课题-安徽医科大学第一附属医院(共8页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上霍英东教育基金会2009年高等院校青年教师基金应用研究课题申请指南（生物技术领域）课题 1课题题目：非编码RNA在肿瘤发生发展过程中作用的研究问题综述：研究现状：非编码RNA（ncRNA）是目前生物学最热门的研究领域之一。自从2005年发现ncRNA与肿瘤发生发展过程有关，越来越多的研究者开始关注ncRNA与肿瘤的关系。研究目的：希望发现肿瘤相关的ncRNA基因靶点，并利用其进行肿瘤治疗研究。科学意义与经济效益：肿瘤治疗研究的关键在于找到特异性靶点，目前所用的靶点均为蛋白基因。而人体基因组序列只有2%用来编码蛋白，其余98%的基因组序列大多可以转录成ncRNA。在nc

2、RNA中可能找到更多更特异的肿瘤治疗靶点，将为研制新型抗肿瘤药物奠定基础，必将创造具大的经济效益与社会效益。研究内容：筛选及鉴定与肿瘤相关的非编码RNA基因，揭示非编码RNA基因在肿瘤发生发展过程中的作用，并利用其作为新靶点进行肿瘤治疗研究。课题 2课题题目：植物非生物逆境抗性基因的发掘与应用研究问题综述：随着自然环境的不断恶化，植物对于非生物逆境（例如寒害等）的抗性基因资源的发掘与应用，将是经济作物以及观赏花卉等植物品种改良的重要途径之一。利用分子生物学方法，从植物中发掘鉴定对作物与观赏花卉耐受非生物逆境胁迫（如寒害等）的关键基因，研究植物对逆境环境的抗性调控机制，为培育抗性稳定持久的新品种

3、（如华南地区特色的经济作物和花卉）提供理论与实践基础。此问题的研究与解决，将为我国的农业产业现代化的未来发展，产生深远的影响。研究内容：通过分子生物学方法，选取具有良好耐受非生物逆境（如寒害等）性状的植物品种，分离鉴定抗性相关基因，在研究其抗性调控机制的基础上，通过植物转基因的手段，对重要的经济作物以及观赏花卉（如华南地区特色的经济作物与观赏植物等）进行品种改良。课题 3课题题目：母源性生物活性肽的筛选及其在弱仔猪生长调控中的应用问题综述：同窝新生仔猪中体重较小的弱仔猪常表现为高发病率、高死亡率，而且其断奶适应能力和后期生长性能均比正常仔猪要差，给畜牧生产带来很大损失。提高新生期管理已成为挽救

4、和改善弱仔猪发育的常规措施。究其根源，弱仔猪的形成与孕期脐血和羊水向胎儿的营养供给密切相关。因此，通过比较肽组学筛选正常和宫内生长受限仔猪脐血和羊水中肽的差异，并作为添加剂用于改善新生期弱仔猪存活率和生产性能，将可能使养猪生产效率提高3-5%以上。研究内容：以6头初娩母猪为实验材料，在孕110天时屠宰，分别收集每窝中最大体重仔猪、平均体重仔猪和最小体重仔猪的脐静脉血和羊水，通过MALDI-TOF-MS分析正常仔猪与宫内生长受限仔猪脐血和羊水中的差异肽组分，并通过MALDI-TOF/TOF-MS对差异肽进行鉴定。从鉴定的差异肽组分中选择3-5种活性肽，通过在代乳料中添加进行新生仔猪人工饲养，统计

5、到断奶时和出栏屠宰时添加与否对生产性能的影响，为生产实践中利用活性肽添加改善弱仔猪发育提供指导。课题 4课题题目：全球气候变化下转Bt作物氮肥优化管理及其害虫控制技术研究问题综述：综合运用分子生物学和生物化学方法，结合氮肥优化管理开展当前及高CO2浓度环境下转Bt棉花（水稻）内外源次生防卫因子的协调抗虫性研究，通过减少（克服）生产中面临的外源Bt基因表达沉默现象，提高Bt毒素表达含量和靶标抗虫性。在当前我国转Bt棉花大面积种植和转Bt水稻推广前夕及CO2浓度急剧升高这一全球气候变化背景下，项目实施将有助于提高转Bt作物害虫综合防治及其生产管理水平，最终服务于转Bt作物的生态可持续利用。研究内容

