鐵皮石斛谷氨酸脫羧酶基因的分離與生物信息學(xué)分析

張崗，胡本祥，李依民，張大為，郭順星

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鐵皮石斛谷氨酸脫羧酶基因的分離與生物信息學(xué)分析

張崗，胡本祥，李依民，張大為，郭順星

712046 西安，陜西中醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院/陜西省中藥基礎(chǔ)與新藥研究重點實驗室（張崗、胡本祥、李依民）；100193 北京，中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院藥用植物研究所（張崗、張大為、郭順星）

分離珍稀瀕危蘭科藥用鐵皮石斛谷氨酸脫羧酶（GAD）基因并進(jìn)行生物信息學(xué)和表達(dá)分析。

采用 RT-PCR 和 RACE 技術(shù)獲基因 cDNA 全長；利用生物信息學(xué)軟件分析蛋白理化性質(zhì)、結(jié)構(gòu)域和三維建模等分子特性；用 DNASTAR 6.0 和 MEGA 4.0 分別進(jìn)行氨基酸多序列比對和進(jìn)化樹分析；借助實時定量 PCR 檢測基因表達(dá)。

分離到基因，cDNA 全長 1795 bp，編碼一條由 498 個氨基酸組成的多肽，分子量55.90 kD，等電點 5.32；DoGAD 蛋白不含跨膜域或信號肽，具有谷氨酸脫羧酶和磷酸吡哆醛依賴的脫羧酶結(jié)構(gòu)域（17-443、37-381）；DoGAD 與植物 GADs 蛋白一致性為 69.5% ~ 78.8%，隸屬于 GADs 分子進(jìn)化樹的植物類群；轉(zhuǎn)錄本在石斛葉和莖中相對表達(dá)量較高，分別為根中的 5.16 和 3.92 倍。

成功克隆得到鐵皮石斛谷氨酸脫羧酶基因全長，的表達(dá)特征暗示其可能在鐵皮石斛葉和莖中發(fā)揮重要的調(diào)控作用。

鐵皮石斛； 谷氨酸脫羧酶； γ-氨基丁酸； 計算生物學(xué)； 基因克隆

谷氨酸脫羧酶（glutamate decarboxylase，GAD）是生物體中普遍存在的一類胞內(nèi)酶，主要分布于細(xì)胞質(zhì)中，以磷酸吡哆醛為輔因子催化谷氨酸轉(zhuǎn)化為一種四碳非蛋白質(zhì)氨基酸，即 γ-氨基丁酸（γ-amino butyric acid，GABA）[1]。GABA 被證實是哺乳動物中樞系統(tǒng)中一種重要的抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，具有降血壓、調(diào)節(jié)內(nèi)分泌、健腦安神等多種生理功效；GABA 在植物細(xì)胞逆境防御、氮素儲存、激素合成以及生長發(fā)育等過程中起重要作用[1]。在食品科學(xué)領(lǐng)域，GABA 正在作為新資源食品獲得廣泛關(guān)注[2]。

基因現(xiàn)已從矮牽牛[3]、擬南芥[4]、水稻[5]、煙草[6]、香蕉[7]和人參[8]等多種植物中獲得克隆和鑒定。植物 GAD 蛋白 C 末端普遍含有一個鈣調(diào)蛋白（calmodulin，CaM）結(jié)合域，能夠與 CaM 結(jié)合增加酶活。植物受低溫、高溫、高鹽或傷害等外源環(huán)境因子刺激時，胞內(nèi)產(chǎn)生 Ca2+峰，進(jìn)而結(jié)合 CaM 活化 GAD 蛋白，最終導(dǎo)致胞內(nèi)積累大量GABA。擬南芥 GAD1 和 GAD2 酶活受 Ca2+/CaM 處理分別上調(diào) 35 倍和 13 倍，2基因受外源 NH4Cl、NH4NO3、谷氨酸等營養(yǎng)物處理誘導(dǎo)，參與調(diào)控植物氮代謝[4]。香蕉1 基因的表達(dá)與果實成熟及乙烯生物合成密切相關(guān)[7]。人參基因響應(yīng)高鹽、高溫、H2O2等處理，可能在非生物逆境脅迫反應(yīng)中起作用[8]。因此，GAD 介導(dǎo)的 GABA 合成途徑對調(diào)節(jié)植物體的生長發(fā)育和非生物逆境脅迫等生命活動至關(guān)重要。

