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分子生物学研究精选(九篇)

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分子生物学研究

第1篇:分子生物学研究范文

文章指出研究生分子生物学实验中存在的问题,提出从注重各个实验内容之间的衔接与关联、根据学生实验技能设置相关实验内容、充分利用网络教学资源等几个方面的教学改革措施,以期增强学生的学习信心和兴趣,提高学习效率。

关键词:

研究生;分子生物学;实验技能;教学改革

分子生物学是研究核酸、蛋白质等生物大分子的结构与功能,并从分子水平上阐述蛋白质与核酸、蛋白质与蛋白质之间相互作用的关系及其基因表达调控机制的一门学科[1]。该学科前沿性强、发展迅速、对生命科学领域各分支学科具有广泛和深入影响,是学习和学好专业课程的必要前提。针对生命科学专业学生而言,分子生物学是一门重要的(专业)基础课程,是普通生物学、生物化学、有机化学等课程的后续课程,同时为基因工程、微生物工程、细胞工程等课程的后续实践环节奠定了理论基础[2]。分子生物学作为新疆农业大学农学院农学、生物技术、种子科学与工程等本科专业普遍开设的重要专业基础课程,在学生由基础课转向专业课的学习中占有重要的地位。同时对分子生物学基本原理和基本实验技术的掌握是本校生物学、作物学、草学、林学、食品科学与工程等学科研究生站在新的高度和视野揭示生命奥妙的共同需求。虽然本校生命科学类和食品科学与工程等学科研究生都在上这门课程,但是由于研究生是来自于全国各地的各个大学,每个大学对相关专业所设置的专业课程也不一样,加上一些转专业的学生,所以加大了我们开设分子生物学实验课的难度。

一、研究生开展分子生物学实验存在的问题

(一)资金投入有限和实验耗资较大相互矛盾由于分子生物学是20世纪中期才兴起的一门新兴学科,研究对象主要是围绕着核酸和蛋白质这两大分子,因此实验室开展相关的实验对仪器和实验条件都要求很高,相应实验的试剂和耗材也比较贵,尤其是实验耗材不能重复利用,这大大增加了实验成本[3]。研究生分子生物学实验课要体现出与本科教学的区别和高层次的特点,但经费的限制确实使实验可选择的余地不多,而且分子生物学技术每年都在持续发展,新的技术和研究手段层出不穷,使研究水平不断向广度和深度发展,但耗材和试剂也在成倍上涨,要使实验项目与学科发展相适应,就要不断增加的实验经费预算,这笔增加的预算如何合理的解决,是影响分子生物学实验教学改革的矛盾之一[4]。

(二)实验内容设置和专业及学科特点相矛盾分子生物学是横跨我校生物学、作物学、草学、林学、食品科学与工程等学科研究生的一门专业课程。因此开设分子生物学实验课程,必须与这些相关学科紧密渗透,只有因材施教地开展实验教学,才能更好地理论联系实际。虽然分子生物学设计的实验内容很多,但是目前以我校的实验条件和经费条件,对分子生物学实验操作环节,主要是围绕以现代生物技术的核心“基因工程技术”为主要内容开展实验课对理论知识验证,主要以大肠杆菌为研究对象进行、基因的克隆和转化,载体构建,基因的表达和检测实验,中间贯穿讲解以中心法则为理论主线的各个理论知识点[5]。这些基本实验内容是我校生物学、作物学、草学、林学、动医和动科等学科本科生生物技术引论与实践课程的教学内容,对研究生的实验教学而言,显然开展所有的实验内容无论是时间还是实验经费上都是不可能完成的。新疆农业大学的研究生主流群体是我校本科生,由于他们本科阶段已经做过相关实验了,所以再开展相关的实验内容,恐难激发他们的兴趣。而对于校外考入农大的研究生来说,他们可能对分子生物学这些基本的实验内容是完全陌生的,因此需要针对不同学科背景的研究生设置不同的实验内容[6]。

二、分子生物学实验教学的改革

为了克服上述实验教学环节中存在的问题,我们应加深对分子生物学实验改革措施的探索,努力营造有利于学生创新能力的培养的实验环境,作者认为应该从以下几方面进行着手,以此加快创新人才培养的步伐。

(一)注重各个实验内容之间的衔接与关联由于研究生实验学时的限制,要开展一个完整的分子生物学实验具有一定的难度,结合实际情况,我们建立分子生物学实验体系时,尽量做到充分利用教学学时,集中在一起利用,开展一个具有关联度和衔接性的实验,而不是一个个独立的实验内容,这样有利于学生系统科学思维的培养。比如我们制定的两个实验方案,一个是基因表达,模拟植物干旱胁迫下基因的表达情况,这中间涉及到植物总RNA的提取,反转录,RT-PCR,内参基因的调平,目的基因的表达,这部分实验内容对应我们理论教学中真核生物基因表达的理论知识,这样通过实际应用加深对理论知识的理解,同时又能做到学习致用,让学生觉得所学的分子生物学知识是有用的,而不是一些晦涩难懂的语言;另一个是围绕基因亚克隆,涉及的实验内容包括、植物DNA的提取、以DNA为模板进行PCR扩增目的基因、回收目的片段、连接T载体、转化感受态细胞、提取质粒酶切鉴定。这两个实验每个内容之间都是彼此承接和关联的,这就要求学生在做实验时每个实验都要认真完成,否则会影响下一个实验的进行,这样有助于培养学生做事的认真性和耐心,培养日后科研的系统性和逻辑性。

(二)根据学生实验技能设置相关实验内容把握专业特点,根据我校生物学、作物学、草学、林学、食品科学与工程等学科专业特点,在开展实验时,我们既注重分子生物学常规实验内容的选取,又要结合农大研究生的学科背景和自身教育背景选择更能体现和反应专业特点的实验内容。学生根据自己实验技能,在两个实验中进行选择,例如,我校本科生考入研究生们考虑选择开展实验主要是围绕基因表达进行,这样避免了和本科阶段的基因克隆实验重复,而校外学生考入农大研究生同时又没有一点专业相关知识的学生,选择进行基因克隆为主线的相关实验。学生对这些分子生物学实验最常用实验技术的掌握,使其具备未来科研工作需求所必须具备的基本素养。

(三)充分利用网络教学资源受制于实验仪器和相关试剂耗材等实验条件和上课人数多因素的影响,因此无法满足每个学生都能操作实验的要求,这样就达不到预期的实验效果。为此,我们建立了分子生物学网络课程中心,这其中包含教学课件,每个实验的教学视频,这样即使上课期间没能操作实验观看进行学习,形象直观地掌握该实验的操作过程,避免浪费时间,达到在有限的时间内完成实验任务的要求,增强他们科研的成就感,更有效地开展科研工作。

三、结束语

分子生物学实验课是我校生命科学领域一门十分重要的实验课程,如何在学时减少和学生基础参差不齐的情况下,完成教学任务,对我们老师来说是一个考验,希望我们提出的实验教学改革对我校生命科学相关专业分子生物学的实验教学产生积极而深远的影响。

参考文献

[1]朱玉贤,李毅.现代分子生物学[M].北京:高等教育出版社,2013.

[2]张桦,麻浩,石庆华.分子生物学原理与应用[M].北京:中国农业出版社,2013.

[4]李小洁,唐,童淑芬.本科生分子生物学实验教改中存在的问题及对策[J].高校讲坛,2011(9):188-189.

[5]刘晓东,李月,葛杰,等.高等农业院校分子生物学教学改革新探索[J].高教学刊,2015(15):89-90.

