分子医学感谢群提供历年考题答案

1、绪论1.分子医学：分子生物学在医学中的应用。是从分子水平阐述组、转录及其调控；蛋白质及其调控（包括蛋白质组）、蛋白质修饰、蛋白质降解；细胞周期及其调控；信号转导等分子细胞生物学事件在生理和病理过程中的作用，目的是从分子机制角度解释疾病发生、发展等过程，并从中发展疾病风险、分子生物学重点研究领域和治疗技术。蛋白质(包括酶)的结构和功能核酸的结构和功能，包括遗传信息的传递生物膜的结构和功能生物调控的分子基础蛋白质与蛋白质的相互作用蛋白质和核酸的相互作用 核酸与核酸的相互作用表观遗传机制（蛋白质/核酸的修饰）分子生物学的基本研究技术分离、纯化（主要是生物大分子）克隆、表达PCR（多聚酶链式反应 ）凝

2、胶电泳：琼脂糖凝胶电泳；SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS）；等电聚焦电泳；双向电泳印迹技术：Southern blotting; Northern blotting;Western blotting微阵列技术：；蛋白质；miRNA；调控元件Gene-knockout/knock-inRNAerference (RNAi)物大分子三维结构常用的实验：X 射线晶体学、核磁、电子显微学、原子力显微镜以及X 射线小角散射等。生物大分子相互作用1.蛋白质相互作用是指蛋白分子结合，以及从生化、信号传导以及信号传导网络方面研究这些蛋白分子的结合。研究方法：化学交联；(Pull-down) 沉降实验；(Co-

3、IP) 免疫共沉淀；(Y2H) 酵母双杂交；(FRET)荧光能量转移；Docking 嵌合计算；(SPR) 表面等离子。2. 蛋白质与 DNA 的相互作用：ChIP，酵母单杂交系统，体外 DNA 结合分析（凝胶迁移实验 EMSA），核酸酶保护试验（DNase I 3.蛋白质与RNA 的相互作用:RNA 为基础的试验：RNA 亲和层析，Affinity Oligonucleotide Displacement Strategy（寡核苷酸亲和替代策略）蛋白质为基础的试验：CLIP, HITS-CLIP pete, SILAC表观遗传学法）1.表观遗传学：表观遗传学是研究的核苷酸序列不发生改变的情况

4、下，表达或者细胞表型出现了稳定的、完美的、可遗传的变化的一门遗传学分支学科。遗传学是指基于序列改变所致表达水平变化，如突变、杂合丢失和微序列改变所致表达水平变化，如 DNA 甲基不稳定等；而表观遗传学则是指基于非化和染色质构象变化等2. 表观遗传学研究的技术：CHIP:CHIP-CHIP CHIP-seq内荧光原位杂交 甲基化敏感法 DamID，计算表观遗传学性限制性酶(Hpa II and MSp I)3.染色质重塑：发生于整个细胞硫酸氢盐-组周期的染色质动态结构改变。这些改变涉及从转录调节必须的局部改变到分离必须的整体改变。染色质重塑主要有3种类型： 依赖ATP的非共价物理修饰：在ATP水

5、解所的能量驱动下，组蛋白和DNA的构象发生局部变化；共价性化学修饰：包括组蛋白末端乙酰化、磷酸化、甲基化和泛素化等修饰。非编码RNA的修饰。多种形式协调起作用。蛋白质修饰1.蛋白质修饰类型：去甲基化 二硫键形成 化学修饰（磷酸化 乙酰化 甲基化 泛素化 糖基化 十四烷基化 法尼基化 小泛素化相关修饰）蛋白质水解性 失去活性 产生不同的功能） 蛋白-蛋白相互作用蛋白质修饰的原因：活性调节（恢（修饰位点可能是结合位点） 亚细胞定位（修饰位点可能是个靶信号 修饰可能是个细胞膜锚定点）降解（识别蛋白并降解）2.研究蛋白质修饰的方法：Western Blot（联合突变来明确修饰位点的特征）一维或二维胶

