合成途径

p style="text-indent: 2em "记者从中国科学技术大学获悉，该校俞书宏教授和梁海伟教授研究团队找到了一种过渡金属盐催化有机小分子碳化的合成新途径，实现了在分子层面可控的宏量合成多孔掺杂碳纳米材料。研究成果发表在7月27日出版的《科学进展》上。/pp style="text-indent: 2em "碳纳米材料因具备高的导电性、优异的化学稳定性、独特的微观结构等物理性质，在环境、能源、催化、电子器件和聚合物等领域有着广泛的应用。特别是拥有高的比表面积、多孔结构、理想的杂原子掺杂等特征的碳纳米材料，更受青睐。但开发简单、廉价、可控的方法宏量制备碳纳米材料依然面临巨大挑战。/pp style="text-indent: 2em "有机小分子因其广泛存在、种类多样、元素丰富，是一种理想的制备碳纳米材料的前驱体。但在高温下有机小分子的高挥发性使得其作为原料制备碳纳米材料必须使用复杂方法和设备，如化学气相沉积和高压密闭合成。/pp style="text-indent: 2em "针对上述挑战，研究人员提出一种过渡金属辅助有机分子碳化的方法，通过使用过渡金属盐辅助热解有机小分子来制备碳纳米材料。在高温热解过程中，过渡金属盐不仅能提高小分子的热稳定，还能催化其聚合优先形成相应的聚合物中间体，避免有机小分子在高温热解中挥发，从而最终形成碳纳米材料。研究表明，运用这种方法制备的碳材料具有三种微观结构：竹节状的多壁纳米管、微米尺度的片和无规则的颗粒。该研究为高效制备碳纳米材料提供了一种普适的合成路线。/p

人们早在20世纪初就观察到肿瘤细胞群体的一个有趣且独特的性质：大多数肿瘤细胞的能量代谢与正常细胞相比呈现出巨大的差异性。1924年Otto Warburg首先报道了这一现象，后来他由于发现呼吸酶（即细胞色素c氧化酶）而获得了诺贝尔奖。相关会议推荐点击可免费报名大多数不增殖的正常细胞通过获取氧分子，将葡萄糖通过葡萄糖转运蛋白（GLUT）运输入胞内，在胞质中有氧条件下能通过糖酵解途径将葡萄糖分解成丙酮酸。在糖酵解的最后一步，丙酮酸激酶的M1亚型的存在，可以确保产物丙酮酸被运送到线粒体，再在丙酮酸脱氢酶（PDH）的作用下进行氧化，生成乙酰辅酶A，进入三羧酸循环。通过这种方式，线粒体每分解一个葡萄糖分子就能产生36个ATP分子。而在肿瘤细胞中，即使在有充足氧供应的肿瘤细胞中，GLUT1将大量葡萄糖运输至胞质中进行糖酵解。它依赖丙酮酸激酶的M2亚型，将丙酮酸盐转化为乳酸脱氢酶（LDH-A）的底物，生成大量乳酸，分泌到胞外。由于只有极少量的葡萄糖被运输至线粒体进行分解，故每个葡萄糖分子只分解得到2个ATP分子。此外，糖酵解途径中的大量中间产物被用于其他生化合成途径中。被Warburg称为肿瘤细胞“有氧糖酵解”的这种代谢方式，由于其每分解一个葡萄糖分子只能得到两个ATP分子，在能量学上显得很不经济。因为在三羧酸循环中有氧分子参与的情况下，一个葡萄糖分子的有氧糖酵解途径能提供36个ATP分子。机体中的大多数正常细胞正是通过这种由血液系统带来氧分子、进而进行有氧糖酵解的途径获得高效供能的。而即使子提供充足氧气的情况下，肿瘤细胞也不使用常规糖酵解方式，这实在是一种非常与众不同的生物学行为。由于肿瘤细胞使用的是一种很不经济的糖代谢方式，因此它们需要大量的葡萄糖进入胞内进行分解。在多种肿瘤中，如上皮来源的癌和血液系统肿瘤，都能观察到这种行为。它们高表达葡萄糖转运蛋白，如GLUT1等，以便能跨膜转运大量葡萄糖。那么为什么80%的肿瘤细胞要采取这种糖酵解的方式，而不采用到线粒体中进行三羧酸循环的方式对葡萄糖进行分解呢，并且明显后者能提供更多的ATP以供肿瘤细胞的生长和增殖？有氧糖酵解是否是肿瘤细胞维持其表型必需的？又或它只是细胞转化后的一个无意义的副效应，对细胞转化和生长并没有因果作用。有关有氧糖酵解的一个解释是肿瘤块内部的肿瘤细胞通常都呈现缺氧的状态，这种缺氧状态导致细胞不能进行充分的糖酵解进而提供充足的ATP，就像正常细胞在缺氧状态时的反应一样。由于具备Warburg效应，肿瘤细胞很好地适应了这种缺氧环境，但这依然不能解释为什么在提供充足氧气的条件下，肿瘤细胞依然不加以利用以合成更多的ATP。关于有氧糖酵解另一个合理的解释是，除了产生ATP，糖酵解还有第二个作用：糖酵解途径的中间产物可以作为很多涉及细胞生长（如核酸和脂类的合成）的分子的前体。肿瘤细胞通过糖酵解途径的负反馈机制，阻断糖酵解途径的最后一步，使细胞内积累了大量早期中间代谢物。这些糖酵解途径的中间产物能参与许多重要的生化合成反应。较肿瘤细胞而言，正常细胞没有那么强的增殖活性，也不需要大规模的生化合成反应，葡萄糖主要用来产生ATP以维持其正常代谢。正是这种肿瘤细胞异常的葡萄糖代谢为其创造了生长和增殖的生理学环境。参考文献： 1. 《The biology of CANCER》second edition. Robert.A Weinberg 2. 《癌生物学》詹启敏 刘芝华 主译

