例发现的新突变位点丰富了GBA基因的遗传变异数据库，同时本病例的诊治过程也为该类患者的早期识别并诊断以及尽早治疗提供了借鉴与参考。
患者骨髓及股骨包块穿刺物病理