6、：转Bt作物是当前应用最广的转基因抗虫产品。而实际生产及高CO2环境下转Bt作物面临一系列生态安全问题。如转基因表达“沉默”现象，大气CO2浓度升高导致的Bt毒素表达显著降低的生态风险，以及与Bt毒素表达相关的氮素代谢生理变化等。本项目紧紧围绕以上问题开展研究。主要研究内容如下：（1）当前及高CO2环境下，转Bt作物外源Bt基因表达沉默机理研究；（2）大气CO2浓度升高对转Bt作物内源次生抗虫物质和外源Bt毒素表达协调抗虫性的影响研究；（3）大气CO2浓度升高对转Bt作物土壤氮肥利用及其氮素代谢生理的影响研究；（4）转Bt作物Bt毒素表达调控研究（分子调控、化学调节剂及氮肥最优化管理）；（5）

7、大气CO2浓度升高这一全球气候变化背景下，转Bt作物害虫的有效控制。课题 5课题题目：促进牙本质再矿化的树枝状高分子材料及应用技术研究问题综述：目前仅有氟、钙等实际应用于治疗牙齿敏感，但其疗效短暂。经研究，多肽和有机大分子可以促进牙本质再矿化，治疗牙齿敏感。本课题针对牙本质矿化过程，对树枝状高分子进行促进生物矿化的分子改性，目的是研制出能抑制牙本质脱矿，促进其再矿化的高分子材料，并开发相关医用和自用技术。研究结果可以大大提高临床上对夜磨牙、治疗性磨牙和牙周洁治等造成的牙齿敏感症的临床疗效，并且有望开发出医疗新技术和新型牙齿脱敏产品。研究内容：聚酰胺-胺聚合物（PAMAM）是本课题组研究的一种具

8、有良好性能的生物医用材料。前期研究中已证实它的改性产物对牙釉质的再矿化具有促进作用。牙本质和牙骨质特有的胶原支架和羟基磷灰石晶体排列方式都与牙釉质不同。PAMAM能否通过促进牙本质、牙骨质的再矿化治疗牙齿敏感？通过改性PAMAM的表面分子基团的特性有望实现这一目标。主要研究内容简要叙述如下：（1）PAMAM型高分子材料的研制。PAMAM合成：PAMAM合成采用本课题合成路线，采用常规高分子合成方法。PAMAM改性：对PAMAM树枝状分子表面基团进行改性，调节其水溶性，pH值等基本物化性能。（2）磨耗牙本质模型的建立。在体外用酸蚀法、金刚砂针磨切法、磨切+抛光法三种手段建立磨耗牙本质模型。对建立

9、三种磨耗牙本质模型进行牙本质表面的微观形貌观察和表面微硬度测试。（3）改性PAMAM型高分子材料对磨耗牙本质模型和牙骨质模型的影响。在模拟唾液中，在磨耗牙本质模型的表面覆盖改性PAMAM型高分子材料，观察不同时点微观形貌和表面微硬度的变化。与不加入改性PAMAM型高分子材料进行对比。分析改性PAMAM型高分子材料的作用。（4）改性PAMAM型高分子材料辅料和使用方法的筛选。在模拟唾液中，改性PAMAM型高分子材料加入琼脂凝胶、胶基、软咬合垫树脂辅料，依照促进矿化的效果，对采用的辅料和应用方式进行排序，筛选最佳使用方式。利用以上研究获得的结果，可以初步对改性PAMAM型高分子材料用于治疗牙齿敏感

