大麻受体CB1及CB2在慢性吗啡成瘾大鼠中枢神经系统与免疫系统的分布和表达

吗啡是临床常用的镇痛药物之一，通过模拟内源性抗痛物质脑啡肽的作用，激活中枢神经阿片受体而产生强大的镇痛作用。吗啡属于阿片类生物碱，为阿片受体激动剂，是目前我国主要的毒品成瘾类型之一，对人民生命健康危害极大。目前我国登记在册的吗啡成瘾者约有100万，每年导致的直接经济损失超过1000亿元。因此吗啡成瘾机制的研究以及治疗，是目前神经疾病的研究重点之一。 吗啡成瘾与其结合的受体有关。吗啡除结合阿片受体外，也可能结合大麻素受体，现发现体内有两种大麻素受体的存在：CB1受体和CB2受体。大麻CB1、CB2受体都是G蛋白耦联受体。其中CB1受体主要位于脑、脊髓与外周神经系统中，脑内CB1受体主要分布于基底神经节（黑质、苍白球、外侧纹状体）、海马CA锥体细胞层，小脑和大脑皮层。因此推测大麻CB1受体的功能可能与成瘾、记忆、认知、运动控制的调节有关。而大麻CB2受体主要分布于外周组织，如脾脏边缘区、扁桃体等，它的这种分布可能与免疫抑制作用有关。近来的研究发现大麻CB2受体在中枢神经系统也有分布，目前对其在此分布的功能不明确，推测可能与成瘾、抑郁症等神经类疾病有密切关系。 在药物成瘾导致的精神依赖作用中，奖赏效应是各种药物成瘾的药理学基础。中脑—边缘系统（(mesolimbic dopamine system,MLDS)是药物奖赏效应的神经解剖学基础。目前认为内源性大麻素所起的药理作用与多巴胺能和阿片能的神经传递有密切的关系。因此推断大麻素CB1受体与慢性吗啡成瘾有密切关系，至少是部分参与到慢性吗啡成瘾过程中。 相较于较多的关于大麻CB1受体的研究，有关大麻CB2受体的研究很少。尽管近来证实大麻CB2受体也分布于中枢神经系统，但在慢性吗啡成瘾时，大麻CB2受体表达的改变仍不清楚。在本项目中，我们将对慢性吗啡成瘾动物通过分子生物学、蛋白质化学、免疫组织化学的方法，探讨大麻CB2受体在中枢神经系统的分布和表达，以及大麻CB2受体在吗啡成瘾中可能的作用。 吗啡对免疫系统有抑制作用, 包括抑制淋巴细胞增殖, 减少细胞因子的分泌，减弱自然杀伤细胞（NKC）的细胞毒作用。现已证实激活周围神经系统的CB2受体可诱导IL-4的生成，从而影响阿片μ型受体的转录。此发现提供了内源性大麻系统-阿片系统-免疫系统之间存在相互作用的关系。然而，吗啡吸食是否通过CB2受体从而导致免疫功能的抑制，现在还没有直接证据，在本实验中我们将探讨CB2受体与吗啡成瘾导致免疫功能的改变有关。 实验结果显示（1）应用RT-PCR法，检测到大麻素受体CB1在慢性吗啡成瘾大鼠的皮质和海马处mRNA表达水平与对照组大鼠有明显不同。（2）应用western免疫印迹法，检测到大麻素受体CB1在慢性吗啡成瘾大鼠的皮质，海马和脑干处蛋白表达水平与对照组大鼠有明显不同。在脑干处，虽然mRNA表达水平无变化，但蛋白质的表达水平上升。（3）应用免疫组化检测到大麻素受体CB1在大鼠的皮质，海马，脑干，小脑处都广泛分布。（4）应用RT-PCR法，检测到大麻素受体CB2在慢性吗啡成瘾大鼠的皮质，海马，脑干处mRNA表达水平与对照组大鼠有明显不同。（5）应用western免疫印迹法，检测到大麻素受体CB2在慢性吗啡成瘾大鼠的皮质，海马，脑干蛋白表达水平与对照组大鼠有明显不同。且蛋白质的表达改变趋势与mRNA表达水平的改变相似。（6）应用免疫组化法检测到大麻素受体CB2在大鼠的皮质，海马，脑干，小脑处都广泛分布。但数量明显少于大麻CB1受体。（7）应用直接ELISA法，检测到慢性吗啡成瘾大鼠的血清与对照组大鼠的血清比较，IgM表达下降；IgG表达上升。 实验结果提示大麻受体CB1和CB2 很可能在慢性吗啡成瘾过程起着重要的作用，至少是部分参与到慢性吗啡成瘾的过程中。因为大麻素受体CB1和CB2都属于G 蛋白耦连受体，长期持续使用吗啡，其表达的变化可能会导致cAMP信号通路的上调；提高了腺苷酸环化酶(AC)和蛋白激酶A(PKA)的活性从而激活下游相关基因的表达最终导致成瘾。此外大麻素受体CB1和CB2表达的变化可能与慢性吗啡成瘾后免疫功能的改变有相关性。 通过以上的的实验结果，可以得到以下的结论：（1）我们验证了大麻素受体CB1在慢性吗啡成瘾大鼠的皮质，海马和脑干处mRNA和蛋白质表达水平与对照组大鼠有明显不同，且大麻CB1受体在大鼠中枢神经系统中广泛大量分布，表明大麻素受体CB1很可能在慢性吗啡成瘾过程中起着重要的作用，至少部分参与到慢性吗啡成瘾的过程中。（2）我们第一次证实了大麻素受体CB2在吗啡成瘾大鼠的皮质，海马和脑干处mRNA和蛋白质表达水平与对照组大鼠有明显不同，且大麻CB2受体在大鼠中枢神经系统中少量广泛分布。表明大麻素受体CB2很可能在慢性吗啡成瘾过程中起着重要的作用，至少部分参与到慢性吗啡成瘾的过程中。（3）同时我们发现大麻素受体CB1和CB2在大鼠脑组织中广泛表达，表明内源性大麻系统有可能广泛的参与各种神经疾病，很可能成为治疗的新靶点。（4）最后我们发现慢性吗啡成瘾大鼠血液中IgM表达下降；IgG表达上升，表明慢性吗啡成瘾对机体的免疫功能有广泛的调节作用。慢性吗啡成瘾大鼠血清CB2受体mRNA表达上升。我们证实了大麻受体CB2可能正是把神经系统和免疫系统相联系的一个靶点。