第2篇:分子生物学研究范文

关键词:钾离子通道;结构;基因

离子通道(ion channe1)是跨膜蛋白,每个蛋白分子能以高达l08个/秒的速度进行离子的被动跨膜运输,离子在跨膜电化学势梯度的作用下进行的运输,不需要加入任何的自由能。一般来讲,离子通道具有两个显著特征:

一是离子通道是门控的,即离子通道的活性由通道开或关两种构象所调节,并通过开关应答相应的信号。根据门控机制,离子通道可分为电压门控、配体门控、压力激活离子通道。

二是通道对离子的选择性,离子通道对被转运离子的大小与电荷都有高度的选择性。根据通道可通过的不同离子,可将离子通道分为钾离子(potassium ion,k )通道、钠离子(natrium ion,na )通道、钙离子(calcium ion,ca2 )通道等。其中,k 通道是种类最多、家族最为多样化的离子通道,根据其对电势依赖性及离子流方向的不同,可把k 通道分为两类:①内向整流型k 通道(inward rectifier k channel;kin),② 外向整流型k 通道(outward rectifier khannel;k out)。k 是植物细胞中含量最为丰富的阳离子,也是植物生长发育所必需的唯一的一价阳离子,它在植物生长发育过程中起着重要的作用,具有重要的生理功能。植物中可能存在k 通道,这一点早在20世纪6o年代植物营养学界就有人提出,而一直到80年代才被schroeder等人[23证实,他们利用膜片钳(patch chmp)技术,首先在蚕豆(v/c/afaba)的保卫细胞中检测出了k 通道钾离子通道的结构单个钾离子通道是同源四聚体,4个亚基(subunit)对称的围成一个传导离子的中央孔道(pore),恰好让单个k 通过。对于不同的家族,4"亚基有不同数目的跨膜链(membrane。span。ning element)组成。两个跨膜链与它们之间的p回环(pore helix loop)是k 通道结构的标志2tm/p),不同家族的k 通道都有这样一个结目前从植物体中发现的k 通道几乎全是电压门控型的,如保卫细胞中的k 外向整流通道等,其结构模型如图2一a所示。离子通透过程中离子的选择性主要发生在狭窄的选择性过滤器(selectivity filter)中(图2一b),x射线晶体学显示选择性过滤器长1.2 nill,孔径约nill,k钾离子通道的作用.有关k 通道在植物体内的作用研究并不多。

从目前的结果来看,认为主要是与k 吸收和细胞中的信号传递(尤其是保卫细胞)有关。小麦根细胞中过极化激活的选择性内流k 通道的表观平衡常数km值为8.8 mmol/l,与通常的低亲和吸收系统km值相似[ 。近年来,大量k 通道基因的研究表明,k 通道是植物吸收转运钾离子的重要途径之一。保卫细胞中气孔的开闭与其液泡中的k 浓度有密切关系。质膜去极化激活的k 外向整流通道引起k 外流,胞质膨压降低,导致气孔的关闭。相反,质膜上h.atpase激活的超极化(hyperpolarization)促使内向整流钾离子通道(k in)的打开,引起k 的内流,最终导致气孔的张开钾离子通道相关基因及其功能特征迄今,已从多种植物或同种植物的不同组织器官中分离得到多种k 通道基因(图3),根据对其结构功能和dna序列的分析,可以把它们分为5个大组:工,ⅱ,ⅳ组基因属于内向整流型通道;m组属于弱内向整流型通道(weakly inwardakt1arabidopsis k transporter 1)是第一个克隆到的植物k 通道基因,采用酵母双突变体互补法从拟南芥cdna文库中筛选出来cdna序列分析表明,akt1长2 649 bp,其中的阅读框为2 517 bp,编码838个氨基酸残基组成的多肽,相对分子质量约为95 400 da。akt1编码的k 通道,对k 有极高的选择性,其选择性依次是k >rb >>na >li 。

northern blot分析表明,akt1组织特异性较强,主要在根组织中表达zmk1(zea mays k channel 1)是从玉米胚芽鞘中分离出的k 通道基因,在皮层表达。在卵母细胞中的表达表明,zmk1编码的k 通道是通过外部酸化激活的。有研究表明,蓝光对zmk1通道在玉米胚芽鞘中的分布有一定影响[3 2l。1组kat1组基因编码内向整流钾离子通道,其与akt1组基因产物结构上的最大区别是在cooh端没有锚蛋白相关区(枷n—related do—main,anky)。kat1组基因主要包括kat1,kst1,sirk,kzm1,kpt1等。kat1(arabidopsis inward rectifier k channel1)是与akt1同时从拟南芥cdna文库中筛选出来的植物k 通道基因。kat1基因的阅读框含有2 031个核苷酸,编码的多肽由677个氨基酸残基组成,相分子质量约为78 000 da。kat1的表达具有组织特异性,kat1在拟南芥植株中的主要表达部位是保卫细胞,在根和茎中也有少量的表达。人们认为kat1通道可能参与了气孔开放,并向维管组织中转运k ,而不是直接从土壤中吸收kj。

以kat1为探针,又能从拟南芥cdna文库中筛选出kat2等功能类似的内向整流型k 通道基因通过基因工程技术,人们已相继开展了将kati和akti基因导人到拟南芥、烟草和水稻的研究,并获得了一些转基因植株。比如,施卫明等利用根癌农杆菌介导法已成功地把kat1和akt1导人拟南芥和野生型烟草中,并获得了转基因植株及其纯合株系,发现转基因植株的吸钾速率和对k 的累积能力都比对照的有明显的提高,而且,经过分子检测,也证实711和akt1基因在转基因植株中得到了整合和表达。因此,运用现代分子生物学手段和基因工程技术筛选高效利用钾的作物品种或利用现有的钾离子通道基因改良作物品种,从而提高作物本身的钾吸收利用能力应该是目前主要的研究方向。可以相信,随着分子生物学技术、基因工程技术和有关分析测试技术的发展和应用。随着研究工作的不断深入,有关钾离子通道基因的分离、克隆和利用会取得更大的进展。

参考文献:

1.j langer k,ache p,geiger d,et a1.polar potassiumⅱalispclnerscapable of controlling khomec~tasis and k 一dependent圳0gm—esisljj,theplant journal,2oo2,32:997—1009.

2 .schroeder ji,hedrich r.potassium-selective single channels inguard cell protoplasts of vicia ba[j].nature,1984,312:361— 363.

3 . jacqueline mg,declan ad.potassium channel structures:do theycomform[j].current opinion in structural biology,20o4,14:440—446.

4 . mackinnon r,zhou yf.the occupancy of ions in the k selec—tivity filter:ch~se balance and coupling of ion binding to a proteinconformational change undedie hish conduction rates[j].jmb,2003,333:965—975.

5. mackinnon r,zhou m.a mutant kcsa k channel with alteredconduction properties and selectivity filter ion distribution[j].jmb,2o04,338:839—846.

第3篇:分子生物学研究范文

关键词:研究生;医学分子生物学;教学改革

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)42-0173-02

分子生物学是生命科学中发展最为迅速的前沿学科之一,其研究方法和技术广泛应用于生命科学相关的许多学科领域。分子生物学在医学领域的使命,就是应用分子生物学的理论与技术,从分子水平上揭示疾病发生、发展的分子机制,进而对危害人类健康的各种疾病提供预防、诊断以及治疗方法[1,2]。对医学各专业的研究生而言,学习和掌握扎实的分子生物学知识,是将来成为合格医学研究者和临床工作者的内在需求和必备条件。研究生《医学分子生物学》是本校一门重要的基础课程,从1994年开设以来,一直是全校基础与临床专业共计400余人/年的硕士研究生必修课,2010年后改为选修课。然而随着分子生物学理论和技术的日新月异,虽然教学内容在不断更新,但沿袭旧有的重视知识传授而忽视学生自主学习的教学模式已经远远不适应新的教学理念需要,对新的教学模式的探索已势在必行。

一、现阶段存在的问题

总结多年的教学实践,我们发现在《医学分子生物学》理论课教学中存在着一些问题,主要反映在:(1)课程体系及教学方法里学生自主学习、交互式团队学习的模块少,学生未能养成自主阅读文献、集体讨论、发现问题和解决问题的习惯;(2)学生知识基础参差不齐,专业背景及研究方向差异较大,课堂讲授难度较大且有时收效不好;(3)部分内容理论性强,较为枯燥且不属于学生的研究方向,学生学习积极性不高;(4)在教学内容上只关注教材讲授而不重视其专业发展方面的探究,虽然分子生物学教材内容时有更新,但相关领域的最新进展并不能及时涵盖,这将使教师更新知识的主动性下降,同时研究生也会失去学习分子生物学的兴趣。(5)期末考试闭卷问答式方式由于考试时间和考试内容的限制,而不利于开拓研究生视野和创新意识的培养;(6)在成绩评价上,未能对学习积极的学生加以激励。

二、教学改革内容及方式

针对教学中存在的这些问题,我们对2012级研究生《医学分子生物学》理论课教学进行了改革尝试。我校2012级选修《医学分子生物学》课程的研究生共279人,将其分为两个班,其中基础专业和部分临床专业共105人为1班,其余临床专业174人为2班。本学期对1班学生进行了教学改革活动,对2班学生仍按往年教学模式正常上课作为对比。本次教学改革活动的方式为:将1班的105名学生分成小组,每组4~5名学生。以小组为单位,要求学生课后阅读中外文文献,内容可以是分子生物学方面的经典理论、热点问题或最新研究进展(如:PCR技术、细胞信号转导与疾病、药物基因组学)等,小组同学分析讨论后将文献内容制作成多媒体课件,分别在学期中和学期末各抽取4~5个课时在全班进行读书报告,每组推荐一名同学做报告,报告时间15~20分钟,报告完毕由学生提问及老师点评,每小组共计耗时30分钟,期末对两个班的成绩进行分析比对。