加州大学圣地亚哥分校的分子生物学家和生物工程师揭示了衰老之谜背后的关键机制：他们分离了细胞在衰老过程中的两种不同途径，并设计了一种新的方式对这些过程进行基因编程以延长寿命。这一研究成果7月17日公布在Science杂志上。我们人类的寿命取决于单个细胞的衰老。为了了解不同的细胞是否以相同的速率和相同的原因衰老，研究人员分析了酿酒酵母中的衰老，这是研究衰老机制（包括皮肤和干细胞衰老路径）的易处理模型。科学家们发现，具有相同遗传物质，处于相同环境中的细胞可以以截然不同的方式衰老，它们的命运会通过不同的分子和细胞轨迹展开。为此研究团队使用微流控技术，计算机建模和其他技术，进行深入分析，他们发现大约一半的细胞通过核仁稳定性的逐渐下降而衰老，核仁是合成蛋白质生产“工厂”关键成分的核DNA区域。而另一半年龄则是由于其线粒体功能失调所致，线粒体是细胞的能量产生单位。细胞在生命的早期就走上了核仁或线粒体的两条不同衰老路径，并在衰老和死亡的整个生命过程中遵循着这种“衰老路径”。研究人员发现了指导这些衰老过程的主要电路。“为了了解细胞是如何做出这些决定的，我们确定了每个衰老途径及其之间联系的分子过程，揭示了控制细胞衰老的分子电路，这就像是控制家用电器的电路，” 文章作者，加州大学圣地亚哥分校生物科学系分子生物学部副教授Nano Hao说。Hao等人开发了一种新的衰老模式模型，发现他们可以操纵并最终优化衰老过程。计算机模拟帮助研究人员通过修改其分子DNA，对主分子电路进行重新编程，从而能够通过遗传方式创建一条新颖的衰老路线，该路线具有显著延长的使用寿命。Hao说：“我们的研究提出了合理设计基因或化学疗法来重新编程人类细胞如何衰老的可能性，目的是有效地延缓人类衰老并延长人类健康。”现在，研究人员将在更复杂的细胞和生物体中，以及最终在人体细胞中测试他们的新模型，寻找相似的衰老途径。他们还计划测试化学技术，评估治疗剂和药物“鸡尾酒”组合如何指导长寿途径。研究的共同作者之一，分子生物学生物学教授Lorraine Pillus说：“本文所介绍的许多工作得益于一支强大的跨学科团队。我们团队的一个重要优势是，我们不仅进行建模，还进行实验以确定模型是否正确。这些迭代过程对于我们正在进行的工作至关重要。”?