Egonol龙胆三糖苷及Egonol衍生物促雌二醇生成活性研究

对Egonol龙胆三糖苷及以Egonol衍生物对雌二醇生成活性及其相关机制进行了研究。发现Egonol龙胆三糖苷促雌二醇最高生成率在MCF-7、HepG2、ROS1728中分别为157% 、182.4%、226.8%（以空白组200μg/ml睾酮转换成E2值作为100%生成率）。活性的强弱可能与芳香化酶的组织特异性表达情况一致，说明Egonol龙胆三糖苷促雌二醇活性可能与芳香化酶有关。芳香化酶的组织特异性表达与特异性启动子有关系，Egonol龙胆三糖苷在各组织中皆有促雌二醇活性，说明该化合物不是通过调节该酶的基因表达而起作用。 在探究Egonol龙胆三糖苷及其衍生物是否介导cAMP-PKA途径从而影响芳香化酶的表达中，发现该系列化合物在HEK-293T细胞中对cAMP的影响非常弱小。在人HepG2细胞中显示了极强的提高cAMP的作用。而化合物对cAMP的作用与其促雌二醇活性强弱不呈正相关关系，对c AMP-PKA途径的激活可能与胞内雌激素有关。 Egonol龙胆三糖苷及其衍生物对HepG2细胞增殖影响显示，该系列化合物同雌二醇一样有相似的较弱促HepG2细胞增殖作用。而且存在一定剂量依赖性。在瞬时转染有ERE（雌激素作用元件）的HepG2中，Egonol龙胆三糖苷及其衍生物也显示了类似于雌二醇与ERE结合的作用，进一步提示Egonol龙胆三糖苷及其衍生物在HepG2细胞中具备雌激素样作用。 为研究Egonol龙胆三糖苷及其衍生物是否可能直接提高芳香化酶的活性，我们计划将芳香化酶从芳香化酶阳性细胞中克隆后表达到芳香化酶阴性的细胞中。在MCF-7细胞中以Oligo dT为引物合成的cDNA模板，和在ROS1728细胞中以Oligo dT及大鼠引物F链为引物合成的cDNA模板能成功扩增出与芳香化酶全长编码序列大小一致的片段。 Egonol衍生物在HepG2、ROS1728细胞中促雌二醇活性的实验表明，Egonol苯环上引入其它基团可以提高Egonol的活性。 从雌激素经典的基因组效应和非基因组效应两方面对雌激素信号转导研究进展进行了简单的综述。 The promoting effects of egonol gentiotrioside and egonol derivatives on the synthesis of estrogen E2 were studied. In vitro test, egonol gentiotrioside promoted the synthesis of estrogen E2 in MCF-7, HepG2,ROS1728 cell lines with mean yields of estrogen E2 57%,82.4% and 126.8%, higher than those of blank control at a concentration of 100 mg/ml. The difference of estrogen E2 synthesis promoting effects among the cell lines suggested tissue specificity. It is in accordance with tissue specific character of aromatase expression. The evidence implied that effect of egonol gentiotrioside on promoting the synthesis of estrogen E2 was related to the aromatase. Different expression levels of aromatase in different tissues are attributed to their specific promoters, but egonol gentiotrioside can promote the synthesis of estrogen E2, in many tissues,so the fact is controversary to the estimation that this compound regulates the aromatase on gene level. In order to investigate whether egonol gentiotrioside and its synthetic derivatives regulates aromatase activity through the cAMP-PKA signal pathway,we transfected the p CRE-Luc luciferase reporter gene into the HEK-293T cells and HepG2 cells. These compounds had weak activity in promoting the cAMP activity in HEK-293T cells but strong in HepG2 cells.The compounds’effect of promoting the cAMP may be related to their estrogenic activity in cells. The modified HepG2 cell proliferation assay was used to evaluate the estrogenic activity of egonol gentiotrioside and its derivatives. The weak estrogenic activity of egonol gentiotrioside and its derivatives at various concentrations expressed as proliferative effect relative to that of blank control was examined. We transfected the pERE-Luc luciferase reporter gene into the HepG2 cells. These compounds possessed significant activity on estrogen response element compared with the one treated with 10 n M estrogen E2. This evidence indicated that the estrogenic activity of egonol gentiotrioside and its derivatives. In order to investigate whether the egonol gentiotrioside and its derivatives can upregulate the activity of aromatase directly, The full-length of P450 aromatase cDNA encoding aromatase were amplified by using primer Oligo dT in MCF-7,and specific primer in ROS1728,respectively. The structure-activity relationship of Egonol in promoting the synthesis of E2 in HepG2 and ROS1728 cells indicated that introduction of some group on the basic sketon of egonol could improve the effect. The progress in research of signal pathway of estrogen in recent years was summarized.