三、考试成绩分析

我们对1班和2班学生的期末考试成绩进行了对比。从表1可以看出,1班的考试平均成绩比2班高出3.07分,且1班的最高分(88分)和最低分(59分)均分别高于2班的83分和43分。其次,1班不及格人数为1人,不及格率为0.95%;2班不及格人数为13人,不及格率为7.47%。两班比较不及格率具有统计学差异(P箓0.05)。表1结果说明1班考试成绩明显超过2班。

四、本次教改活动的思考

经过本次教改活动,我们体会到:研究生教育与本科的基础教育不同,我们培养的研究生必须具备扎实的理论基础和鲜明的创新性。教师虽然是授课环节中的主导者,但学习是互动的过程,这个过程不仅是教师在讲台上的授课过程,也应是台下学生主动学习的过程。因此教师在教学中除进行启发式的教学外,还更应该注重培养研究生主动学习的意识,塑造研究生的创新精神。本次在2012级研究生1班通过进行读书报告,首先优化了教学氛围,充分调动了学生学习的积极性。通过查找文献、归纳总结文献并制作课件等,锻炼了学生的科研思维能力和写作能力;通过口头报告锻炼了他们的表达能力;通过小组讨论锻炼了他们的团队协作能力。这些能力的训练为他们将来的研究工作和毕业论文答辩等打下了一定的基础。其次,拓展了学生的知识面,有利于增强学生的学习兴趣。教师在课堂上的讲授只有几十分钟,时间远远不够,只能是内容上的引导,而切实掌握的知识还有待于学生课后的学习与思考,这就要求研究生必需树立主人翁的意识,积极主动地完成自学过程并培养创新精神。我们在教学中也发现,很多学生在课间以及课程结束后会主动向老师请教分子生物学方面的问题,这说明研究生的学习主动性增强了。但本次教改活动也有不足之处。从老师授课的情况和学生咨询的问题来看,大部分研究生对实验技术的理解及操作很弱,由于本校的《分子生物学技术》实验课程已交给学校“医学与生物学研究中心”实验室承担,本次教改未能涉及到实验技术方面的改革。因此如何提供更好的实验室条件,加强学生的操作能力,是我们分子生物学教学改革的重要目标。分子生物学的发展十分迅速,而本校使用的教材相对陈旧,虽然老师在讲授时可以适当介绍新的研究进展,但陈旧的教材不利于学生自学。在本次教学活动中,虽然我们考虑过师生讨论、互动式的教学,但由于授课人数多,学生基础参差不齐,甚至少部分学生只是为了获取学分,对本课程毫无兴趣等诸多原因,最终本课程36学时的教学中,大部分仍然是采用老师讲授的方式进行教学。

经过对《医学分子生物学》这门课程的教学改革,我们虽然取得了一定的教学效果,但深知这门课程具有很强的理论性和实践性,教师必须不断探索合适的教学手段和教学方法。在今后的教学中,如何变革教学思路,体现以“医学”为中心,并调整教学内容使之与科研课题需求相结合,以进一步激发学生的学习兴趣和创造性思维等,将成为教研室教学改革重点思考的问题。作者认为可以考虑在授课中尽量引用科学先驱们的成功事迹,以“故事”的形式进行授课;在讲解分子生物学经典现象和原理时,可以从相关现象的发现、科学家如何提出假设、如何通过实验证明假设的思路,在讲解中引导学生思考,从而锻炼学生的科研思维;在介绍新进展时应充分结合生活中和医学中的热点问题进行讲述,明确本学科同临床的联系程度,这不仅强调了学科的重要性,同时也加强了研究生学习的迫切性,使他们真正喜爱这门课程,同时能高效地接收相关理论知识,应该会取得更好的效果。

以上是本教研室为适应教学改革需求,在研究生层次上的分子生物学教学的一些尝试与体会。随着高教改革的深入进行,我们还将不断完善、不断总结、不断创新,以使研究生的分子生物学教学走上新台阶,使学生学以致用,努力创新,最终成为教学、科研、医疗的栋梁之材。

基金项目:遵义医学院教学改革项目“研究生分子生物学教学改革的研究与实践”

第4篇:分子生物学研究范文

[摘要] 生物化学与分子生物学研究生的培养,在该学科研究生硕士点的建设中占重要地位,本文对医学院校生物化学与分子生物学研究生的培养实践进行反思,旨在提高研究生论文质量。

[关键词] 生物化学;论文质量;医学院校研究生

[中图分类号] G642[文献标识码] C [文章编号]1673-7210(2011)08(a)-119-02

Study on the degree thesis quality of biochemistry and molecular biology students in medical couege

FU Xinhua, YANG Xiaoyun, WANG Shouxun*

Department of Biochemistry and Molecular Biology, Weifang Medical College, Shandong Province, Weifang 261053, China

[Abstract] Training graduate students of biochemistry and molecular biology have an important station in biochemistry development. We reflected the practice of biochemistry and molecular biology training in medical graduate students to improve the quality of thesis.

[Key words] Biochemistry; Thesis quality; Medical graduate student

当前我国社会竞争日趋激烈,从而加大了对高学历、高素质人才的需求,高校招生规模的年平均增长率是26.9%。在此形势下,如何调整研究生的培养目标和教育模式,已成为各大高校研究生教育需要解决的当务之急,因此探讨研究生培养目标和教育模式具有重要意义。

医学生物化学与分子生物学研究生的培养和教育是造就高层次人才的渠道之一,如何加强对医学研究生培养全过程的质量监控,保证培养质量,是目前高校值得研究的重要课题。其中,建立医学院校生物化学与分子生物学研究生教学督导制度及对研究生学位论文进行质量监控,是保障培养质量的有效途径[1-2]。

1 我校生物化学与分子生物学研究生培养存在的问题

当前我校生物化学与分子生物学专业研究生实际培养工作中,存在一些问题,主要表现在:

1.1 对研究生培养环节的监控不到位

长期以来,研究生培养多注重对结果的评价,以研究成果、毕业论文和就业状况等来衡量研究生培养的优劣,而对研究生培养过程的监管不足。

1.2 导师对研究生培养过程的指导投入不足

随着研究生招生规模的扩大,每位导师指导的学生数量增多,导师整体负荷增大,师生间的直接互动减少,加之导师工作忙,事务多,时间和精力投入都难以到位,以致出现一些研究生培养“放羊”现象,如课题未经论证、开题报告时间滞后、毕业论文答辩匆忙等,从而制约了研究生的培养质量。

1.3 研究生学位论文质量有下滑趋势

招生规模扩大以后,导师压力增大,难以保证每个学生高质量的完成学位论文,造成同年毕业的研究生论文质量良莠不齐。

2 提高医学院校生物化学与分子生物学研究生学位论文质量的几点思考

研究生阶段的教育重在培养学生的科研能力,而学位论文能全面衡量研究生的综合水平。其中,论文选题和开题的严格把关是学位论文质量管理的一个重要方面,对保证和提高学位论文质量至关重要[3-4]。本文分析了医学院校生物化学与分子生物学硕士学位论文各环节存在的问题,提出了加强其质量监控的具体措施。

2.1 美国研究生教育模式

美国研究生教育在世界研究生教育中占重要地位,19世纪以来,美国以培养大学教师和高水平研究人才为研究生教育目标。研究生教育便担负起培养各学科高级研究人才的任务。从20世纪70年代至今,美国研究生的教育质量不断提高,美国研究生教育始终保持较高的整体质量、宏观质量和体系质量[3]。

目前美国研究生教育的评估力量主要来源于社会和高校自身,且以社会评估为主。内部评估遵循“宽进严出”的原则,从招生、课程学习、科学研究、中期考核、考试、论文写作、答辩等方面进行质量控制[4]。美国通常采用高校(系、科)评分的方法评价高校质量,通过评价高等院校的实际办学水平及在大学群与社会中的相对地位来促进其质量提升。培养过程有规范性要求,并严格按计划和程序实行淘汰[5]。

2.2 提高我国医学院校生物化学与分子生物学研究生论文质量的建议

根据我国的研究生培养目标,研究生应当具备从事科学研究和独立承担专门技术工作的能力。研究生教育规模迅速扩大,质量问题日益凸显,引起教育界及社会各界的关注[6]。质量管理系统的功能是对高校研究生培养质量保障系统的具体组织与执行,它直接决定了研究生培养质量保障系统功能的发挥。