6、质谱分析法 其它的方法：IF (免疫荧光) ChIPX 组学1.国际人类的全部变异组计划：是人类组计划的自然继承者，倡议全球收集影响人类健康变异。它的使命是通过促进人类变异以及对人类健康的影响的数据来促进人类健康。2.代谢组学：通过组群指标分析，进行高通量检测和数据处理，物体整体或组织细胞系统的动态代谢变化，特别是对内源代谢、遗传变异、环境变化乃至各种物质进入代谢系统的特征和影响的学科。3.细胞组学：在细胞水平研究细胞系统。联合所有的生物信息学知识尝试去了解细胞系统的分子结构和功能。通过使用分子以及显微镜技术使得细胞的各种成分就像在体内相互作用一样可以被观察到。3.组学的基本概念：科学和工程学

7、宽泛的概念，分析不同组学中包含生物信息的物质之间的相互作用。在系统的水平综合研究组学的研究范围：DNA 为基础的的各种变异。组学和变异组学 药物组学 营养组学激酶组学 磷酸酶组学 RNA 为基础的转录组学 表观础的代谢组学 细胞为基础的细胞组学结构生物学组学 蛋白为基础的蛋白组学 化学为基1.结构生物学：物大分子三维结构的理论和实践，包括：DNA RNA和核糖体的组装 以及他们的相互作用。研究方法：计算结构生物学和生物信息学：结构的形象化模拟以及分析；X-线结晶学；核磁；三维结构重建的电子显微镜；其它：原子力显微镜 质谱 微量量热法 荧光光谱法 电子自旋圆形二色性表面等离子体在生物医学领域中的

8、应用：后组时代，下一个目标是了解所有序列的功能；研究基因序列-结构-功能关系的结构基础，重要的人类蛋白以及他们的复合物，巨大分子的结构和组合；结构上识别生物分子以及基础水平的生物过程；跨膜转运、易位、细胞内外信号传导通路的分子；生命科学的所有知识的整合；原子水平理解疾病，疾病的分子机制的结构基础，疾病相关分子的结构和功能。三维结构为基础的药物发现，药物作用的机制。2.样品分辨率 复杂程度NMR小分子蛋白溶液高低简单复杂X 线晶体衍射分析 三维晶体疾病模型与模式构建病1.尿病1993ans：中枢神经系统（抑郁病 疼痛）代谢（糖肥胖）心系统（心律不齐）肿瘤 肌肉疾病ans 第一次被发现早老素与 A

9、D 有关。在斑马鱼：通过转技术石斑鱼的系统呈现绿色荧光，肿瘤细胞呈现红色荧光，研究在石斑鱼的肌体壁肿瘤细胞的 VEGF 诱导了再生。2. Knock-out：小鼠的每个细胞有同样的人工诱导的突变，去除了预先设计的的活性，导致的突变表型（外表 生化特点 行为）可能提供一些这个conditional knock-out：小鼠通过重组酶介导组织特异性的目的在小鼠体内的正常作用。的失活，重组酶去除两个重组酶特异位点之间的 DN段，常称作 flox，组织特异性表达重组酶使得只在重组酶表达的组织中感功能失活。inducible knock-out：小鼠有组织特异性目的的失活，是由可诱导的重组酶介导的（Cr

10、e）。转化医学1. 转化医学是指一类医学研究，能够很好地将基础研究与解决患者实际问题结合起来，将基础研究的成果“转化”为实际患者的疾病预防、研究内容：一 分子标志物的鉴定和应用:和治疗及预后评估。疾病、疾病(疾病敏感性)、判断药物疗效、基于各种组学方法筛选出早期评估患者预后的生物标志物以及药物靶标。药物靶标药物靶标的确立有助于有针对性地探索新的药物和治疗方法，提高药物筛选的成功率，缩短药物研究从实验到临床应用阶段的时间，提高研究效率。这些标志物的开发应用，将对疾病预防和品开发将会是一个很大的产业。及治疗发挥有效的指导作用。与此相关联的产二 基于患者的遗传、分子生物学特征和疾病基本特征进行分子分