吗啡成瘾相关学习记忆的脑机制

重复使用吗啡将导致吗啡成瘾，其主要表现如依赖、耐受、敏感化以及吗啡停用后的戒断反应。其核心特征是强迫性吗啡使用：即成瘾者失去了对药物寻觅和摄取的控制。药物成瘾是一个复杂的生物学过程，近年来的研究表明学习记忆参与药物成瘾过程。学习记忆和药物成瘾都受到相似的神经营养因子，递质释放与转运的调控，它们都受到cAMP，CREB等调控因子的调控。研究发现在与成瘾相关的线索，如用药有关的人物、地点或暗示等，都可能恢复觅药和用药行为。当把成瘾相关的线索呈现给戒断中的人时，可以发现这些人表现异常，如心率、呼吸加快，血压升高，并表现明显的渴求行为，前额叶在这种线索导致的渴求行为中起重要作用。以前的研究证实条件化位置偏好(conditioned place preference，CPP)是一个很好的模型来研究环境线索在成瘾中作用，可以用来分析检测成瘾行为。因此，在实验一、二中，采用CPP模型来研究吗啡相关的学习记忆与胆碱系统，以及蛋白质合成的关系；实验三研究了前额叶和海马在吗啡成瘾和戒断过程中谷氨酸(GLU)和γ-氨基丁酸(γ-GABA)含量的变化。 (1)：学习和记忆依赖于多种递质的共同作用，不同的递质在不同的学习记忆中的作用也不一样。大量的研究表明胆碱系统在学习记忆中起重要作用，胆碱系统抑制剂可以导致学习记忆障碍。在本实验中，我们研究东莨菪碱(经典的抗胆碱能药物，影响记忆的获取过程)对吗啡以及食物相关的线索的记忆的影响，研究抑制胆碱系统对这两种线索相关的奖赏性学习记忆的影响。采用腹腔注射东莨菪碱，三个不同的剂量(0.5、1、2mg/kg)，在给吗啡(40 mg/kg)或者食物之前30分钟给东莨菪碱，连续给药4天。结果显示，除了0.5 mg/kg的东莨菪碱不能抑制食物导致的CPP外，其他剂量的东莨菪碱都明显抑制食物导致CPP。但是东莨菪碱并不能抑制吗啡导致的CPP，而且，2.0 mg/kg东莨菪碱强化了吗啡线索相关的学习记忆。这种结果表明吗啡导致的奖赏性学习和普通的普通记忆存在不同的机制。 (2)：记忆的形成需要蛋白质的合成，特别是长时程记忆。在记忆形成的不同阶段，蛋白质的合成对记忆的影响不一样，在学习前后较短的时间内给蛋白质合成抑制剂可以有效的抑制长时程记忆的形成。学习记忆参与吗啡成瘾过程，那么抑制蛋白质的合成是否也能抑制吗啡成瘾相关的学习记忆呢？本实验中，采用环己酰亚胺(蛋白质合成抑制剂，抑制记忆的巩固)来研究抑制蛋白质合成对吗啡线索相关的学习记忆的影响。腹腔给环己酰亚胺，剂量30mg/kg，给药时间为给吗啡前30分钟，同时，后30分钟以及后2小时。实验发现在给吗啡前后30分钟内给环己酰亚胺可以削弱对吗啡相关的线索的记忆，但是不能完全抑制这种记忆的形成，而且在吗啡后两小时给环己酰亚胺基本上对这种记忆没有抑制作用。这种结果表明吗啡相关的联合型学习记忆的形成并不完全依赖于蛋白质的合成，脑内还存在其他的途径来参与这种记忆过程。 (3)：GLU和GABA参与许多学习记忆过程，同样它们在吗啡成瘾过程中也起重要的作用。前额叶和海马在记忆中都起到重要的作用，而且它们在成瘾记忆中也扮演重要角色。那么在成瘾及戒断过程中，前额叶和海马中GLU和GABA会有什么变化呢？本实验利用高效液相色谱－紫外分析法分析在吗啡成瘾及戒断过程中前额叶和海马中总GLU和GABA的动态变化。实验发现在吗啡成瘾及戒断过程中，GABA和GLU在前额叶和海马中的总含量都没有显著的变化，尽管在给药和戒断中，这两种递质都下调然后逐渐上升，但是跟对照组比较都不显著。但是比较吗啡组之间的变化，可以看出前额叶GLU在给药及戒断过程中有比较显著的变化。该结果提示在吗啡成瘾和戒断过程中，GLU和GABA的总量并没有发生显著的改变。结合前人的研究我们认为，这两种递质在成瘾和戒断过程中，它们的合成，释放以及在突触间的转运等各个环节都受到影响，从而参与吗啡成瘾。