2.2.1 研究生培养中期考核培养过程的督导包括导师遴选、培养条件、培养方案、课程设置等的监督、检查,重点是中期考核。实施中期考核是研究生培养过程的重要环节,中期考核未达标者,可给予一定形式的警示,令其限期达标。

2.2.2 对生物化学与分子生物学培养方案与研究生培养计划的审查与督导审查与督查是督导工作的重点。一方面对其培养方案进行审查,另一方面查阅所选学位点的研究生培养计划,重点审查其培养目标是否合适,课程设置与安排是否合理等。

2.2.3 加强教学与管理研究生部加强学籍管理、宏观管理、质量检查与评估等工作,全面监督课程设置、教学实施、成绩考核、论文评审、学位答辩等工作。

2.2.4 学位论文质量监控是重中之重学位论文监控包括开题报告、论文把关、质量评定、论文质量等级及学位授予。督导的重点是检查毕业论文质量,进一步完善论文“盲审”制度能更好地确保毕业论文质量。①开题报告质量监控:开题报告是提高论文质量的重要环节。开题报告重点检查文献是否满足论文课题的要求、有无书面报告书等。中期的学术报告或阶段总结重点检查论文进展情况、后期计划、存在问题及指导小组人员的评议意见,以促进论文质量的提高。②学位论文质量监控:研究生学位论文水平是评估研究生质量的重要指标之一,必须加强对研究生学位论文的质量监控与督导。学位论文的质量监控重点是检查论文质量,协助研究生部对论文进行质量抽查,将该部分论文送予外校专家进行双盲审查,查阅专家评审意见,并参加论文答辩会,提出意见,供导师、管理部门参考和质量抽查,从而保证论文质量。

2.2.5 开展对生物化学与分子生物学导师的督导工作着重从研究生的课堂、教学、文献综述、开题报告、论文中期检查、学术活动、学术交流、学位论文质量与论文答辩等方面对导师工作进行督导检查。

本文通过对生物化学与分子生物学专业研究生培养过程存在问题的分析,围绕加强研究生培养过程管理、全面提高研究生培养质量,从控制的重点、手段和主体等方面提出了进一步实施研究生培养质量监督控制的相关措施,以期对研究生培养工作有所裨益。

[参考文献]

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[4]王则温,章丽萍,张君.提高博士生培养质量的关键是建设高水平学科[J].学位与研究生教育,2002,(11):29-31.

[5]汤磊.医学硕士生课程教学质量评价模型实证研究[J].医学教育探索,2004,3(1):47.

[6]路凡.医学研究生分子生物学实验教学的体会[J].山西医科大学学报,2006,8(1):85-86.

第5篇:分子生物学研究范文

关键词:研究型教学;生物化学与分子生物学;大学生科技创新

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)18-0146-02

进入21世纪后,分子生物学的发展迅猛,新技术新手段层出不穷并已渗透到各个学科;分子生物学理论与技术已经成为人们认识生命本质和改造生物特性的有力武器。然而,我们在指导大学生科技创新活动中发现:大多数学生(即使考试成绩很好的学生)很难能应用所学的分子生物学理论与技术设计出科学研究的实验方案;我们调查也发现:很多硕士研究生在利用分子生物学理论与技术设计科学研究实验方案时仍困难重重,这说明我们传统的“老师讲、学生听、再考试”按部就班的生物化学与分子生物学教学模式已经很难实现“培养高素质创新性人才”的目标。那么,如何在教学中引导学生进行科技创新?

随着近年来分子生物学的飞速发展,给生物化学与分子生物学教学带来一些问题,主要体现为:教学学时的不足与教学内容的扩增;学生理论知识的学习与科学研究实验环节的严重脱离,这是造成分子生物学知识在应用中“困难重重”的主要原因。

研究型教学也称主题研究,是在美国布鲁纳的“发现式学习模式”和瑞士皮杰的“认知发展学说”基础上构建的教学模式[1],是在老师指导下有目的地相对独立地对教学内容相关的实际问题进行探索研究,从而提高学生运用知识解决实际问题的能力,从而培养出具有独立思考研究能力的创新型及应用型人才。

“开展大学生创新教育、培养高素质创新性人才”是高等教育改革与持续发展的一个重要主题。为坚持“教学以学生为本”的原则,以培养“实践能力强、综合素质高”的创新型医学人才为中心,我们以“肿瘤微环境与免疫治疗湖北省重点实验室”为平台,以教师承担的科研项目为引导,在生物化学与分子生物学理论及实验教学中探索并实践“研究型教学”模式。

1.优化和整合理论教学内容,夯实学生创新基础。生物化学与分子生物学发展快速,新技术、新方法、新成果不断涌现。我们根据教学大纲要求,优化、整合教学内容:删除淘汰的内容,合并重复的内容,增加新出现的内容。在课堂讲授中,将国内外一些最新分子生物学研究成果、发展动态及科学前沿知识充实到教学内容中;介绍分子生物学新技术在疾病诊断、治疗、预防中的最新进展,使学生明白生物化学与分子生物学在医学中的重要性。

2.利用多种现代化教学方法和手段,激发学生科技创新兴趣。生物化学与分子生物学课堂内容丰富、信息量大,而教学课时少。因此,我们在理论教学中将教学内容分为讲授和自学两部分:在讲授中,利用多媒体等多种现代化教学手段,将难点和抽象的内容以动画的形式反应出来,使教学内容直观化,增加学生对知识的掌握;在自学中,充分利用网络教学平台实现师生之间、生生之间的交流互动;同时将教师承担的科研课题设置成科研专题,让学生带着科研专题的问题开展学习。

3.加强实践教学,培养学生科技创新能力。我们在重视理论知识教学的基础上,加强实践教学与理论教学相结合。我们重新组合实验内容,实行“三型实验原则”(即将实验分为验证型实验、综合型实验、研究型实验):减少基础性验证型实验、增加设计性综合型实验、开展创新性研究型实验。

在课堂内的基础性实验部分:减少传统的验证性及临床生化指标测定的实验项目及学时数,使实验项目主要集中于基本操作、比色技术、离心技术、层析技术及电泳技术等方面的实验;对基本的规范化实验操作方法及常规实验技术(如比色、离心、层析、电泳等技术)操作流程录像后上传到课程网站中以便学生对照学习。

在课堂内的设计性综合型实验部分:我们组织学生针对教学中遇到的问题设计研究方案。例如,在肝脏生物化学中提到:白蛋白主要是由肝脏合成,而白蛋白又是临床医疗和科研中常用制剂,如何提取出有活性的白蛋白?如何利用生物技术大量生产白蛋白?通过讨论,使学生了解解决这一问题所依据的蛋白质理化性质和分离纯化、基因表达、基因重组、PCR等理论知识。通过设计白蛋白分离纯化与鉴定实验,在对蛋白质理化性质加深理解的同时,使学生掌握合理运用盐析沉淀、离子交换层析等技术操作流程;在此基础上,启发学生运用基因重组、RT-PCR等分子生物学技术设计重组表达白蛋白的实验方案。指导教师对学生设计的研究方案可行性和合理性进行点评及修改,学生在老师指导下,在课堂内开展上述设计性综合型实验。

4.在课堂外的创新性研究型实验部分:学生组成多个研究小组(3~5人/组)对教师承担的科研课题(已设置成多个科研专题)查阅文献和资料后进行创新性科研专题申请书的撰写;指导老师根据申请书质量及个人兴趣爱好挑选部分研究小组开展科研专题的实验研究;在此过程中,学生利用课余时间在老师指导下开展创新性实验研究,从而进一步培养科技创新能力。

5.研究型教学模式在生物化学与分子生物学教学中的效果:通过研究型教学模式在三峡大学医学院临床医学专业的生物化学与分子生物学教学中的探索与实践,我们发现学生的考试成绩显著高于未经过研究型教学模式的班级;学生的动手操作能力也显著高于未经过研究型教学模式训练的学生。通过研究型教学模式,学生的科研素质和创新能力得到提高,激发了学生对生物化学与分子生物学的学习兴趣,极大调动了学生的学习积极性。通过学生课外完成的科研专题研究,学生以第一作者在CSCD核心期刊发表研究论文7篇;指导老师在指导大学生科研专题的同时,圆满完成了自己所承担的科研课题的研究;同时老师通过完成科研课题,促进自己的教学水平。