鐵皮石斛（Kimura et Migo）為蘭科（Orchidaceae）石斛屬（）多年生草本植物，是石斛屬藥用植物中最為珍稀名貴的種。石斛屬植物主要含有多糖、芪類、酚類、氨基酸等活性成分，具有重要的藥理作用[9]。GABA 在石斛藥理功效方面的作用尚不清楚。前期，我們利用 SSH 技術(shù)富集鐵皮石斛種子共生萌發(fā)差異表達(dá)基因[10]，分離得到一條 587 bp 的表達(dá)序列標(biāo)簽（expression sequence tag，EST），與蓖麻（）（GenBank 注冊號 XM_002528469）相似性較高（66%）。鑒于GAD 介導(dǎo)的 GABA 合成途徑在植物細(xì)胞生理代謝中的重要作用，該 EST 可能在鐵皮石斛細(xì)胞生理代謝中起作用。本研究利用 RACE 克隆基因全長并進(jìn)行特征分析，旨為揭示其在鐵皮石斛細(xì)胞生理代謝中的生物學(xué)功能提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 植物材料和取樣 野生鐵皮石斛采自云南西雙版納。幼嫩石斛小苗處于營養(yǎng)生長階段，無花蕾，株高約（10 ± 2）cm，取其根、莖、葉等樣品，液氮速凍后置–80 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>

1.1.2 主要試劑 EASYspin 植物 RNA 快速提取試劑盒為 Aidlab 公司產(chǎn)品；M-MLV 逆轉(zhuǎn)錄試劑盒為美國 Promega 公司產(chǎn)品；SMARTerTMRACE cDNA Amplification Kit 和Advatange?2 Polymerase Mix 為日本 Clotech公司產(chǎn)品；膠回收試劑盒為 TianGen 公司產(chǎn)品；pMD18-T 載體、SYBR?PremixTMMaster Mix 和ROX 為日本Takara 公司產(chǎn)品；瓊脂糖購自美國Sigma 公司；其他化學(xué)試劑均購自美國 Gibco 公司。

1.1.3 實驗儀器 NanoDropTM2000 分光光度計為美國 Thermo Fisher 公司產(chǎn)品；PTC-200 型 PCR 儀為美國 Bio-Rad 公司產(chǎn)品；瓊脂糖電泳系統(tǒng)為北京六一公司產(chǎn)品；Gene GENIUS BIO IMAGING System 凝膠成像系統(tǒng)為Synegene 公司產(chǎn)品；熒光定量 PCR 儀和ABI PRISM 7500 SDS 軟件為美國 Applied Biosystems 公司產(chǎn)品。

1.2 方法

1.2.1 RNA 提取和 cDNA 合成 按照 EASYspin 植物 RNA 快速提取試劑盒操作說明制備各樣品總 RNA，NanoDropTM2000 分光光度計分析 RNA 質(zhì)量、純度，瓊脂糖凝膠電泳檢測完整性。按照M-MLV 逆轉(zhuǎn)錄試劑盒操作說明，反轉(zhuǎn)錄合成cDNA 第一鏈，–20 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2 5'-RACE 和 RT-PCR 驗證 根據(jù)原始 EST序列，設(shè)計兩條 5'-RACE 引物：DoGAD-R1 5' GCC GTCGTTACCGCTTATCT 3'；DoGAD-R2 5' GCTTC TGCTAAAGTCTTCCCTG 3'，按照 SMARTerTMRACE cDNA Amplification Kit 說明書，分別與 Nested Universal Primer A（NUP）引物組合進(jìn)行兩次巢式 5'-RACE。兩次 PCR 反應(yīng)體系均為 25 μl。第一次 PCR 體系包括10 × Advantage?2 PCR buffer 2.5 μl，10 mmol/L dNTPs 0.5 μl，DoGAD-R1（10 μmol/L）0.5 μl，10 × NUP 0.5 μl，5'-RACE ready cDNA 1.0 μl，50 × Advatange?2 Polymerase Mix（5 U/L）0.5 μl，ddH2O 19.5 μl；反第二次 PCR 分別以0.5 μl DoGAD-R2（10 μmol/L）和1.0 μl 第一次 PCR 產(chǎn)物作為下游引物和反應(yīng)模板外，其余組分與第一次 PCR 體系的保持一致。PCR 程序為：95 ℃ 3 min，95 ℃ 30 s，60 ℃ 30 s，72 ℃ 1 min，共 32 個循環(huán)；72 ℃ 7 min，4 ℃保溫。PCR 產(chǎn)物經(jīng) 1.5% 瓊脂糖凝膠電泳，以膠回收試劑盒純化目的條帶，連接至pMD18-T 載體，轉(zhuǎn)化大腸桿菌JM109 感受態(tài)細(xì)胞，隨機(jī)挑選3 個克隆送上海生工測序。所獲 cDNA 序列與原 EST 拼接，設(shè)計跨開放閱讀框（open reading frame，ORF）引物DoGAD-S1：5' TCTTGAGGTTGAGGGCGA 3'，DoGAD-AS1 5' TACTTACTCTCCCTATGACAAAC AG 3'，進(jìn)行全長基因 RT-PCR 驗證。