1、吗啡成瘾及吗啡对其他学习记忆的影响 2、老年猕猴初级视觉皮层细胞时间及空间特性的改变

一、 药物滥用是一种慢性、复发性脑疾病。药物滥用将导致药物成瘾（addiction），其主要表现有药物依赖、药物耐受、药物敏感化以及药物停用后的戒断症状（withdraw symptom）。药物成瘾的核心特征是强迫性觅药和用药行为。药物成瘾会导致药物滥用者认知功能的损伤和认知偏差，并会造成滥用者情绪异常。药物成瘾是一个复杂的生物学过程，有着及其复杂的机理。对药物成瘾机制的解释有很多种，主要认为成瘾过程是一种学习记忆过程，学习记忆的机制在药物成瘾过程中起到了非常重要的作用。首先，学习记忆和药物成瘾过程都受到了相似的神经营养因子以及神经递质系统的调控，例如：它们都受cAMP，CREB等调控因子的调控。其次，研究发现与成瘾相关的线索，如用药有关的人物、地点或暗示等，在药物戒断很长时间后都会恢复吸毒者的用药行为。并且，当把与成瘾相关的线索呈现给毒品戒断中的人时，这些人会出现心率、呼吸加快，血压升高等现象，甚至表现出明显的渴求行为。药物对学习记忆的影响是复杂的，虽然重复使用药物会导致药物成瘾，并且这个过程需要学习记忆机制的参与，但同时使用吗啡却会对其他类型的学习记忆（如：恐惧性学习记忆、一次性被动回避学习记忆和水迷宫空间学习记忆）造成破坏。学习前给予吗啡可以剂量及状态依赖地破坏被动回避试验以及空间辨别试验的记忆获取过程。学习过程结束后立即给予吗啡可以破坏一次性被动回避试验、主动回避试验和恐惧条件化试验的记忆巩固过程。测试前给予吗啡可以破坏空间辨别试验的记忆提取过程。本研究的目的在于更进一步地了解使用吗啡导致吗啡成瘾以及使用吗啡导致学习记忆的各个阶段受损的机制。为此我们采用了药理学以及多种行为学的方法，1、用PTZ诱发的癫痫持续状态干扰吗啡成瘾的学习记忆过程，进一步比较了吗啡成瘾的学习记忆与其他学习记忆，例如：空间学习记忆以及食物奖赏学习记忆的机制有何异同；2、研究了β-肾上腺素系统与阿片系统在空间记忆巩固过程中的相互作用；3、我们还研究了NMDA受体的激动剂和拮抗剂在吗啡破坏空间记忆提取过程中的作用。研究结果发现： 1．戊四唑诱发的癫痫持续状态，对吗啡建立的条件化位置偏好没有任何影响，动物仍然对阳性箱（吗啡匹配箱）表现出明显的偏好。但是癫痫持续状态破坏了食物建立的条件化位置偏好，并且还破坏了水迷宫和Y迷宫检测的空间记忆。癫痫持续状态破坏了食物建立的条件化位置偏好，原因不是由于其影响了动物的食欲。此外，癫痫持续状态也没有持续地破坏动物的活动能力，因此，对动物活动量的影响也不是造成其他学习记忆破坏的原因。这些结果说明，吗啡成瘾的学习记忆和普通的学习记忆在机制上可能存在不同之处。为了说明这个问题，我们还需要进行其他更深入的研究。 2、训练后立即单独注射吗啡（0.25和2.5 mg/kg）或心得安（2，10和20 mg/kg）都不会破坏动物Y-迷宫空间记忆的巩固过程，动物仍然能识别新异环境，并在里面停留较长时间。但是，训练后同时注射吗啡和心得安却可以破坏动物空间记忆的巩固过程。并且，较高剂量的吗啡（2.5 mg/kg）加上较高剂量的心得安（10和20 mg/kg）对记忆的破坏更严重，实验组动物在新异环境停留的时间显著低于对照组。这说明阿片系统和去甲肾上腺素系统在破坏记忆巩固的过程中可能有协同作用。 3、记忆提取前30分钟注射吗啡（1和10 mg/kg）可以剂量依赖地破坏Y-迷宫空间记忆的提取。单独注射NMDA受体的激动剂NMDA（1，2和4 mg/kg）对动物的空间记忆提取没有影响，但是，单独注射NMDA受体拮抗剂MK-801（0.05，0.1和0.2 mg/kg）剂量依赖地破坏了空间记忆的提取。同时注射吗啡（10 mg/kg）和NMDA（2 mg/kg）可以阻断吗啡对空间记忆造成的破坏作用。相反，共同注射吗啡（1 mg/kg）和MK-801（0.05 mg/kg）可以加重吗啡对空间记忆造成的破坏作用。这说明谷氨酸系统可以干扰吗啡对记忆提取过程的影响。 二、衰老严重地影响了人们的视觉功能，然而眼睛光学系统的老年性改变并不能完全解释清楚这种视觉功能衰退。一般认为是神经系统的退化导致了这种老年性功能降低。但是，研究显示视网膜（retina）和外膝体（dorsal lateral geniculate nucleus, dLGN）在衰老的过程中神经元的数量和体积以及神经元的功能特性，如对比度敏感性、空间分辨率等，都没有明显的变化，因此，人们推测老化导致的神经系统的变化发生在更高级的视觉皮层。过去几年的研究发现老年动物视觉皮层细胞发生了一系列反应特性的改变，如：老年动物皮层细胞的方向选择性和方位选择性降低以及细胞反应的潜伏期延长。这些细胞水平的变化被认为是老年性视觉功能衰退的神经机制。为了更全面地了解衰老过程对视觉皮层的影响以及细胞反应改变与整体功能降低之间的关系，本研究采用活体动物细胞外单位记录的方法，比较了青年和老年猕猴初级视觉皮层细胞时间反应特性和空间反应特性的差异。研究结果发现：老年动物初级视觉皮层细胞的时间频率和空间频率敏感性明显比年轻动物降低。表现为老年动物初级视觉皮层细胞的最优时间和空间频率、空间分辨率（spatial resolution, SR）和较高时间截至频率（high temporal frequency cut-off, TF50）都显著低于年轻动物初级视觉皮层细胞，同时伴随着这些功能的降低，老年动物初级视觉皮层细胞的自发放增加，对视觉刺激的反应增加，但是信噪比却显著降低。这些结果表明，老年动物初级视觉皮层细胞的功能在老化过程中都普遍降低。这可能是导致老年人视觉功能降低的原因。