11、型，以此为基础实施化的治疗：、心脑病、等大多数慢是多病因疾病，其发病机制复杂，疾病异质性很大，不能采用单一方法(如同一药物、相同剂量)进行治疗。对所有患者采用一种尺度(one size fits all)的医疗时代已经过去。基于分子分型的化治疗将合理选择治疗方法和药物(包括剂量)，达到有效、经济和最小的毒副作用的目的。分子医学(molecular medicine)和化医学(果。三 疾病治疗反应和预后的评估与alized medicine)都是转化医学研究产生的结由于遗传、营养、免疫等的差别，同一种疾病的患者对同一种治疗方法或同一种药物的效果和预后可较大的差异。在分子生物学研究的基础上，可利用

12、经评估有效的生物标志物(如患者的分型、生化各种表型指标等)，进行患者药物敏感性和预后的以提高疗效和改善预后。，选择敏感的药物和适当的剂量，关联性研究(clinical-laboratory correlative studies)找出规律，阐明疾病的发生通过临床与发展机制，以循证医学的原则实施医疗工作。2. 理念的转变宣传。转变观念，以转化医学的理念来指导医学科学研究和患者治疗工作。整合资源，建立、临床诊治、生存和预后等临床组学(clinomics)数据库资料。建立整合患者的建立具有完整的患者生物标本的、开放式的疾病转化研究，对发现以及利用生物信息学技术发现的生物标志物进行快速鉴定、评估，真正

13、实现转化医学的目的。举例：等复杂疾病的防治研究需要整合生物技术、计算数学、生物信息学、计算机科学和临床医学等多学科研究的交叉研究以揭示环境、生活方式、遗传等对发生的相互作用。合作政策引导。国家各种研究基金和药物开发项目的实施原则要有利于3. 转化医学的中心环节是生物标志物的研究。转化医学的理念。疾病，疾病(疾病敏感性)，判断药物基于各种组学方法筛选出早期疗效和评估患者预后的生物标志物及药物靶标。靶标的确立，有助于有针对性地探索新的药物和治疗方法，提高药物筛选的成功率，并缩短药物研究从实验到临床应用阶段的时间，提高研究效率。这些标志物的开发应用，将对疾病预防和关联产品开发将会是一个很大的产业。及

14、治疗发挥有效的指导作用。与此相信号转导与疾病专1.小泛素相关修饰物(small ubiquitin-related mod ifier,SUMO)分子是一种新发现的泛素样分子,参与蛋白质翻译后修饰,可逆性修饰靶蛋白,参与靶蛋白的定位及功能调节过程。新近发现SUMO 化修饰参与调控线粒体、DNA 损伤修复及调节组稳定性、调控离子通道及生物节律。此外,SUMO 化修饰功能的紊乱会导致某些疾病的发生。4. 激酶是一类从高能供体分子（如 ATP）转移磷酸基团到特定靶分子（受质）的酶。磷酸酶是一种能够将对应底物去磷酸化的酶，即通过水解磷酸单酯将底物分子上的磷酸基团除去，并生成磷酸根离子和的羟基。、遗传与

15、疾病1.：一段DNA 序列，具有编码蛋白或者控制表达的功能，决定了遗传的特征。2.SNP: 主要是指在组水平上由单个核苷酸的变异所引起的 DNA 序列多态性，在人群中这种变异的发生频率至少大于 1。3. 第二代：高通量技术是对传统一次性的改变，一次对几十万到几百万条 DNA 分子进行序列测定，因此在有些文献中称其为下一代技术，足见其划时代的改变，同时高通量又被称为深度使得对一个物种的转录组和。组进行细致全貌的分析成为可能，所以5.意义：研究物种的进化发展；了解一些疾病的遗传学，特别是一些复杂的疾病，例如糖尿病，肿瘤，心疾病和神经组织疾病；化用药成为可能。6.假设病例对照研究病例和对照来自于同一