1.2.3 序列分析 使用一系列網(wǎng)絡(luò)在線工具進(jìn)行基因核酸及編碼蛋白的生物信息學(xué)序列分析。利用NCBI 的BLASTx（http://www.ncbi.nlm. nih.gov/blast/）和 ORF Finder（http://www.ncbi.nlh. nih.gov/gorf/gorf.html）分析cDNA 序列；用ExPASy Proteomics Server 的InterProScan（http://www.ebi. ac.uk/cgi-bin/iprscan/）和 PROSITE SCAN（http:// npsa-pbil.ibcp.fr/cgi-bin/npsa_automat.pl?page=/NPSA/npsa_proscan.html）分析DoGAD 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)域和基元；Protparam（http://web.expasy.org/protparam/）和 SOPMA（http://npsa-pbil.ibcp.fr/cgi-bin/secpred_ sopma.pl）分析蛋白質(zhì)理化性質(zhì)和二級結(jié)構(gòu)；采用SWISS-MODEL（http://swissmodel. expasy.org/）進(jìn)行蛋白質(zhì)三維建模分析；SignalP 4.0（http://www.cbs. dtu.dk/services/SignalP/）和TMpred（http://www.ch. embnet.org/software/TMPRED_form. html）預(yù)測蛋白質(zhì)信號肽和跨膜區(qū)域；PSORT（http://psort.ims.u- tokyo.ac.jp/form.html）進(jìn)行蛋白質(zhì)亞細(xì)胞定位分析。采用 DNASTAR 6.0 進(jìn)行氨基酸序列比對分析；借助MEGA 4.0 構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹。

1.2.4 實時定量 PCR 分析 分別用2 μg 根、莖、葉樣品總RNA 反轉(zhuǎn)錄合成cDNA，1作為內(nèi)參基因[11]，qPCR 分析基因的組織表達(dá)模式。qPCR 引物DoGAD-S2 5' TCAAAAGA CAGTGGAATGCCC3' 和DoGAD-AS2 5'TGCCG TCGTTACCGCTTAT3' 的擴(kuò)增產(chǎn)物長 297 bp。用 PRISM 7500 實時熒光定量 PCR 儀進(jìn)行qPCR。反應(yīng)體系 25 μl，包括 2 × SYBR?PremixTMMaster Mix 12.5 μl，正反向引物（10 μmol/L）0.5 μl，ROX 0.5 μl，cDNA 2 μl，ddH2O 9 μl。每個反應(yīng)重復(fù) 3 次，包括不加模板的對照，實驗重復(fù) 3 次。PCR 程序為：95 ℃ 30 s，95 ℃10 s，60 ℃ 45 s，40 個循環(huán)，反應(yīng)結(jié)束繪制熔解曲線。根據(jù)ABI PRISM 7500 SDS 軟件生成的循環(huán)閾值（cycle threshold，CT），用 2-ΔΔCT方法[12]計算相對表達(dá)量。