10、的疗效和方法进行评价，获得新型脱敏药物开发的基础数据，为进一步研发新型脱敏药物或食品添加剂的工作奠定基础。中国社会已经逐步进入老龄化，在老年患者中牙齿敏感的病例很常见，而且逐渐增多。因此，本课题的研究成果可能产生的社会效益和经济效益都是巨大的。课题 6课题题目：转化医学信息技术研究对有利于促进基础医学和临床医学间转化的关键信息技术开展研究。问题综述：临床病历数据和基础研究数据的融合是新兴的转化医学研究的信息基础，由此发展出生物医学信息库、数据挖掘、临床信息决策支持等方面的研究，形成新的转化医学信息学（Translational Informatics）研究领域。作为生物医学信息学的有机组成部分

11、，转化医学信息学通过与生物信息学和医学信息学的结合，研究建立包含各类组学数据和医疗健康数据的信息库，在此基础上构建各类信息支持系统，为形成4P医疗（Predictive，Personalized，Preemptive，Participatory）提供信息支撑。研究内容：（1）开展临床医疗综合信息集成方法和技术研究，建立生物医学信息集成平台（2）开展医疗信息结构化、标准方法研究，形成计算机可处理的标准化的临床医学和医疗信息数据库（3）针对海量综合临床医疗信息，研究数据仓库、数据挖掘、信息融合和临床医疗决策支持系统构建方法与技术，建立临床医疗决策支持信息系统课题 7课题题目：传统民族药物中具有抑制

12、HIV-1复制活性成分及构效关系的研究问题综述：艾滋病是由人类免疫缺陷病毒(HIV)引起的传染性疾病，是一种危害大、病死率高的严重传染病，中医药在预防和治疗艾滋病方面有着独特的优势，由于中草药品种众多、药用历史悠久、临床实践丰富、低毒、长效、可长期服用等特点，近年来从天然药物中寻找防治艾滋病的活性成分已成为当前世界医药领域内的研究热点之一。近年来的研究结果表明传统民族药物中具有抑制HIV-1复制活性成分，通过对活性成分构效关系研究，为研制防治艾滋病的新药奠定物质基础。研究内容：利用现代分离、分析及生物学技术研究传统民族药物中具有抑制HIV-1复制作用的活性成分，并对其进行构效关系的研究。为开发

13、防治艾滋病新药药奠定物质基础。课题 8课题题目：药效团与骨架跃迁策略在天然先导优化中的应用研究问题综述：基于天然先导结构，采用药效团与骨架跃迁相结合的分子设计策略，获得骨架新颖的活性新结构。天然先导结构常常由于药效、药代、毒副作用及药用资源等原因不能直接作为临床用药。通过药效团研究，结合骨架跃迁的分子设计策略，是以天然先导结构为模板，获得结构简化、活性保持、化学上易得的活性新结构的可行途径之一。课题 9课题题目：天然产物中具有癌症化学预防作用的化合物的研究问题综述：随着癌症的发病率和死亡率越来越高，预防癌症的发生显得越来越重要，化学预防是预防癌症的一种，发现新的具有癌症化学预防作用的化合物是癌

14、症化学预防研究的一个重要研究方向。在国外，已经开始大规模的筛选该类化合物的研究，而我国则基本没有该方面的报道。通过该课题研究，发现一些具有较好活性的癌症化学预防作用的提取物或化合物。该课题对于新型药物的开发具有重要的理论和指导意义，同时也具有重要的社会和现实价值。研究内容：综合运用生物、化学和色谱等技术，从天然产物，特别是中药中发现一些作用于与癌症化学预防作用有关的靶标的化合物或提取物，如具有醌还原酶诱导作用、芳香化酶抑制作用和鸟氨酸脱羧酶抑制作用的化合物或提取物等。课题 10课题题目：动物细胞无血清规模化培养技术研究问题综述：动物细胞可广泛应用于病毒疫苗、单克隆抗体、蛋白质治疗药物等生物产品