16、个人群病例具有疾病所有病例的代表性，或者指定在特征和代表性方面的限制病例和对照的组和流行病学数据以相同的方法获得病例和对照在等位耗时短频率中的差异与研究关注的结果有关而不是背景人群的差异优点大量的病例和对照可以组合理想的流行病学设计可以研究罕见疾病易产生许多偏倚包括人群分层病例常为流行病病例，可能除外了致命的或短期的事件，或者轻度的、没有表现的病例了一般疾病的相对风险缺点队列研究假设：被研究者对于被抽取的人群具有更好的代表性疾病和特征在中被同样确定无论有或没有变异优点：病例易于在研究期间发生，并且没有生存偏差直接测量风险与病例对照研究相比偏倚小在人群样本中疾病相关的测量是连续性检测的并不是疾病

17、的出现而检测缺点：如果型的发生率很低需要大量的样本随访时间长 、耗资多现有的利弊对于 GWA型或者数据是不够的特征被研究过程中要求是不断变化的不适合罕见病的研究三重检验假设：与疾病相关的等位从杂合子的父辈超过 50%遗传给子代优点：人群结构的对照不受人群分层的影响在型控制方面允许检查 Mendelian 遗传模式研究儿童的情况更简单不需要父辈的型缺点：很难去组合父辈或者子辈，尤其老年人和新生儿型错误高敏感性蛋白质与疾病1. 中心法则3.蛋白质后修饰：蛋白的折叠，剪接，化学修饰，例如：磷酸化、甲基化、乙酰化、生物素化、在侧链加糖和脂4. Tau 蛋白 表达的 Tau 蛋白是一种能与微管蛋白结合,

18、并对微管的形成起促进和稳定作用的微管相关蛋白。在正常生理条件下 Tau 蛋白组成神经元的轴索蛋白，在细胞内与微管结合起稳定微管装配的作用；同时，Tau 蛋白是微管蛋白聚合微管的启动子。在AD 患者脑中 Tau 蛋白发生异常修饰，有过度糖基化、磷酸化和泛素化，其异常修饰的顺序有可能是先糖基化，再磷酸化，最后泛素化。Tau 蛋白过磷酸化形成双螺旋及神经原缠结。AD患者中过度磷酸化的 Tau 蛋白一部分是可溶的,另一部分沉积在双螺旋中为不可溶,称为PHFTau。PHFTau 沉积于脑中导致神经元变性。另有，Tau 蛋白突变可以导致 Tau 蛋白，引起痴呆。细胞器与疾病1. 内质网应激与心疾病 细胞凋

19、亡 朊凋亡 肝癌病和疯牛病基体与有丝溶酶体酶缺失或溶酶体酶的代谢环节故障，影响细胞代谢，引起疾病。如台- 萨氏（Tay-Sachs）等各种储积症（隐性的遗传病）。某些病原体（杆菌、原虫或）被细胞摄入，进入吞噬泡但并未被杀死而繁殖（抑制吞噬泡的酸化或利用胞内体中的酸性环境）。类风湿性关节炎 溶酶体膜很易脆裂，其的酶导致关节组织损伤和发炎 。矽肺 二氧化硅尘粒（矽尘）吸入肺泡后被巨噬细内吞噬，含有矽尘的吞噬小体与溶酶体合并成为次级溶酶体。二氧化硅的羟基与溶酶体膜的磷脂或蛋白形成氢键，导致吞噬细胞溶酶体崩解，细胞本身也被破坏，矽尘释出，后又被其他巨噬细内吞噬，如此反复进行。受损“致化因子”，并激活成

20、或已破坏的巨噬细胞细胞，导致胶原沉积，肺组织化。(一)碱基突变线粒体 DNA 错义突变主要与脑脊髓性及神经性疾病有关，常见有(LHON)和神经肌病。er 遗传性视神经病LHON:11778GA 导致编码 NADH 脱氢酶亚而影响线粒体能量的产生。4(ND4)中第 340 位的 Arg 精His 组，从蛋白质生物突变比错义突变的疾病表型更具有系统性特征，且所有生物突变都为 tRNA 突变，并与线粒体肌病相关。主要有 MERRF 综合征(癫痫伴碎红病)MERRF 综合征典型为 8344 bp 突变，即 MTTK*MERRF8344G，导致 tRNALys 改变，使蛋白质受阻(二)缺失、突变mtDN