总之,通过上述一系列的探索与实践,能充分调动学生学习积极性,开阔视野,增加学生对生物化学与分子生物学及科技创新活动的兴趣;更重要的是能提高学生的实践动手能力,培养学生的科技创新能力;同时,老师通过完成科研课题,带动人才培养;能使教师把教学与科研有机结合起来,以科研促进教学;使教师不断更新教学内容,不断改善教学框架,形成囊括最新知识框架的教学体系,从而使《生物化学与分子生物学》教学质量得以进一步提高;即充分证明研究型教学模式在生物化学与分子生物学教学实践中是有效和可行的。

第6篇:分子生物学研究范文

同工酶作为基因产物的蛋白质,其结构的多样性在一定程度上反映出不同种群在不同污染历史条件下分化进化上DNA组成和生物体遗传多样性。同工酶之所以作为分化进化的重要研究对象,首先是因为它在品种间有丰富的多样性。目前一半以上的酶类存在同工酶类。其次,同工酶易于检测出。同工酶虽然由单拷贝基因编码,但通过酶染色放大作用同样易于检测出。

2.2 RFLP技术

RFLP(Restriction Fragment Length Polymorphisma,限制性内切酶片段长度多态性)作为第一代分子生物学标记自问世以来已广泛运用于多门生物学科研究中,但它运用于植物抗性研究还只是近几年的事。RFLP能对植物的抗性基因进行定位和分离,利用RFLP技术,对于核基因组或叶绿体基因组、尤其是后者,若能提取纯净DNA,则可直接从酶切后的电泳图谱看出其多态性,利用这一方法可以测定种群内、种群间不同水平的物种在污染环境下抗性分化进化水平上的差异。

与核酸序列分析相比,RFLP可省去序列分析中许多非常繁琐工序,但相对RAPD 而言,RFLP方法更费时、费力,需要进行DNA多种酶切、转膜以及探针的制备等多个步骤,仅对基因组单拷贝序列进行鉴定。但RFLP又有比RAPD优越之处, 它可以用来测定多态性是由父本还是母本产生的,也可用来测定由多态性产生的突变类型究竟是由碱基突变或倒位、 还是由缺失、插入造成的[26]。

2.3 PCR技术

PCR(Ploymerase Chain Reactions,聚合酶链式反应)自80年代中期问世以来,以其快速、简便、灵敏、特异等特点受到分子生物学界极大青睐,已广泛用于基因工程、临床检验、环境生物监测以及进化生态学中核酸水平的基因多态性等研究领域。

PCR由高温变性、低温退火(复性)及适温延伸三部反应构成一个扩增循环,使目的DNA片段得以迅速扩增。这一技术能选择性富集一个特异DNA序列,并成106扩增。PCR 扩增技术与RFLP结合使用其用途更为广泛,PCR技术主要优点有:①PCR与DNA测序结合,扩增后无需再克隆,纯化即可直接测序。②可扩增一个只知基因一侧或两侧碱基序列的基因。 ③可进行DNA多种突变的测定,如碱基互换、缺失、插入型突变[16]。PCR 近几年已逐渐引入到植物抗污染进化研究领域中,并表现出强大的应用潜力。

2.4 RAPD技术

RAPD在植物抗污染进化研究中具有重大推动作用。利用RAPD 分析矿区不同重金属污染历史下作物DNA结构多样性,从中可试图找到对重金属污染具有抗性的DNA片段或基因组。这些研究虽然在国内外刚刚起步,但这些工作直接从分子水平上分析污染条件下种群遗传结构上的分化进化,在理论上具有广阔的研究前景和意义。

2.5 核酸序列测定

核酸序列测定包括DNA和RNA序列的测定。由于rRNA基因较保守,因此分子生物学中更重视rRNA基因的测定。在植物抗污染进化研究中主要运用叶绿体4.5SrRNA、5SrRNA 及胞质5SrRNA基因,然而,核酸序列的测定在植物抗性分化进化研究中尚未见报导, 此项技术在实际操作和运用上还有待于进一步完善。

第7篇:分子生物学研究范文

关键词:诃子;化学成分;药理活性

中图分类号:R285.6 文献标识码:A 文章编号:1673-2197(2008)06-046-03

中药诃子为使君子科植物诃子(Terminalia chebula Retz.) 或绒毛诃子(Terminalia.chebula Retz.var.tomentella kurz) 的干燥成熟果实[1] 。秋冬两季果实成熟时采收,除去杂质,晒干。诃子原产印度、缅甸等地,我国云南、、广东、广西等地均有分布。诃子具有涩肠敛肺,降火利咽之功效,在临床上应用广泛。其炮制方法历史记载颇多,分有净制、切制、炒制、煨制、辅料制等几大类,十几种炮制方法。近年来,对诃子常用的煨、麸煨、炒、去核或带用等炮制法已有研究报道,并取得了一定的科学依据。目前国内对诃子的研究较少,为进一步探明其成分功效以及进一步开发利用诃子植物资源,本文对其化学成分与药理活性及应用的研究进展进行了综述。

1 化学成分

诃子主要含三萜酸类成分,如2α-羟基马可莫酸、马斯里酸、2α-羟基乌苏酸、粉蕊黄杨醇酸、阿江榄仁素、阿江榄仁酸、诃子醇、arjunglu-coside,chebuloside Ⅰ和Ⅱ、没食子酰葡萄糖类、没食子酰的简单酯类化合物等[2~9]和氨基酸[10]、酚酸类[11~13]及番泻甙A、鞣酸酶、多酚氧化酶、过氧化物酶、抗坏血酸氧化酶、阿拉伯糖、果糖、葡萄糖、蔗糖、鼠李糖(rhamnose)等碳水化合物[14]。

林励等[15]对阴干的诃子成熟果实进行了挥发性成分含量测定(结果见表1)。

2 药理作用

1.1 抗菌作用

体外实验证明,诃子对4~5种痢疾杆菌都有效[16],尤以诃子壳为佳。诃子水煎液(100%)除对各种痢疾杆菌有效外,且对绿脓杆菌、白喉杆菌作用较强,对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、肺炎球菌、溶血性链球菌、变形杆菌、鼠伤寒杆菌亦有作用(纸片法);对痢疾杆菌、金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌的有效浓度分别为1∶32,1∶128,1∶64(试管法)[17]。诃子在体外有良好的抗伤寒杆菌作用,用盐酸提取的乙醇提取物具有更高的抗菌及抗真菌作用[18]。

1.2 强心作用

大剂量诃子的苯及氯仿提取物具有中等强心作用,乙酸乙酯,丁酮,正丁醇和水的提取物具有很强的强心作用。醋酸乙酯提取物100、300、500μg,使心脏收缩力增加3%~20%,心输出量增加2%~10%,而心率不变;013~3mg剂量使收缩力过低的小鼠心脏收缩增加4%~36%。丁酮和正丁醇提取物也有相似作用,而这些作用不被心得安阻断,提示提取物的作用不是通过心脏的β1受体所致,而是直接作用于心脏所致。

1.3 抗氧化作用

诃子对活性氧有清除作用,醇提取物比水提取物作用强。诃子的醇提取物10~20μg/mL,水提取物200~400μg/mL,能显著抑制维生素C合并硫酸亚铁诱发的小鼠肝及肺匀浆及线粒体膜脂质过氧化。诃子醇提取物25μg/mL,水提取物100μg/mL能显著清除核黄素加光引起的过氧阴离子和对抗H2O2引起的溶血。诃子醇提取物20μg/mL显著抑制十四酰基佛波醇乙酰酯(TPA)20ng/mL诱发的人白细胞化学发光,50μg/mL明显对抗TPA100ng/mL和香烟烟雾凝集物400μg/mL引起的人白细胞DNA断链作用[19]。诃子提取的鞣质亦有抗氧自由基和促癌物的作用,小鼠灌胃诃子鞣质25~50mg/kg可有效对抗亚硝酸钠和氨基比林引起的小鼠肝脏的急性损伤,减少NO2-离子的生成。其机制可能是阻止氨基比林在胃内硝基化,从而对抗了亚硝酸钠加氨基比林对小鼠的毒性。诃子鞣质10~20μg/mL显著抑制维生素C合并硫酸亚铁诱发的小鼠肝线粒体脂质过氧化,明显抑制H2O2和HPD(血卟啉衍生物)加光引起的溶血[20]。杨怀霞等[21]把诃子风干恒重,过20目筛,分别由乙醇提取、水溶、乙酸乙酯反萃,得提取物,用菜籽油过氧化值测定法(碘量法)衡量各提取物抗氧化活性以及复配作用。结果表明诃子提取物为优良的天然抗氧化剂,其复配产品的抗氧化效果更好。