2 結(jié)果

2.1 DoGAD 基因克隆和全長驗證

經(jīng)過兩次巢式 5'-RACE 反應(yīng)，擴(kuò)增產(chǎn)生長度約為 1500 bp 的目標(biāo)條帶（圖 1），克隆、測序獲得 1412 bp 的序列，拼接得到一條 1795 bp 的 cDNA。BLASTx 分析表明其與 GenBank 中已注冊的多種植物谷氨酸脫羧酶基因有很高的相似性（73% ~ 80%），定名為（GenBank 注冊號 KF876841）?；虻拈_放閱讀框長 1497 bp，5'-UTR 長 128 bp，3'-UTR 長 142 bp，具有真核生物 polyA 尾巴，起始密碼子附近堿基序列 AATATGG 遵循 KOZAK 規(guī)則，即 A/GNNA TGG[13]。使用 DoGAD-S1/AS1 引物，RT-PCR 擴(kuò)增產(chǎn)生單一條帶（圖 1），克隆、測序獲得 1584 bp 的序列包含完整 ORF，與拼接序列一致，進(jìn)而說明已成功獲得基因全長。

kb M 1 2 M 2.001.000.750.500.250.10

Figure 1 Clone of the full length cDNA ofgene in

2.2 DoGAD 基因的編碼蛋白理化特性分析

Protparam 預(yù)測基因編碼蛋白分子式 C2516H3943N661O742S18，分子量為 55.90 kD，等電點 5.32；DoGAD 蛋白帶負(fù)電殘基（Asp + Glu）為 67，帶正電殘基（Arg + Lys）為 55。該蛋白不穩(wěn)定系數(shù)為 38.27，脂肪系數(shù)為 92.59，親水性系數(shù)為–0.144。SOPMA 分析結(jié)果表明 DoGAD 蛋白二級結(jié)構(gòu)有 204 個 α 螺旋（alpha helix，40.96%）和 78 個 β 轉(zhuǎn)角（beta turn，7.43%），兩者被 78 個延伸鏈（extended strand，15.66%）連接，還包含 179 個隨機(jī)卷曲（random coil，35.94%）。

2.3 DoGAD 蛋白結(jié)構(gòu)域、定位和跨膜區(qū)分析

InterProScan 分析顯示，基因編碼蛋白含有保守的谷氨酸脫羧酶結(jié)構(gòu)域（17-443）和磷酸吡哆醛依賴的脫羧酶結(jié)構(gòu)域（37-381）。PROSITE SCAN 分析結(jié)果表明，DoGAD 蛋白包括 1 個cAMP/cGMP 依賴蛋白激酶磷酸化位點（491-494）、2 個 N 糖基化位點（272-275、317-320）、2 個蛋白激酶 C 磷酸化位點（361-363、394-396）、7 個酪蛋白激酶 II 磷酸化位點（66-69、68-71、292-295、387-390、428-431、462-465、472-475）、4 個酪氨酸激酶磷酸化位點（182-188、145-152、82-90、144-152）和 6 個 N-豆蔻酰化位點（122-127、125-130、211-216、279-284、357-362、463-468），這些保守基元可能對蛋白結(jié)構(gòu)和功能有重要作用。SignalP 4.0 和TMpred 分析DoGAD 蛋白不含信號肽和跨膜域。PSORT 預(yù)測DoGAD 蛋白定位于線粒體基質(zhì)的可能性較高，為 48%，過氧化物酶體次之為 34.5%，定位于細(xì)胞核、線粒體內(nèi)膜的幾率分別為 30% 和 18.8%。

2.4 DoGAD 編碼蛋白三維建模

在 SWISS-MODEL 依據(jù)保守結(jié)構(gòu)域作圖工具中，以擬南芥谷氨酸脫羧酶 AtGAD1（PDB No.: 3HBX）A 鏈為模板[14]，對 DoGAD 蛋白進(jìn)行三維結(jié)構(gòu)建模（圖2），結(jié)果顯示 DoGAD 與該蛋白有 84.86% 的序列相似性，空間結(jié)構(gòu)類似。

圖 2 基于 SWISS-MODEL 的 DoGAD 蛋白三維建模

Figure 2 Three-dimensional structure of the deduced DoGAD protein using SWISS-MODEL