Microarray-based Raman spectroscopic assay for kinase inhibition by gold nanoparticle probes

In this paper, a microarray-based surface-enhanced Raman spectroscopic (SERS) assay for detection of kinase functionality and inhibition has been reported. Biotinylated anti-phosphoserinen antibodies mark the phosphorylation and inhibition events and gold nanoparticles are attached to the antibodies by standard avidin-biotin chemistry, followed by silver deposition for SERS signal enhancement. The avidin conjugated fluorescein is used as SERS probe. The alpha-catalytic subunit of cyclic adenosine 5'-monophosphate (cAMP) dependent protein kinase (PKA), its well known substrate, kemptide, and three inhibitors, H89, HA1077, and KN62 have been chosen here to establish the SERS assay. As expected, highly selective inhibition of PKA is demonstrated with the inhibitor H89 and the inhibition assay enable to detect kinase inhibition as well as derive IC50 (half maximal inhibitory concentration) plots.

Cleavage of nucleotides by lanthanide metal complexes

The present work revealed that the praseodymium( II ) complex of 2-carboxyethylgermanium sesquioxide (Ge-132) promotes the hydrolysis of the phosphodiester linkages of 3',5'-cyclic adenosine monophosphate (cAMP), 3' , 5'-cyclic deoxyadenosine monophosphate (dcAMP), 5'-adenosine monophosphate(5'-AMP) and 5'-deoxyadenosine monophosphate (5'-dAMP) under mild conditions. Both cAMP and dcAMP were hydrolyzed site-specifically, yielding predominantly 3'-monophosphates, the main products of the cleavage of 5'-AMP and 5'-dAMP included adenosine (Ado). deoxyadenosine (dAdo) and free phosphates respectively. A hydrolytic mechanism was proposed for cAMP, dcAMP, 5'-AMP and 5'-dAMP.

Use of lanthanide metal complexes for the hydrolysis of 3 ',5 '- and 2 ',3 ' cyclic nucleotides

Lutetium(III) and lanthanum(III) complexes of 2-carboxyethylgermanium sesquioxide (Ge-132) can hydrolyze the phosphodiester linkage of 3',5'-cyclic adenosine monophosphate (cAMP), 3',5'-cyclic deoxyadenosine monophosphate (dcAMP) and 2',3'-cyclic adenosine monophosphate (2',3'-cAMP). Both cAMP and dcAMP are hydrolyzed with high selectivity, yielding predominantly 3'-monophosphates. 2',3'-cAMP is converted to 3'-AMP and 2'-AMP, the ratio of 3'-AMP to 2'-AMP produced being 1.4.

Studies on three-dimensional quantitative structure-activity relationship of PDE inhibitory activity of imidazopyridines

In recent years there has been a resurgence of interest in inhibitors of cyclic nucleotide phosphodiesterases (PDE) and enzymes responsible for the intracellular hydrolysis of the second messenger cAMP and cGMP. In this study, a series of 2-substituted phenyllimidazo[4,5-b]pyridines have been made to investigate 3D-QSAR of PDE activity using CoMFA. CoMFA resulted in a quantitative description of the major steric and electrostatic field effects, and gave significant new insights to factors governing PDE inhibition activity. The model was used to predict the PDE inhibition activity of imidazopyridines with satisfactory results.

Lanthanide metal complexes for the hydrolysis of ribonucleoside 3',5'-cyclic phosphate and deoxyribonucleoside 3',5'-cyclic phosphate

Ytterbium(III) and praseodymium(III) complexes of 2-carboxyethylgermanium sesquioxide (Ge-132) can hydrolyze the phosphodiester linkage of 3',5'-cyclic adenosine monophosphate (cAMP) and 3',5'-cyclic deoxyadenosine monophosphate (dcAMP). Both cAMP and dcAMP are hydrolyzed with high selectivity, yielding predominantly 3'-monophosphates. The selectivity and activity for hydrolyzing cAMP and dcAMP by lanthanide metal(III) complexes and lanthanide metal ions are compared.

Efficient cleavage of ribonucleoside 3',5'-cyclic phosphates and deoxyribonucleoside 3',5'-cyclic phosphate by lanthanides

The cleavage of 3',5'-cAMP, 3',5'-cGMP and 3',5'-dcAMP by lanthanides has been investigated by HPLC and H-1 NMR. Rapid cleavage of cAMP, cGMP and dcAMP by Ce(III) under air at pH 8 and 37 degrees C has been observed. Regioselective cleavage of P-O(5') bond in cAMP, cGMP and dc;aMP tu give the corresponding 3'-AMP, 3'-GMP and 3'-dAMP by lanthanide chlorides has been achieved, and 3'-AMP and 3'-GMP are cleaved to adenosine(A) and guanosine(CT) more slowly, respectively, The notable difference in reactivity between Ce(III) and the other lanthanide ions under air has also been studied. The cleavage is enhanced with the increase in the molar fraction of Ce(IV). The fast cleavage of cAMP by Ce(III) under air at pH 8 is ascribed to the resultant Ce(IV) in the reaction mixture.