1.4 抗HIV作用

张燕明等[22]采用酶联免疫吸附试验测定诃子对培养上清液HBsAg、HBeAg的抑制作用。诃子醇提物浓度6.25mg/mL时,对HBsAg、HBeAg抑制率分别为99.67%、71.40%。

1.5 其它作用

从干果中用80%乙醇提得的诃子素,对家兔平滑肌有罂粟碱样解痉作用[16];除鞣质外还有致泻成分,故与大黄相似,先致泻而后收敛;含诃子的中药复方有抗癌效果[2];从中提取的几种鞣质具有明显的抗肿瘤活性[19]及抗艾滋病毒活性[20];含诃子的中药复方曾报道具有抗生育作用;含诃子的中药复方具有解毒(蛇毒、虫毒、药物中毒等)及调和药性,祛除病邪等作用[23];诃醋酸可治疗急慢性湿疹;诃子口服可增强胆囊造影[24];含诃子中药在体内及体外有对抗Ⅱ型单纯性疱疹病毒和阿昔洛韦耐药的I型单纯性疱疹病毒的作用;诃子散可治梅核气等[25]。姚婕等[26,33]从诃子中分离出的组分具有显著的拮抗内毒素活性。

3 临床应用

(1)诃子有六味、八性、十七效,治二十属性病,临床应用非常广泛,凡风热疹毒、咽喉干痛、暴发火眼、湿热黄疸、中风不遂、肝区刺痛、脾湿胃胀、积滞不化、慢性泄泻、心悸癫狂等均可用之[27]。诃子性平、味涩,具有调节“三素”(赫依、协日、巴达干),祛除病邪,解毒等独特的作用[28]。

(2)诃子也是中药收敛剂中的一味常用药,但其应用范围相对较小,临床主要用于消化系统病症:如泄泻、痢疾、心腹痛、痞满、纳呆、便秘及呕吐、积聚等呼吸系统病症:如失音、咳嗽、喘证等[29],以及中气下陷之脱肛。

(3)诃子也是藏药中的一种常用药,近年来有诃子复方治疗乙型肝炎及牛皮癣[30]等报道。

4 结语

诃子是一种常用蒙药材,在我国资源丰富且具多方面的生理活性,特别是其抗肿瘤及抗艾滋病毒作用应引起广泛重视。虽然目前对其化学成分与药理作用研究较多,但其广泛而显著的药理作用的物质基础和构效关系还有待进一步深入研究,以使这一民族医药中的瑰宝更好地为人类的健康服务。

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第8篇:分子生物学研究范文

CD44是分布极为广泛的细胞表面跨膜糖蛋白,在淋巴细胞,成纤维细胞表面均能检测到它的表达[1,2]。CD44蛋白属于未分类的粘附分子,其正常功能是作为受体识别透明质酸(HA)和胶原蛋白Ⅰ、Ⅳ等,主要参与细胞-细胞,细胞-基质之间的特异性粘连过程。

1.1 CD44基因的定位与结构

人类CD44基因位于11号染色体短臂上,有20个高度保守的外显子,完整基因组在染色体DNA上大约跨越50kb。CD44基因的外显子按表达方式分为两种类型:一种是组成型外显子,另一种是V区变异型外显子。组成型外显子有10个,其中转录片段存在于所有CD44转录子中。仅含组成型外显子的CD44转录子,称为标准型CD44(CD44S),它编码361个氨基酸(Aa)。V区外显子也有10个,在基因组上位于第5和第6个组成型外显子之间,在染色体DNA中专25kb。含有V区外显子的CD44转录子统称为CD44拼接变异体(CD44V)。V区外显子的拼接方式非常特殊,它们既能以连续方式拼接,也能以跳跃方式拼接,参与拼接的V区外显子多少不一,从而使转录片段长短不一。目前通过PCR技术在许多细胞系中已发现10多种CD44V。早期发现血细胞的CD44分子(CD44H)为标准型。最先获得克隆的拼接变异体是含有CD44V8-10的CD44V,它主要存在于上皮细胞又称为上皮细胞型CD44V(CD44E)。目前对CD44的研究较多,如V3、V5、V6。

1.2 CD44分子的结构特征

从已知的cDNA序列推测,CD44S由341个Aa组成,N-末端起台于21位Aa,前面20个Aa为信号肽,紧接着是胞质外区域的248个Aa,第249个Aa至269位的21个是疏水性的,为跨膜区,其后是胞质内C-末端尾部有72个Aa。另外还有一种CD44S的短尾形式,其胞质内C-末端尾部仅3个Aa。这种Aa序列具有Ⅰ类膜蛋白的特征。Lokeshwar等[3]用实验观察CD44S分子的合成过程,发现CD44分子首先被合成43KD的蛋白前体,接着在内质网内进行N-糖基化,形成58KD的N-糖基化前体,其后在高尔基复合体内进行O-糖基化和其它翻译后修饰,形成最终的85-95KD分子。

1.2.1 CD44S胞质外结构域特征:CD44S分子信号肽的N-末端的130Aa内编码了5个Asn-x-Ser/Thr序列和6个半胱氨酸残基,前者是5个N-糖苷键连接位点,其中3个被利用。6个半胱酸形成3个二硫键,形成球形结构域,这一球形结构域的重要特征是与动物连接蛋白有较高的同源性。有两个区域与透明质酸结合,分别是21-45Aa,135-195Aa。

CD44S的胞外近膜区存在一个56Aa的结构域(161Arg-216Asp),含有19个ser和Thr残基,常以2~4个成簇,这些是已知的O-糖基化位点特征,表明CD44有7个潜在的O-糖基化位点,其中4~5个位点被利用。此外这一区域含有4个Ser-Gly二肽,是潜在的硫酸软骨素连接位点。并且已得到证实,CD44分子加上硫酸软骨素后,与其结合细胞外基质的能力有关,包括Ⅰ型胶原、层粘边蛋白、纤粘连蛋白。

CD44分子细胞膜外区域有多个潜在的N-糖苷键连接位点,可连换多个碳水化合物,不仅与分子成熟过程中的翻译后修饰有关,也与细胞的功能状态有关。糖基化赋予CD44分子异质性,而其异质性与不同的O-糖基化程度有关,这种现象是CD44分子所特有的。这种新的糖基化调节方式在CD44S结合不同的细胞外基质成分的能力方面超着重要作用。深入研究这一分子的糖基化调节机制及生物功能方面的联系是十分有意义的。

1.2.2 CD44S胞质内结构特征:CD44S分子第249-269跨膜区的Aa序列中存在一个半胱氨酸残基,代表着一个潜在的脂酰化位点,这一位点可与软脂酸连接导致CD44分子脂酰化。在CD44S的胞质内区域尾部存在一结构域可与锚蛋白(ankyntn)结合。胞质内尾部序列有5个保守的丝氨酸残基,可作为蛋白激酶C(PKC)的底物被磷化[4]。上述脂酰化过程均可增强CD44S分子与锚蛋白的结合能力。比较CD44S和其他G蛋白的序列发现存在4个 同源性高的区域,实验证实CD44还是一种GTP结合蛋白,可结合GDP底物并且有GTP酶活性,显著增强CD44与锚蛋白的相互作用[5]。在CD44合成过程的各种中间产物,发现均有锚蛋白结合位点和结合活性,提示糖基化对锚蛋白结合位点的形成无关,并且结合锚蛋白对于CD44分子的输送和信号传导功能起重要作用。

1.2.3 CD44V的特征:目前发现10个V外显子编码的氨基酸中有约30%的丝、苏氯酸残基,具有广泛潜在O-糖基化位点,如:V6具有潜在的O-糖基化位点。V3外显子序列分析中发现Ser-Gly-Ser-Gly片段,它可结合硫酸肝素,结合硫酸肝素后的CD44V能与碱性成纤维细胞生长因子(b-FGF)结合肝素的表皮生长(HBEGF)因子结合,此结果提示这种CD44参与了传递细胞因子的过程。

1.3 CD44蛋白的主要功能

CD44基因编码合成的CD44蛋白具有一系列功能,包括:①作为导向性受体,调节淋巴细胞在血液和淋巴液间的运行,即淋巴细胞归巢或再循环[6]。②在淋巴细胞自溶、离体淋巴细胞的活化中发挥作用。③促进成纤维细胞和淋巴细胞与胞外基质成分如透明质酸、硫酸软骨素、纤维素、糖原等的粘附。④参与信号传递蛋白可影响蛋白在细胞间的位置,刺激其分泌特异的生长因子具不同的传导作用。⑤结合并中和透明质酸,该作用类似于清除间质组织。⑥调节药物的吸收及细胞对药物的敏感性。