21、A 缺失突变引起绝大多数眼肌病，这种缺失导致的疾病一般无史。(三)mtDNA 拷贝数目突变致死性婴儿呼吸乳酸或肌肉、肝肾衰竭、免疫的分子机制与疾病1.Toll 样受体特征：所有 Toll 样受体同源分子都是型跨膜蛋白，可分为胞膜外区，胞浆区和跨膜区三部分。Toll 样受体胞膜外区主要行使识别受体及与其他辅助受体结合形成受体复合物的功能。Toll 样受体的胞浆区与IL1R成员胞浆区高度同源，该区称为 TIR 结构域。TIR 具有嗜同性相互作用，藉此来募集下游含有 TIR 的信号分子，组成信号复合体。但是二者胞外部分不相关，TLR 胞膜外区为有 17 个31 个亮氨酸富集的重复序列，并且都含有 3

22、个胞外段辅助蛋白即MD1、MD2 和 RP105，参与对疾病相关分子模式的识别。功能：Toll 样受体 在天然免疫中的识别作用TLR 监视与识别各种不同的疾病相关分子模式，是机体抵抗性疾病的第一道屏障。其中 TLR4 不但可识别外源的病原体，还可识别内源性物质及降解物。TLR4 可以识别革兰氏菌脂多糖，还可识别宿主坏死细胞的热休克蛋白，体内类肝素硫酸盐和透明质酸盐降解的多糖部分以及局部的内源性酶的级联活化反应也可激活 TLR4。TLR2 的配体较 TLR4 的广泛，包括脂蛋白，脂多肽，脂壁酸甘聚糖及酵母多糖等。TLR5 可以识别细菌鞭毛蛋白。TLR3 特异识别的中间产物 dsRNA，从而激活

23、NFB 和干扰素IFN 前体。TLR7 识别咪喹啉低分子量的咪唑、R848 和 R847 等。TLR7、TLR8 和TLR9 高度同源，与其他 TLR 不同，它们在细胞内涵体中起作用，吞噬和包膜溶解后结合它们的配体。TLR9 识别细菌的CpGDNA，激活 B 细胞和 APC 的免疫刺激特性。另外，TLR 对配体的识别，不同类型的 TLRs 可以组合，从而识别不同的疾病相关分子模式Toll 样受体在获得性免疫系统中的作用首先，Toll 样受体在获得性免疫中的具有识别作用。机体最强的抗原呈递细胞树突细胞可表达 TLR。借助 TLR 识别 LPS、GpGDNA、肽聚糖、脂蛋白以及分支杆菌的细胞壁成分

24、等具有P 的分子，树突细胞被活化而成熟，提供获得性免疫的共刺激信号。因此 TLR 是微生物成分引起树突细胞活化的桥梁。第二，Toll 样受体对获得性免疫应答类型具有调控作用。多数 TLRs 活化后可以诱导抗微生物防御系统，产生 IL1、IL6 和 TNF 以及趋化型细胞因子，从而调节机体 Th1 和 Th2两种方面的平衡。2.My88 依赖机制：配体结合于 TLRs 即可以导致 MyD88 集聚在 TLRs 的TIR 结构域。MyD88具有 2 个明显的结构域，即 N-末端 域和 C-末端 TIR 域。MyD88 的 域可以和IRAK相互作用，同时使其活化（磷酸化）。活化的 IRAK 与接头蛋

25、白 TNF 受体相关因子 6 结合。 TNF 受体相关因子 6 的N-末端对于激活下游信号分子起重要作用。激活的 TNF 受体相关因子 6 通过下游信号级联途径活化特定的转录因子，最终启动靶 的表达，主要是细胞因子，介导炎症反应。含 TIR 机构域的接头蛋白分子中第二个被鉴定的是 TIRAP。研究表明，TIRAP 经由蛋白酪氨酸激酶 Btk 磷酸化后，参与 TLR2 和 TLR4 信号传导的MyD88 依赖机制。3.一些NLRs组装成inflammasome，通过蛋白水解的作用活化IL-1以及相关的细胞因子为的形式。可以通过细胞压力或者识别细胞膜上的微生物成分而活化。4.RLRs由一组细胞质R