稀土对3’,5’-环腺嘌呤单核苷酸与3’,5’-环鸟嘌呤单核苷酸的快速断裂作用

在温和条件下能快速切断核酸的人工酶有许多重要的潜在应用价值,如作为模拟的限制性内切酶并发展到新的抗癌药物,因此,长期以来人们致力于研究具有高效率及高选择性的人工酶.关于稀土对核酸断裂作用的研究尚不多,而稀土对环核苷酸的催化水解作用只有Sumaoka等曾报道Ce~(3+)对3’,5’-环腺嘌呤单核苷酸(cAMP)有快速的水解作用,稀土对不同环核苷酸的催化水解作用尚未见报道.3’,5’-环腺嘌呤单核苷酸与3’,5’-环鸟嘌呤单核苷酸(cGMP)具有调节细胞应答及细胞间信息传递的作用,且细胞内不同环核苷酸的变化与某些心血管疾病的发病机理有关.本文用高压液相色谱(HPLC)和核磁共振(NMR)研究了稀土对cAMP与cGMP的断裂作用,并深入探索了其机理,这对于寻找高效率及高选择性的核酸催化体系,阐明稀土在生物体内的作用具有重要的意义.

Regulation of autoinducer 2 production and luxS expression in a pathogenic Edwardsiella tarda strain

Edwardsiella tarda is a bacterial pathogen that can infect both humans and animals. TX1, an Ed. tarda strain isolated from diseased fish, was found to produce autoinducer 2 (Al-2)-like activity that was growth phase dependent and modulated by growth conditions. The gene coding for the Al-2 synthase was cloned from TX1 and designated luxS(Et). LuxS(Et) was able to complement the Al-2 mutant phenotype of Escherichia coli strain DH5 alpha. Expression Of luxS(Et) correlated with Al-2 activity and was increased by glucose and decreased by elevated temperature. The effect of glucose was shown to be mediated through the cAMP-CRP complex, which repressed luxS(Et) expression. Overexpression of luxS(Et) enhanced Al-2 activity in TX1, whereas disruption of luxS(Et) expression by antisense RNA interference (i) reduced the level of Al-2 activity, (ii) impaired bacterial growth under various conditions, (iii) weakened the expression of genes associated with the type III secretion system and biofilm formation, and (iv) attenuated bacterial virulence. Addition of exogenous Al-2 was able to complement the deficiencies in the expression of TTSS genes and biofilm production but failed to rescue the growth defects. Our results (i) demonstrated that the Al-2 activity in TX1 is controlled at least in part at the level of luxS(Et) expression, which in turn is regulated by growth conditions, and that the temporal expression of luxS(Et) is essential for optimal bacterial infection and survival; and (ii) suggested the existence in Ed. tarda of a LuxS/Al-2-mediated signal transduction pathway that regulates the production of virulence-associated elements.

Regulation of autoinducer 2 production and luxS expression in a pathogenic Edwardsiella tarda strain

Edwardsiella tarda is a bacterial pathogen that can infect both humans and animals. TX1, an Ed. tarda strain isolated from diseased fish, was found to produce autoinducer 2 (Al-2)-like activity that was growth phase dependent and modulated by growth conditions. The gene coding for the Al-2 synthase was cloned from TX1 and designated luxS(Et). LuxS(Et) was able to complement the Al-2 mutant phenotype of Escherichia coli strain DH5 alpha. Expression Of luxS(Et) correlated with Al-2 activity and was increased by glucose and decreased by elevated temperature. The effect of glucose was shown to be mediated through the cAMP-CRP complex, which repressed luxS(Et) expression. Overexpression of luxS(Et) enhanced Al-2 activity in TX1, whereas disruption of luxS(Et) expression by antisense RNA interference (i) reduced the level of Al-2 activity, (ii) impaired bacterial growth under various conditions, (iii) weakened the expression of genes associated with the type III secretion system and biofilm formation, and (iv) attenuated bacterial virulence. Addition of exogenous Al-2 was able to complement the deficiencies in the expression of TTSS genes and biofilm production but failed to rescue the growth defects. Our results (i) demonstrated that the Al-2 activity in TX1 is controlled at least in part at the level of luxS(Et) expression, which in turn is regulated by growth conditions, and that the temporal expression of luxS(Et) is essential for optimal bacterial infection and survival; and (ii) suggested the existence in Ed. tarda of a LuxS/Al-2-mediated signal transduction pathway that regulates the production of virulence-associated elements.

Lineage-specific domain fusion in the evolution of purine nucleotide cyclases in cyanobacteria

Cyclic nucleotides (both cAMP and cGMP) play extremely important roles in cyanobacteria, such as regulating heterocyst formation, respiration, or gliding. Catalyzing the formation of cAMP and cGMP from ATP and GTP is a group of functionally important enzymes named adenylate cyclases and guanylate cyclases, respectively. To understand their evolutionary patterns, in this study, we presented a systematic analysis of all the cyclases in cyanobacterial genomes. We found that different cyanobacteria had various numbers of cyclases in view of their remarkable diversities in genome size and physiology. Most of these cyclases exhibited distinct domain architectures, which implies the versatile functions of cyanobacterial cyclases. Mapping the whole set of cyclase domain architectures from diverse prokaryotic organisms to their phylogenetic tree and detailed phylogenetic analysis of cyclase catalytic domains revealed that lineage-specific domain recruitment appeared to be the most prevailing pattern contributing to the great variability of cyanobacterial cyclase domain architectures. However, other scenarios, such as gene duplication, also occurred during the evolution of cyanobacterial cyclases. Sequence divergence seemed to contribute to the origin of putative guanylate cyclases which were found only in cyanobacteria. In conclusion, the comprehensive survey of cyclases in cyanobacteria provides novel insight into their potential evolutionary mechanisms and further functional implications.