15、的工业化生产，无血清培养基、高密度流加和灌注培养技术、生物反应器设计放大和强化等是动物细胞培养技术实现工业化应用的技术关键。研究内容：结合疗效和产业化前景明确的人源化抗体等高显示度产品，开展适用于哺乳动物细胞大规模培养过程的无血清培养基、细胞培养过程和生物反应器设计放大与强化技术、细胞培养过程参数检测与控制技术、高密度连续流加和灌注培养技术等关键技术研究。课题 11课题题目：耐盐高效固氮根瘤菌工程菌株的构建及应用问题综述：生物固氮对于可持续农业的发展具有重要意义，然而干旱和盐渍化导致根瘤菌和豆科植物的共生固氮能力急剧下降，已成为我国农业所面临的主要问题。在过去的十五年中，本课题组已经分离和鉴定

16、了不同的与耐盐相关的基因。将与渗透胁迫相关的基因在根瘤菌中异源表达，对于构建耐盐的根瘤菌菌株，实现共生体系在盐胁迫下高水平的固氮效率，促进农业的持续性发展具有广阔的应用前景。研究内容：将与耐盐有关的基因如与渗透胁迫保护有关的基因甜菜碱转运蛋白BetS和BetH基因和抗Na毒性基因(参与单价阳离子逆向转运蛋白)导入到根瘤菌内，提高盐敏感根瘤菌(如大豆慢生根瘤菌)的耐盐性；研究耐盐工程菌株与豆科植物共生时对盐的耐受能力及固氮能力，筛选高效固氮耐盐的根瘤菌工程菌株并应用到农业生产当中。课题 12课题题目：再生功能相关基因的克隆与分子机理研究问题综述：再生是指成熟的个体在受损后在已有伤愈组织上重新形成

17、失去部分形态和功能的能力，其包括了细胞的凋亡、去分化、增殖及分化等一系列复杂的过程。再生生物学和医学是国际上注的焦点和热点，研究者期望通过对再生能力的分子机制的研究使人能像某些动物一样获得再生的能力而提高生存质量和时间。本研究拟通过对两栖类动物强大的附肢再生能力的研究，建立相关的遗传信息资源及功能研究平台，为再生机制的基础研究和临床应用奠定基础。研究内容：东方蝾螈的肢体再生是再生研究的良好研究模式，然而由于相关的遗传信息资源的缺乏极大的阻碍了其再生机制研究的进展，因此本项目以东方蝾螈的附肢再生为研究模型，通过现代分子生物学、细胞学、遗传学以及发育生物学的手段，建立相关的遗传信息资源，分离和克隆

18、再生相关功能基因，并通过对其在再生过程中的作用机制的分析初步明确相关的分子细胞机制，同时通过与模式动物非洲爪蟾成体肢体的不完全再生进行比较，用同源基因功能保守性的分析方法来进行基因的功能分析，为再生药物的开发提供药物标靶的原始信息和研究基础。主要研究内容：（1）东方蝾螈再生肢体全长cDNA文库以及差减cDNA文库的构建。（2）通过差减杂交和筛选的方法比较再生前后再生时芽基中基因的表达变化，分离与再生相关的基因。（3）通过基因表达变化的检测和转基因介导的基因沉默等基因功能分析手段来明确相关基因的分子细胞作用机制。课题 13课题题目：组蛋白去甲基化酶LSD1及其相互作用蛋白质复合体晶体结构及特异性