26、NA解螺旋酶组成，对于宿主抗反应起到关键性作用。RIG-与MDA-5识别dsRNA，导致被的细胞产生型IFN。RIG-I和MDA-5包含一个RNA解螺旋酶和两个CARD区。解螺旋酶区域与dsRNA相互作用，然而CARD区根据信号决定是否需要。 RIG-I特定的连接于带有5三磷酸盐的单链RNA上以及体外转录的长dsRNA。哺乳动物的 RNA或者加帽或者存在碱基修饰，表明RIG-I能够识别自己与非己的RNA。RIG-I偏好于连接短dsRNA，而MDA-5偏好于连接长dsRNA。dsRNA 可以被 TLR3 识别，TLR3 表达于细胞表面的膜或者核内体。dsRNA由RIG-I/MDA-5细胞, RL

27、Rs对于还是 TLR3识别起重要作用,细胞类型决定的。因此在c, 巨噬细胞 、成然而在 p, TLRs 起重要作用。5.诱导机体产生的I型干扰素,连接于细胞表面的特异受体，IFNAR1 IFNAR2形成二聚体，受体胞浆分与TYK2，JAK1,S PKR是一个丝氨酸/苏氨酸激酶，具有抗1,S2结合，激活细胞内信号通路。的特性，以及抗增殖抗肿瘤的作用。激活的PKR使翻译起始因子eIF2的亚基磷酸化从而抑制翻译。RNase L是个核酸酶，可以降解细胞和的RNA，IFN作用后它的浓度增加10-1000倍，2-5-oligo(A)酶活化RNase L。2-5-oligo(A)酶被dsRNA活化后产生2,

28、 5腺嘌呤核苷酸寡聚物。这些, 5腺嘌呤核苷酸寡聚物接着活化RNase L，RNase L降解细胞内宿主和的RNA。I型干扰素诱导Mx蛋白生成，属于大分子GTP酶动态蛋白抑制组装。发育生物学与疾病专题，Mx蛋白聚合物，抑制转录，1.发育：生物体从和卵的发生、发育、生长直至衰老的过程及其机理。PPAR脂肪细胞 Runx2osteoblasts Sox9软骨细胞遗传病 肿瘤 发育缺陷病死胎骨质疏松假性神经胶质瘤综合征是一种常疏松和失明,两者均发生在婴幼儿期.隐性遗传病,其临床特征主要表现为骨质骨密度与骨代谢调节明显受遗传 影响。LRP5 的功能丧失性突变导致骨质疏松假性神经胶质瘤综合征,而功能获得

29、性突变导致高骨密度症。LRP5 是一种单次跨膜的细胞膜表面蛋白,它作为 Wnt 蛋白的共受体参与经典的Wnt 信号传导通路,由此可见经典的 Wnt/LRP5 信号传导通路在骨形成过程中具有重要作用。LRP5 在骨膜内及骨小梁表面的成骨细胞表面表达,而不在破骨细胞中表达。已有的研究结果提示 LRP5功能而发生的。影响骨密度是通过影响成骨细胞的GLI3作用。参与Hedgehog信号通路在脊椎动物生长发育，特别对早期生长发育过程中有重要GCPS Greig综合征即牛面样综合征。鼻背低平， 耳廓畸形，眼球凹陷，睑畸形，眼距宽，似牛面。Pallister-Hall 综合征 特殊面容 并发颅缝早闭 全垂体机能减退 下丘脑损害 脑积水 多指趾MyD88 非依赖机制中接头分子与受体间具有相对的特异性，诱导产生的细胞因子主要是 IFN-。TRIF 参与TLR3 和 TLR4 的信号传导，通过激活 IRF-3 诱导 IFN-产生。TRAM 参与 TLR4 信号传导诱导IFN-产生。SARM 与 TLRs 信号传导的机制尚不清楚。闭锁FGFR3可以启