究竟是何种CD44蛋白参与了何种调节,至今不清楚,选择性剪切过程中的多样性CD44蛋白与细胞结合的多样性也表明其中有重要的协间或调节功能[7]。有研究认为,跨膜的CD44糖蛋白,其膜外成分的变异与细胞粘附及导向作用有关[8]。,而胞内分子的尾部则与活化T淋巴细胞的潜在作用有关,而且胞内分子长度可调节蛋白激酶A/C位置,影响细胞的信号传递[9]。

2 CD44分子在肿瘤细胞中的表达

1989年Stamenkevie等使用不同的单抗分离和克隆了一个编码CD44标准型的cDNA,该基因不仅由淋巴样细胞表达,也可由不同的癌细胞系包括实体瘤典型标本中表达。在裸鼠研究某些人的转移癌时发现,CD44基因表达在转移中起作用。在大鼠胰腺癌细胞中非转移性细胞株只表达标准CD44(CD44S),而转移性细胞株表达CD44V,而且将CD44V变异体cDNA转染到非转移性的细胞株可引起转移[10]。Hofmann[11]用 notherm印迹法研究了20多个体外培养的人癌细胞系,也发现许多肿瘤组织能表达CD44V,但在不同细胞中V区外显子的转录拼接模式不尽相同。第一份临床肿瘤标本(结肠癌)的检测结果是1992年由英国年津大学病理实验室的研究人员首先报道的,以后人们应用免疫组化及RNA-cDNA-PCR印迹杂交在肺癌、结肠癌、食道癌、乳腺癌、膀胱癌、肝癌、宫颈癌、肾癌和非何杰金淋巴瘤等中发现有CD44V表达。认为CD44V5、CD44V6的表达与肿瘤进展程度、转移及预后密切相关[12]。对于各种癌的实验研究已经进入肿瘤的发生、生长、转移增殖潜能及预后复发各环节与CD44分子表达的相关性,并提出实验数据和假说加以论证。

2.1 CD44分子与肿瘤的发生、生长、发展

癌的发生发展与癌基因(c-erb2、c-myc, ras)和抑癌基因(P53,nm23)等异常表达有关。有研究表明CD44异常表达可早于ras、P53等基因的异常,所以CD44的变异可能与ras部基因激活有关,是癌形成的一个因素[13]。Muider[14]对结肠癌肿瘤P53突变和CD44蛋白的研究,在结肠肿瘤各期中观察到有统计显著性的P53、CD44V6表达增强的趋势,P53和CD44V6表达间有显著相关性。P53被认为监视基因突变的“分子警察”,失活的P53可引起失控的肿瘤生长,因此P53突变引起失去最后控制时,V6‘表型获得明显的生长优势’。郭亚军等[15]用抗CD44的单抗以阻断其与透明质酸的结合,从而抑制CD44阳性的肿瘤细胞在体内的生长。他推测肿瘤细胞的生长可能是CD44阳性的细胞能与细胞外基质(ECM)中的透明质酸结合,从而获得附着性,并更易从ECM中获得生长因子。FasanoM等[16]报道成人非肿瘤患者肺泡Ⅰ型上皮不表达CD44V6。Ⅱ型上皮细胞和基 底细胞有CD44V6低量表达,Ⅱ型细胞与基底细胞属于干细胞,估计CD44V6对于肺生长有重要意义。所以认为CD44V6对于幼稚细胞生长和对于肿瘤细胞生长的机理可能相似。Lu等[17]发现在宫颈腺癌,无论是原位癌还是浸润癌均有CD44S弥漫表达,且浸润癌比原位癌明显高表达CD44S,几乎所有的原位癌与浸润癌CD44V9均增加,仅有较少的浸润癌表达CD44V4与CD44V6,而原位癌几乎不表达。说明宫颈上皮的癌变与CD44S和几种CD44V表达的量变和质变有关。

2.2 分子表达与肿瘤的转移、侵润

Matsumura等[18]用PCR技术检测了转移性结肠癌、非转移性结肠癌、正常结肠粘膜的CD44基因表达活性,发现转移性结肠癌细胞CD44变异拼接外显子表达明显增强。Pales等[19]用单克隆抗体检测以CD44表达情况发现,在人类结肠癌标本中,CD44V在浸润和转移的肿瘤中呈阳性表达,并认为CD44V的表达可作为结肠肿瘤浸润的标志。Herrtich[20]研究发现在一些分化不良的息肉中检测以V6外显子在肿瘤浸润中有增强的高频率表达,推测表达CD44V6的肿瘤细胞能够有利于癌细胞浸润和转移的条件。

Granberg等[21]发现在支气管类癌瘤患者,表达CD44S可减低远距离转移,CD44V77-8阳性肿瘤降低远距离转移风险,CD44V9阳性可降低远距离转移及死亡,而CD44V4、CD44V5、CD44V10与临床结果无关,证明支气管类癌瘤具有潜在恶性,CD44S、V7-8、V9阳性可能引起较好的临床结果,可以考虑作为预后评估的指标。

关于CD44V与肿瘤转移相关性的假说如下:激活的淋巴细胞和转移的癌细胞具有许多共性,即都有很强的侵出行为,均有可逆的粘附接触过程进行细胞迁移,在引流淋巴结中两类细胞皆能大量积聚和快速增殖,最后它们都能释放到循环系统,并通过外渗作用进入周围组织,这些相似性很可能基于CD44V6在二者中的共同作用,提示CD44V6在淋巴细胞活化中的作用机理与CD44V6在肿瘤转移中作用机理是相同的。即CD44V6高表达的癌细胞可能获得淋巴细胞“伪装”,逃避人体免疫系统的识别和杀伤,更易进入淋巴结,形成转移[10]。

有结论认为CD44V6变异体可能通过促进癌细胞与血管内皮细胞和细胞外基质的粘附,促进肿瘤细胞向基质侵袭,从而影响肿瘤细胞的迁移和运动能力。也有结论认为CD44V6可能通过影响癌细胞的骨架构像和分布,从而影响癌细胞的运动能力,而影响癌转移。

3 CD44分子对治疗肿瘤的展望

因为CD44V6对于肿瘤的发生、发展都有一定的相关性,推测CD44V6与肿瘤的分型、分化、分期有一定关系,如果这种关系得以明确,我们就可以通过癌组织CD44V6的表达程度来判断癌的类型,所处时期来进行适当治疗。

有研究认为CD44V6的表达要先于抑癌基因的表达,如果能够检测出CD44异常表达,则对于癌的早期诊断有密切关系。已有研究表明,CD44V6可用于诊断。如1997年吴忠等报道,应用RT-PCR技术检测CD44V6在30例尿液标本脱落细胞检测到CD44V6的表达,而在膀胱炎患者和正常志愿者未检测到CD44V6的表达。

肿瘤的转移是癌症患者的主要死亡原因,Seiter等[10]用抗CD44变异型蛋白的抗体与CD44变异型产物相结合,显示鼠癌细胞的转移潜能被终止,这也为大肠癌的治疗提供了又一个可能途径。

手术切除的肿瘤标本中如有CD44V6蛋白阳性,常会伴术后肿瘤再发或远处转移。CD44V6可作为一种有效的癌预后的标志物,用以指导治疗方案的制定。

CD44基因及其选择性剪切在癌的预测、早期诊断、病情进展、转移潜能与预后的估计等方面具有很大的潜在价值。随着分子生物学不断的发展,癌基因研究的不断深入,相信该基因对癌的预测、诊断、治疗、预后的价值会得到更加全面的认识。