19、抗前列腺癌药物的设计与筛选研究问题综述：本课题主要围绕组蛋白去甲基化酶LSD1在多种癌症细胞中高表达尤其是在前列腺癌细胞中高表达的特征，在解析了LSD1CoREST晶体结构的基础上，研究LSD1与其他调控蛋白复合体的晶体结构，进一步阐明人类基因组信息是如何被染色质修饰所调控的以及这些动态的修饰是如何与疾病相关联的；根据其蛋白质晶体结构，设计和筛选针对LSD1的特异性化合物，为疾病的治疗开辟新的途径。研究内容：蛋白质翻译后修饰，如泛素化、磷酸化、糖基化、脂基化、甲基化和乙酰化等等，是蛋白质发挥其生物学功能的一种重要调控方式，因此研究蛋白质的翻译后修饰对阐明蛋白质的功能具有重要的意义。组蛋白对于调

20、控基因转录等过程至关重要，通过对其末端的翻译后修饰的调控来参与细胞核中生命活动。组蛋白赖氨酸和精氨酸的甲基化同转录调节和异染色体的形成有关；组蛋白乙酰化水平增加与转录活性增强有关。组蛋白甲基化修饰的结果则相对复杂，它可以增强转录，也可以抑制转录。组蛋白赖氨酸甲基化通常发生在H3-K4、H3-K9、H3-K27、H3-K36、H3-K79和H4-K20上，还可发生于H1 N端。H3-K9、H3-K27、H4-K20的甲基化与染色体的钝化过程有关，而H4-K9的甲基化可能与大范围的染色质水平的抑制有关。H3-K4、H3-K36、H3-K79位的甲基化与染色体转录激活过程有关，其中H3-K4的单甲基

21、化修饰可以对抗H4-K9甲基化所导致的基因抑制等。2004年底，美国哈弗医科大学Shi教授等人研究发现，胺氧化酶的核同源物LSD1(KIAA0601)可作为组蛋白去甲基化酶和转录共抑制子。LSD1专一地使组蛋白H3 K4去甲基化。赖氨酸去甲基化反应通过氧化反应产生甲醛，重要的是，LSD1经RNAi抑制后，引起H3 K4甲基化的增加和相应的目标基因的抑制，表明LSD1通过组蛋白去甲基化抑制转录。此研究揭示了组蛋白甲基化是通过组蛋白甲基化酶和去甲基化酶进行动态调控的。此外，LSD1蛋白质在多种癌症细胞中高表达，尤其是在前列腺癌细胞中。为了更好的了解这一蛋白质是如何发挥其功能的，我们解析了这个蛋白质

22、及其重要的结合蛋白CoREST的复合物的晶体结构。这一染色质修饰复合体同时包含酶活中心和两种辅助染色质结合的结构域(SWIRM和SANT)，为在原子水平上了解核小体脱甲基化的机理奠定了基础。以这一结构为基础，我们将对以下两个方面进行重点研究。（1）CtBP共抑制复合体的结构生物学研究目前发现CtBP共抑制复合体主要由7种蛋白质组成：LSD1、CoREST、HDAC1、CtBP、BRAF35、BHC80和CDYL。尽管我们已解析的LSD1-CoREST复合体结构在这一领域内能够解释很多问题，但是仍然有许多问题无法得到很好的解释，例如，在这一大复合体中CoREST是如何结合HDAC1/2和其它蛋白

23、质形成CtBP共抑制复合体的？在这一复合体中，CtBP的功能是什么？LSD1是如何被HDAC1/2的活性激活的？CtBP共抑制复合体是如何识别不同的组蛋白修饰以及如何被这些修饰调节的？我们所构想的LSD1-CoREST结合核小体的方式是否是这一类复合体结合核小体的普遍形式？在本研究中，我们将对这些问题进行深入的研究。CoREST的N端有一个ELM2结构域，这个结构域最初是在Caenorhabditis elegans Egl-27蛋白质中发现的，在胚胎发育过程中发挥重要作用。绝大多数含有ELM2结构域的蛋白质也包含SANT结构域，二者在功能和结构上相关联。绝大多数含有ELM2结构域的蛋白质所在