2.5 DoGAD 與植物 GADs 蛋白的氨基酸序列比對分析

運(yùn)用 DNAStar 6.0 中的 MegAlign 程序，對 DoGAD 蛋白與 6 條植物 GAD 蛋白進(jìn)行多序列比對（圖 3）。結(jié)果表明，DoGAD 與人參PgGAD（ADB82905）的一致性最高為 78.8%，擬南芥 AtGAD1（NP_197235）次之，為 78.5%，與水稻OsGAD1（BAB32870）、AtGAD2（NP_001117556）、蒺藜苜蓿 MtGAD（XP_003600653）和OsGAD2（BAB32869）等蛋白的一致性分別為 78.1%、77.1%、77.1% 和 69.5%。同時，DoGAD蛋白與其他植物 GADs 有相似的保守區(qū)域及活性位點（圖 3A，242-293），包含磷酸吡哆醛結(jié)合位點（圖 3B，274-277）以及由 32 個氨基酸組成的鈣調(diào)蛋白結(jié)合 C 末端延伸區(qū)域。

Figure 3 Multiple sequence alignment of DoGAD and GADs proteins from other plants (A: The active domain of GADs; B: The consensus motif for the binding of pyridoxal 5-phophate; C: The C-termial peptide extension)

圖 4 DoGAD 與不同物種 GADs 蛋白的進(jìn)化樹分析

Figure 4 Phylogenetic tree of DoGAD with GADs from other species

2.6 DoGAD 基因編碼蛋白的系統(tǒng)進(jìn)化樹分析

為分析基因編碼蛋白的進(jìn)化關(guān)系，從 GenBank 數(shù)據(jù)庫中選取來自微生物、動物和植物中具有代表性的 13 個物種 GADs 蛋白序列，利用 MEGA 4.0 構(gòu)建 DoGAD 蛋白的系統(tǒng)進(jìn)化樹。圖 4 結(jié)果表明，17 條 GADs 被聚成動物、微生物和植物三大類群；鐵皮石斛 DoGAD 蛋白隸屬于植物類群，符合植物自然進(jìn)化過程。

2.7 基因表達(dá)模式分析

分別提取石斛根、莖、葉等樣品總 RNA，利用 qPCR 技術(shù)檢測基因的組織表達(dá)模式。圖 5 結(jié)果表明，基因轉(zhuǎn)錄本在 3 種組織中為組成型表達(dá)，但相對表達(dá)量存在明顯差異。以根為校正樣本，基因轉(zhuǎn)錄本在葉中的表達(dá)量最高，為根中的 5.16 倍，莖中表達(dá)量為根中的 3.92 倍。

相對表達(dá)量Relative expression6543210 根 葉 莖 Root Leaf Stem

Figure 5 Tissue-specific expression pattern ofgeneusing qPCR analysis

3 討論

通過指導(dǎo) GABA 的合成代謝調(diào)控植物體生長發(fā)育、抗病以及非生物逆境脅迫等多種生命活動過程?；蛱匦砸言诎珷颗3]、擬南芥[4]、水稻[5]和煙草[6]中深入報道，藥用植物中僅有人參[8]的相關(guān)分析。植物一般呈多基因家族，序列比對顯示擬南芥基因組中有 5 個成員[15]，煙草和水稻中有 2 個[6, 8]，人參以多拷貝形式存在[8]。本研究首次從珍稀瀕危藥用鐵皮石斛中分離到一個基因，編碼蛋白具有谷氨酸脫羧酶的保守結(jié)構(gòu)域。DoGAD 與多種植物GADs 蛋白序列相似性較高，二級結(jié)構(gòu)與西洋參、矮牽牛和擬南芥等植物的類似[8]，三維結(jié)構(gòu)和AtGAD1 蛋白 A 鏈晶體結(jié)構(gòu)類似[14]，隸屬于 GADs 蛋白進(jìn)化樹三大類群的植物類群。這些結(jié)果說明是編碼鐵皮石斛谷氨酸脫羧酶的新基因。