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第9篇:分子生物学研究范文

摘要 肾发育不良是肾发生异常的临床后果,其典型病理组织学特征是出现原

始肾小球和肾小管、软骨样化生等。近年来通过应用靶基因和原位克隆等分子技术

对正常哺乳动物肾脏发生分子调控机制的研究,对先天性肾发育不良的发病机理有

了更多的了解。本文将对先天性肾发育不良的分子生物学研究近况作一讨论,并对

包括生长因子在内的几种基因突变、转录调控障碍及表达变化与肾发良不良的关系

进行探讨。

肾发育不良是肾脏未能进行正常生长发育形成的先天性疾病,过去对其发病

机理了解甚少,随着分子生物技术的发展和应用,从分子学机理来阐明肾脏的发生

,从分子生物学水平对肾发育不良的发生有了较深入的认识。本文就近期对此问题

的研究进展作一介绍。

1 肾发生与肾发育不良

正常哺乳类肾脏位于间介中胚层,中胚层分化形成前肾导管,经进一步诱

导形成中肾导管至输尿管芽,在输尿管芽诱导下,胚体尾端两侧的生肾素分化为后

肾胚基,肾脏的胚胎发育正是由输尿管芽和后肾胚基二部分完成的,前者逐步发育

成肾盂、肾盏和集合管,后者发育成肾小管和肾小球,最后肾小管和集合管对接,

构成正常的肾单位。如果输尿管芽和后肾胚基二部分不能按正常程度发育和实行对

接即造成肾发育不良。肾发育不良可以是部分性的,也可以是完全性的。多数类型

的肾发育不良伴有囊肿,提示发育不良的各种形式在形成中有共同机制。

临床上常见的先天性肾发育不良包括多囊性、梗阻性肾发育不良以及与基因

有关的肾发育异常。病理组织学重要特征是出现原始肾小管和化生软骨。完全性单

侧肾发育不良,可表现为无症状。多数发育不良病例中,肾缺陷是双侧性的,提示

基因突变在正常肾发育中起重要作用。单侧性疾病则可能是一种获得性损伤所致,

该损伤破坏了基因的正常表达,进而影响了对肾成熟有重要意义的蛋白质的产生。

2 肾发育不良常见类型

2.1 先天多囊性肾发育不良

多囊性肾发育不良(multiple cystic hypoplastic)是一种常见的完全性

肾发育不良,多为单侧病变(14-20%为双侧性),患肾失去正常形态,被不规则的

大小囊肿所代替,肾脏功能丧失并常伴有输尿管梗阻,是新生儿腹部包块最常见的

原因之一。

多囊性发育不良肾外型呈肾形结构,多数病例伴有一个闭锁的输尿管。妊娠

早期的多囊肾含有正常发育所必须的成份,包括未诱导的后肾胚基岛和分支的输尿

管导管,在此阶段肾单位各段已均可鉴别出囊性改变[1]。生后多囊性发育不良肾

的病理组织学变异包括原始肾小管的囊性改变、膨大且结构破坏、具有明显管周围

反应的间质、纤维肌环的形成、软骨成分为标志的组织转化等。

2.2 先天梗阻性肾发育不良

先天性尿路梗阻在解剖位置上常发生于输尿管和膀胱的连接处,先天性后

尿道瓣膜是婴幼儿泌尿系统梗阻的重要原因。先天梗阻性肾的组织学特征与多囊性

肾发育不良相似,包括肾单位各段如肾小球的囊性转化、间质膨大且结构破坏、髓

质和直小血管显著发育不全、发生管周围纤维肌环、多种形式的肾小球和发育的肾

单位各段。与多囊性肾发育不良一样,先天梗阻性肾表现为一系列疾病,其程度与

胚胎期尿流阻塞发生的时间有关[2]。

表 伴有肾发育异常的综合症

------------------------------------------------------

综合症 染色体遗传形式

------------------------------------------------------

尖头并指(趾)畸形(apert’s) 常染色体显性

致窒息的胸廓营养不良 常染色体隐性

肥胖、生殖机能减退等 常染色体隐性

鳃-耳-肾 常染色体显性

campomelic发育异常 常染色体隐性

脑-肝-肾(passarge’s) 常染色体隐性

fryns’s 常染色体隐性

goemine’s x-连接的

goldston(遗传性毛细血管扩张) 常染色体隐性?

hall-pallster’s 散发的

ivemark’s 常染色体隐性

marden-walker’s 常染色体隐性

mecket-gruber 常染色体隐性

miranda’s 常染色体隐性

senlor-loken’s 常染色体隐性?

三体染色体16-18(edwards)

三体染色体13-15(patau)

三体染色体21(down)

结节性硬化 常染色体显性

von hippel-lindau 常染色体显性

------------------------------------------------------

2.3 肾发育不良综合症

肾发育不良综合症是包括囊性发育不良等肾畸形在内的遗传性征候群(见表

)。现阐明一部分综合症其特异的基因和蛋白质缺陷。发育不良表现型的外显率呈

现一个谱带,提示有其他基因影响肾的最终表型。发育不良通常都包含多种器官,

说明缺陷的基因涉及正常器官发生的基础。病理组织学发现,此类综合症轻者可能

出现巨囊形成(如结节性硬化),重者可能出现囊性发育异常和肾衰竭(meckel-

gruber综合症)。

3 肾发育不良分子生物学

目前的研究发现有多种基因与肾发育不良有关,如wt-1、pax-2、gdnf、b

f-2、bmp-7、pdgf、wnt-4等基因在后肾胚基表达。pax-2、c-ret、bmp-7、α3β

1等在输尿管芽表达。当这些基因缺乏或被破坏时,肾脏不能正常地发生与发育[3

]。sonnenberg等[4]用特异性抗体与放射标记的补体rna和dna探针进行研究,确定

了多肽生长因子、肝素结构生长因子及它们的受体、细胞外基质分子和细胞表面整

合素等基因在肾发育中的特定表达位置。例如肝细胞生长因子主要在后肾胚基因内

表达,而其受体c-met则在输尿管胚芽上皮表达。这种多肽及其受体在两种类型细

胞上的表达说明输尿管导管对后肾间质的形成起诱导作用。schuchardt等[5]通过

应用基因重组与制备纯合子无效突变小鼠,发现一些影响肾发育的基因和多肽,如

转移生长因子-β、肝细胞生长因子、胰岛素样生长因子-ⅱ,根据所见到的最终表

型推断特定基因在正常肾发生中的作用。酪氨酸激酶体受体c-ret在分支输尿管导

管以及配体-神经胶质衍生的神经营养因子上表达。当小鼠c-ret基因被破坏时,导

致全肾发育不良。转录因子基因编码蛋白能与dna结合,而且具备调控其它基因表

达的功能。在哺乳动物肾发育中,wilms’肿瘤基因wt-1及pax2均编码转录因子,

其表达形式影响肾细胞的分化[6,7]。基因性综合症与肾形成异常有关,表中所列

出的疾病,有些综合症有遗传性,有些用原位克隆技术已定位出特定的基因缺陷[

8]。这些综合症在患病家族成员能发生显著的表型变异。这种情况与在纯合子无效

突变小鼠所见的变异相似,即肾的最终表型取决于实验小鼠的基因背景。

肾发育不良的发生是几种不同的基因缺陷,或是在胚胎发育期遇到致畸因子

等多种基因调控障碍的最终结果。肾间质-上皮转化的过程以及输尿管分支和生长

,是由一个复杂而庞大的基因体系来导向,有些基因是肾特异性的,有些是非特异

的。某些生长因子基因,尽管它们在肾发生期表达活跃,但当它们被破坏时并不影

响肾的正常发育,这意味着发育肾正常表达的各种基因在功能上有重叠[9]。另一

种可能性是这种正常表达形式的破坏在肾发育不良的发生发展中起一定作用,或者

就是肾发育不良的起因。

后肾间质缺陷可导致肾发育不良。另外,基因不适应和错位表达,可能对肾

发育不良起一定作用。临床上有孤立的多囊性肾发育不良和梗阻性肾发育不良两者

并行存在的病例。先天性和实验性单基因突变均可导致囊性肾发育异常,这些基因

突变可改变相互联系。从理论上讲,突变可影响:①胚基增生和分化输尿管导管分

支所必需的肽和基质蛋白的表达;②输尿管导管对后肾胚基信号的反应能力;③输

尿管导管表达启动和维持后肾胚基上皮诱导所需蛋白的能力;④后肾胚基对这些信

号进行反应的能力;⑤输尿管芽和后肾胚基细胞对信号的反应能力[10]。

最近已经分离出磷酸葡萄糖肌醇糖蛋白基因,简称gpc3基因。gpc3缺失与多

囊性肾发育不良有关[11]。虽然单基因与多基因缺陷均可最终导致肾发育不良,但

其表型可能决定于最初受影响的基因调控失调或表达改变,如先天性梗阻性和囊性

肾发育不良[12,13]。多囊性发育不良肾,在囊性上皮和间质中均有生长因子基因

的改变。在小鼠梗阻性发育肾中,血管紧张素和转移生长因子呈过度表达[14]。研

究证明,在后肾发育异常区,促进小管上皮出现囊性改变的因子pax2和bcl-2同样

呈过度表达[15,16]。此研究可能会对各种形式肾发育不良的发病机制提供重要线

索。

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