24、的调控转录和染色质结构的复合体都含有一个或多个HDAC。在进化上保守的ELM2结构域通过结合HDAC来发挥其在转录调控中的抑制作用，但是至今尚不清楚二者是如何结合的。此外，HDAC1还可以激活LSD1的活性，同样也不清楚二者是如何相互作用的。为了了解这两个具有不同功能的酶是如何相互调控的，我们用昆虫细胞（sf9细胞）Baculovirus系统表达纯化了大量HDAC1蛋白质，与我们从大肠杆菌中纯化得到的LSD1-CoREST复合体混合，从而得到了共抑制复合体核心复合体（LSD1-CoREST-HDAC1），目前我们正在探索这一复合体的晶体生长条件。分子生物学研究表明，BHC80蛋白的354497

25、位氨基酸蛋白片断可以很好地结合LSD1(171-852)-CoREST(286-482)复合体，这一蛋白片断中有一个保守的PHD结构域，分子生物学研究表明，它可以特异地结合未被甲基化的H3-K4肽段，而且在这一结构域中，多个位点的点突变与多种疾病相关联。我们从大肠杆菌里纯化得到了这三种蛋白质的复合体，并且得到了这一复合物的晶体，目前正在致力于解析它的结构，以期从原子水平上更好的解释它们是如何发挥其功能的。BRAF35可以结合DNA的小沟，CDYL具有乙酰转移酶的活性，二者都是CtBP共抑制复合体的主要成员。我们从大肠杆菌中纯化了这两种蛋白质，目前我们正在体外重建CtBP共抑制复合体。以期得到这

26、一复合体的晶体结构，从而更好的了解CtBP共抑制复合体是如何相互调控而发挥其作用的。（2）LSD1抑制剂的设计与筛选LSD1蛋白质是多种共抑制复合体的重要成员之一，并且在多种复合体中它与HDACs共存。HDACs的抑制剂具有很强的抗肿瘤活性，尤其是在白血病和前列腺癌细胞中，这主要体现在它们能够使一些被外源沉默了的基因重新表达，从而诱发细胞凋亡。2007年美国FDA正式批准了一种HDACs抑制剂作为新的抗癌药物，这一结果为抑制HDACs的抗癌药物的研究开辟了广阔的前景。最新的研究证明LSD1 的多胺类似物抑制剂可以同样的在癌症细胞内抑制LSD1的活性，使某些被外源沉默了的基因得以表达，诱发细胞凋

27、亡。 因此，LSD1 的小分子抑制剂也可以看作是一类潜在的治疗癌症的药物，并且可以和HDACs的抗癌药物联合使用，可以预见，二者的联合用药将大大的提高它们的抗癌活性和效果。为了设计LSD1 高度特异性的抑制剂，我们通过高通量法筛选了具有20万种小分子化合物文库，发现126种小分子化合物具有抑制LSD1酶的活力，这其中包括多种多胺类似物化合物和多种单胺氧化酶抑制剂，尤其值得一提的是这里边包括很多种在临床上已经应用了多年的药物。例如，一种在临床上应用了长达40年的抗抑郁症药物Parnate(强内心百乐明)，一种被公认的单胺氧化酶抑制剂，对LSD1 具有很强的抑制活力。我们解析了这一药物与LSD1复合体的晶体结构，发现Parnate采用两种截然不同的方式来共价结合单胺氧化酶和LSD1，通过比较二者的结构可以发现Parnate对LSD1的抑制活力更强，在反应机理上更倾向于抑制LSD1而不是单胺氧化酶，目前我们正在对其在诱导前列腺癌细胞的凋亡方面进行深入的研究。此外，根据LSD1催化反应的机理，我们还设计了多种底物类似物小肽，有一种在组蛋白H3第4位赖氨酸上添加了一个炔丙基胺基团的21肽具有很强的抑制LSD1的活力，其Ki为120nM。下一步我们将重点围绕已经筛选得到的多种抑制剂进行修饰，以期得到特异性高的可以应用于临床的抗癌药物。专心-专注-专业