結(jié)構(gòu)域和基元是決定蛋白質(zhì)生物學(xué)功能的重要因素。DoGAD 蛋白的 SGHK 基序符合植物GADs 磷酸吡哆醛結(jié)合位點的序列特征 Ser-X-X- Lys[8]，賦予其結(jié)合磷酸吡哆醛的特性。DoGAD 羧基端具有CaM 結(jié)合域，且其中包含對CaM 結(jié)合至關(guān)重要的色氨酸殘基[16]（第 484 位的 W），說明該蛋白是Ca2+/CaM 依賴的 GAD，與幾乎所有植物 GADs 的研究結(jié)果一致[3-8]，有別于Ca2+/CaM 不依賴的OsGAD2，因 OsGAD2 的 CaM 結(jié)合域存在較多氨基酸變異[5]。DoGAD 蛋白不含分泌或跨膜肽段，說明其為胞內(nèi)蛋白，在植物細(xì)胞內(nèi)起作用。植物 GADs 介導(dǎo)的 GABA 合成途徑在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行[1]，PSORT 關(guān)于 DoGAD 的亞細(xì)胞定位預(yù)測與此并不一致，尚有待于進(jìn)一步實驗分析。

基因表達(dá)研究表明基因普遍存在于多種植物組織中，在植物發(fā)育、外界刺激及果實成熟等不同的生理過程中差異表達(dá)。本研究 qPCR 分析顯示，基因為組成型表達(dá)，在石斛葉和莖中相對表達(dá)量較高，暗示其可能主要調(diào)控葉和莖中 GABA 的合成。在半夏[17]、炒稻芽和炒麥芽[18]等中藥材中，GABA 是一種主要的活性成分，其合成代謝可能與 GAD 基因表達(dá)調(diào)控密切相關(guān)。GABA 作為重要的神經(jīng)中樞調(diào)節(jié)物質(zhì)，已經(jīng)在醫(yī)藥和食品領(lǐng)域展現(xiàn)了廣闊的應(yīng)用前景。后續(xù)隨著基因功能的解析、GABA 合成代謝及其藥理活性關(guān)系的闡明，將有利于通過遺傳工程改良鐵皮石斛種質(zhì)，進(jìn)而為石斛屬植物的資源開發(fā)與利用奠定物質(zhì)基礎(chǔ)。

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Isolation and bioinformatics analysis of a glutamate decarboxylase gene in

ZHANG Gang, HU Ben-xiang, LI Yi-min, ZHANG Da-wei, GUO Shun-xing

This study is aimed to isolate and characterize a glutamate decarboxylase (GAD) genefrom, a rare endangered medicinal orchid species.

RT-PCR and RACE technologies were used for gene isolation. The physiochemical properties, conserved domains and three dimensional structure of the deduced DoGAD protein were determined using a series of bioinformatics tools. The analyses of multiple alignment and phylogenetic tree were performed using DNASTAR 6.0 and MEGA 4.0, respectively. Real time quantitative PCR was used for gene expression analysis.

The full-length cDNA of, with 1795 bp in size, was deduced to encode a 498-aa protein with molecular weight of 55.90 kD and isoelectric point of 5.32. The deduced DoGAD protein, without transmembrane or signal peptide residues, contained glutamate decarboxylase and pyridoxal phosphate dependant decarboxylase domains (17-443, 37-381). DoGAD had high identities (69.5% - 78.8%) with a number of GAD proteins from various plants, and was grouped into the Plant subgroup in the evolutionary tree of GADs. The transcript abundance ofwas markedly higher in the leaves and stems than that in the roots, which was about 5.16 and 3.92 fold, respectively.

The full length cDNA ofwas successfully cloned. Its expression pattern suggests thatmay play an important regulatory role in the leaf and stem of.

; Glutamate decarboxylase; Gamma-aminobutyric acid; Compatational biology; Gene clone

GUO Shun-xing, Email: sxguo1986@163.com

國家自然科學(xué)基金（31070300、31101608）；陜西省青年科技新星項目（2012KJXX-44）；陜西省教育廳專項科研計劃項目（2013JK0829）

郭順星，Email：sxguo1986@163.com

2013-12-15

Author Affiliations: College of Pharmacy and Shanxi Provincial Key Laboratory for Chinese Medicine Basis & New Drugs Research, Shanxi University of Chinese Medicine, Xi’an 712046, China (ZHANG Gang, HU Ben-xiang, LI Yi-min); Institute of Medicinal Plant Development, Chinese Academy of Medical Sciences & Peking Union Medical College, Beijing 100193, China (ZHANG Gang, ZHANG Da-wei, GUO Shun-xing)