双壳贝类幼虫变态诱导及其机理研究

变态过程是双壳贝类由幼虫向成体转变的一个必不缺少的发育阶段。研究双壳贝类幼虫的变态过程及其机理，对于阐明它们的种群数量变动，促进重要经济双壳贝类增养殖的发展有重要的理论和实践意义。本论文除了用化学物质对几种双壳贝类(海湾扇贝、墨西哥湾扇贝和硬壳蛤)幼虫的变态进行诱导外，主要以激素和神经递质的作用方式为基础，通过直接测定双壳贝类(以海湾扇贝为代表)幼虫体内激素和神经递质、第二信使cAMP等生化物质含量的变化来研究双壳贝类幼虫变态过程中的信息传递途径，从分子生物学和神经生物学角度阐明双壳贝类幼虫变态机理。主要结果如下：1．通过参考国内外大量文献的基础上，较为系统地评述了近二十年来海洋无脊椎动物幼虫附着变态研究的一些进展情况，主要包括诱导因子、附着变态机理模型、人工诱导物的应用和延迟变态四个方面。到目前为止，人们已经发现了许多海洋无脊椎动物幼虫附着变态的诱导物质，主要分为天然诱导物和人工诱导物两大类，一些人工诱导物如GABA、肾上腺素和去甲肾上腺素已经在经济贝类苗种生产中得到应用。幼虫附着变态机理模型主要有长牡蛎(Crassostrea gigas)幼虫附着变态的双调控模型、红鲍(Haliotis rufescens)幼虫附着变态的上行调节模型以及多毛类Phragmatopoma california幼虫附着变态的脂肪酸调控模型。本论文还评述了海洋无脊椎动物幼虫发生延迟变态的原因以及延迟变态对海洋无脊椎动物造成的影响，并提出了解决的方法和今后研究的重点问题。2．在室内用氯化乙酰胆碱、ATP和CaCl_2 3种化学物质对海湾扇贝幼虫的变态进行了诱导实验。结果表明，虽然在个别浓度和处理时间氯化乙酰胆碱和ATP有诱导作用，但总体诱导效果不显著。而10×10~(-3)～40×10~(-3M的CaCl_2在处理12～24h后诱导效果较显著，其诱导效果对处理时间的依赖性较显著，在浓度为40×10~(-3)M和处理时间为24h时诱导效果最好，与对照组相比，变态率提高23.18％。3种诱导物对幼虫死亡率均有显著影响，并且死亡率对浓度和处理时间均有显著的依赖性，浓度越高，处理时间越长，死亡率越高。3．用KCl、肾上腺素、去甲肾上腺素和氯化胆碱进行了墨西哥湾扇贝(Argopectenirradians concentricus Say)幼虫变态的诱导作用实验。结果表明，KCl、肾上腺素、去甲肾上腺素和氯化胆碱对墨西哥湾扇贝幼虫变态均有显著诱导作用。KCl在处理时间为12h～48h范围内均有诱导作用；13.42×10~(-3)M和20.13×10~(-3)M的KCl诱导效果较好，变态率平均提高10％以上。1．O×10~(-6)M～50×10~(-6)M的肾上腺素在处理时间为lh～12h较适宜，此时变态率均提高10％以上。1.0×10~(-6)M～50×10~(-6)M的去甲肾上腺素在处理时间为1h～24h都较适宜，变态率平均均提高10％以上，最高可提高31．07％。0.01×10~(-4)M～1.O×10~(-4)M的氯化胆碱在处理时间为12h～48h时诱导效果均较好，它们之间的平均变态提高率并没有显著差别，均在12％～13％之间。10×10~(-4)M的氯化胆碱在处理时间为12h时诱导效果较明显，变态率可以提高19.14％，超过12h，变态率明显下降，100×10~(-4)M的氯化胆碱明显产生毒害作用，幼虫变态率均为零，而幼虫的死亡率均为100％。4．用KCl、肾上腺素、去甲肾上腺素、L-DOPA、5-羟色胺(5-hydroxytryptamine，Serotonin，5-HT)和GABA(γ-氨基丁酸)进行了不同浓度不同处理时间对硬壳蛤(Mercenaria mercenaria L.)幼虫变态诱导实验。结果表明，KCl、肾上腺素、去甲肾上腺素、L-DOPA和5-羟色胺对硬壳蛤幼虫的变态均有诱导作用，而GABA的诱导 作用不显著。KCl的最佳诱导浓度随处理时间不同而有所不同。当处理时间为1～24h时，KCl的最佳诱导浓度为33.56×10~(-3)M，此时幼虫变态率均提高24％以上，当处理时间为48h时，KCl的最佳诱导浓度为20.13～26.85×10~(-3)M，处理时间为72h时，最佳诱导浓度为13.42×10~(-3)M。肾上腺素和去甲肾上腺素的诱导作用与浓度和处理时间均有关。肾上腺素的最佳处理浓度为100×10~(-6)M，最佳处理时间均为8h，此时幼虫变态率提高最大，为36.97％。当去甲肾上腺素的诱导浓度为100×10~(-6)M，处理时间为8h～16h时，幼虫变态提高率较高，均大于18％，死亡提高率均低于30％，当去甲肾上腺索诱导浓度为500×10~(-6)M时，虽然在8h～16h的处理时间范围内，幼虫变态提高率也较高，均大于18％，但当处理时间超过8h，在16～48h范围内，幼 虫死亡提高率明显升高，均大于50％。L-DOPA的适宜诱导浓度为10×10~(-6)M～50×10~(-6)M，适宜处理时间为8～24h，此时幼虫变态率均提高30％以上，最高可提高79.43％。5-羟色胺的诱导作用较强，其适宜诱导浓度为100×10~(-6)M—1000×10~(-6)M，适宜处理时间为0.5～24h，此时幼虫变态率提高均在30％以上，当处理时间为8h时，最佳诱导浓度为1000×10~(-6)M，此时幼虫变态率提高57.5％，当处理时间为24h时，最佳诱导浓度为100×10~(-6)M，此时幼虫变态率提高69.29％。GABA的诱导作用较弱，最佳诱导浓度随处理时间的不同而有所不同。处理时间为24h和48h时，最佳诱导浓度为0.1×10~(-6)M；处理时间为0.5～16h时，最佳诱导浓度为100×10~(-6)M。5．KCl、肾上腺素、去甲肾上腺索、L-DOPA、5-羟色胺、GABA、茶碱和咖啡因8种诱导物对不同发育阶段海湾扇贝幼虫变态的诱导作用是不同的。13．42×10~(-3)M和20.13×10~(-3)M的KCl对第12天幼虫的变态有抑制作用，变态提高率为负值；之后当幼虫发育至第13和14天时，两浓度的KCl能够明显诱导幼虫变态，变态提高率均高于20％，而对于第16天的幼虫诱导作用有所减弱，变态提高率有所降低；26.85×10~(-3)M的KCl对第12和13天幼虫的变态均有抑制作用，变态提高率为负值，对第14和16天幼虫的变态却有明显的持续的诱导作用，变态提高率分别为22.98％和37.5％。神经递质肾上腺素、去甲肾上腺素、L-DOPA、5-羟色胺和GABA的诱导作用规律基本相似，即对第13天海湾扇贝幼虫的变态有明显的抑制作用，变态提高率均为负值，而对第14天幼虫的诱导作用较显著。茶碱和咖啡因作为影响细胞内cAMP的物质，它们的诱导作用规律与神经递质有所不同。它们对第13天海湾扇贝幼虫变态的诱导效果最好。6．测定了不同发育阶段及人工诱导后海湾扇贝幼虫体内去甲肾上腺素、多巴胺和5-羟色胺含量的变化规律。结果表明，海湾扇贝幼虫体内去甲肾上腺索含量在变态前和变态后没有明显变化，变态前为2352(pg／mg湿重)，变态后为2770(pg／mg湿重)。多巴胺和5-羟色胺含量在变态前随幼虫的发育而增加，变态前(第13天)急剧增加，第13天的幼虫比第12天的幼虫分别增加了2.8倍和5.7倍，变态后急剧下降，变态后幼苗比第13天的幼虫分别降低了25.1倍和16.4倍。海湾扇贝幼虫体内DA：NE比和5-HT：NE比在变态前和变态后变化比较剧烈。DA：NE比和5-HT：NE比在变态前(第13天)急剧增加，第13天的幼虫比第12天的幼虫增加了3.O倍(DA：NE比)和5.0倍(5-HT:NE比)；变态后急剧降低，变态后幼苗比第13天的幼虫降低了29.8倍(DA：NE比)和19.5倍(5-HT：NE比)。海湾扇贝幼虫经KCl和氯化钙诱导24h后，体内去甲肾上腺素、多巴胺和5-羟色胺以及DA：NE比和5-HT：NE比均有所降低。本实验的结果表明，多巴胺和5-羟色胺可能启动了海湾扇贝幼虫的变态过程。7．茶碱和咖啡因对墨西哥湾扇贝幼虫的变态均有明显诱导作用。它们的诱导作用均对浓度的依赖性较强，对处理时间的依赖性较弱。10×10~(-4)M的茶碱诱导效果最好，平均变态提高率达33％，其次为1.0×10~(-4)M和100×10~(-4)M的茶碱，平均变态提高率分别为23.15％和21.97％。处理时间对茶碱诱导效果影响不显著，在1～24h范围内，平均变态提高率在19.07～26.1％之间变动。10×10~(-4)M的咖啡因诱导效果最佳，4个处理时间的平均变态提高率为36.01％，其次为100×10~(-4)M，平均变态提高率为26.43％。处理时间对茶碱的诱导效果影响不大，在1～24h范围内，平均变态提高率在19.65～22.02％之间变动。8．采用直接测定cAMP的方法来研究cAMP是否参与了海湾扇贝幼虫的变态过程。结果表明，cAMP参与了海湾扇贝幼虫的变态过程。海湾扇贝幼虫体内cAMP含量随着发育阶段的不同而有所变化。在D形幼虫期最低，为73 pmol／(mg蛋白质)；当到达壳顶期幼虫时cAMP含量明显增加，比D形幼虫期提高了12.7倍。从壳顶期幼虫到眼点幼虫(100％，第13天)cAMP含量增加速度较慢，各发育阶段分别比前一发育阶段增加了0.4倍、0.3倍和0.2倍。但当幼虫变态后，体内cAMP含量又急剧增加，幼苗体内cAMP含量比眼点幼虫(100％，第13天)增加了6.1倍。当用KCl、肾上腺索和L-DOPA诱导后，幼虫体内cAMP含量明显增加，分别比对照组提高了7.8倍、1.5倍和10.7倍，说明cAMP参与了这3种诱导物诱导海湾扇贝幼虫变态的过程。9．在前面实验结果和参考有关文献的基础上，初步提出了以海湾扇贝为代表的双壳贝类幼虫变态机理模型：幼虫变态分为两个过程：启动过程和后续过程。当幼虫发育到一定阶段，在外界刺激因子的作用下，体内分泌多巴胺和5-羟色胺，多巴胺和5-羟色胺通过某种信号转导途径(如以DG和IP_3为第二信使)启动变态过程，变态过程启动后，又激活以cAMP为第二信使的信号转导途径(暂时称为后续过程)，两者共同完成了幼虫的变态过程。