热激转录因子HSFA1d参与植物内质网胁迫应答

环境胁迫是全球范围内影响植物正常生长发育的重要因素之一.研究植物的抗逆机制,运用生物技术提高作物的抗逆性,不仅具有重要的科学意义,也对农业生产具有重要的促进作用.内质网是蛋白合成和加工的重要场所,当环境胁迫引起内质网中错误折叠蛋白积累时,就会引起一个保守的未折叠蛋白应答(UPR)机制,帮助细胞达到一个新的平衡状态.热激转录因子HSFA1s在植物细胞质热激反应过程中起着重要的作用.本研究证明,拟南芥HSFA1d的表达受内质网胁迫的诱导,过表达HSFA1d的转基因植株对内质网胁迫诱导剂衣霉素(TM)具有一定程度的抗性.统计显示,在TM板上生长的转基因植株出真叶率明显提高.亚细胞定位显示,HSFA1d在正常条件下定位于细胞质中,当受到内质网胁迫时,HSFA1d从细胞质转移到细胞核中.HSFA1d可以调控UPR下游基因的表达.这些结果表明,经典的热激反应相关热激转录因子HSFA1d也参与了植物的内质网未折叠蛋白应答过程.     

未折叠蛋白响应的激活机制

未折叠蛋白在内质网（endoplasmic reticulum,ER）腔中累积造成ER应激，此时细胞启动未折叠蛋白响应（unfolded protein response,UPR）以恢复蛋白质稳态。目前已知有三种UPR感受器，即IRE1、PERK和ATF6，它们均为ER跨膜蛋白，在ER应激时被激活并启动下游UPR信号通路。虽然UPR感受器最早是在研究细胞如何应对ER应激时发现的，但它们如何感知ER应激至今未得到完满的回答。随着研究的深入，人们发现UPR的功能不仅限于维持蛋白质稳态，而UPR感受器也不是只对未折叠蛋白累积作出响应。本文对UPR的发现及其经典通路作一介绍，着重阐述目前已知的UPR感受器的激活机制，并就UPR和ER应激关系以及该领域存在的问题进行讨论。     

内质网应激下的内质网-线粒体互作

内质网(endoplasmic reticulum,ER)在蛋白质质量控制体系中占据极其重要的地位.当未折叠和错误折叠蛋白质在ER中累积,会导致所谓"ER应激",进而启动未折叠蛋白响应(unfolded protein response,UPR)以恢复蛋白质稳态.如果ER应激不能得到缓解,UPR也会启动凋亡途径,清除累...     

未折叠蛋白反应—细胞内信号传导新途径

真核细胞中,当未折叠的蛋白在内质网上增多的时候,一系列内质网居民蛋白基因的转录也随之增加,这称为未折叠蛋白反应（unfolded protein response,UPR)。在酵母细胞中未折叠蛋白的感受器是Irelp蛋白,它能检测到未折叠蛋白的聚集,并将信号传递到细胞核内,诱导UPR特异转录因子Haclp mRNA的剪接成熟。成熟的Haclp蛋白能通过与UPR元件（UPR－element)的结合诱导含有这一元件的基因转录,从而启动UPR。在UPR信号传递途径中,磷酸化的Irelp与Gcn5/Ada复合物可通过解开染色体促进Haclp活性的发挥,而Ptc2p能通过使Irelp去磷酸化而反向调节UPR。目前发现UPR与磷脂生物合成存在交叉的共同途径,人类中也存在Irelp的类似物。     

Hsp90抑制剂对未折叠蛋白反应作用的研究进展

肿瘤细胞因癌基因突变、缺氧及营养受限而高度依赖未折叠蛋白反应(unfolded protein response,UPR)。细胞通过内质网(endoplasmic reticulum,ER)膜上3个跨膜蛋白感知未折叠蛋白信号,引起未折叠蛋白反应,动态调控内质网折叠能力,一方面通过暂时减缓翻译和加快蛋白质流出减少ER蛋白质折叠负担,另一方面通过转录因子提高伴侣分子合成,增加ER折叠能力。未折叠的蛋白质长时间积聚在ER会对细胞产生毒性,引起不能缓解的ER应激状态,启动细胞凋亡程序。热休克蛋白90(heat shock protein 90,Hsp90)是一种进化保守的伴侣分子,参与了300多种新生蛋白质的折叠与成熟,其中包括UPR重要信号IRE1α(inositol-requiring enzyme 1α)。Hsp90抑制剂导致细胞产生大量未折叠蛋白质,同时直接诱导IRE1α的降解,从而破坏UPR恢复蛋白质平衡的能力,诱导UPR相关凋亡。目前,Hsp90抑制剂可有效诱导分泌型肿瘤细胞如骨髓瘤以及RAS突变肿瘤UPR途径的凋亡。     

非折叠蛋白反应——一条综合的细胞内信号通路

内质网(endoplasmic reticulum,ER)作为细胞中蛋白成熟的场所,可以很敏感的感受细胞内外环境的变化.当ER内环境改变,细胞就会激活信号应对这些改变,并且重新恢复折叠蛋白的环境.内质网的这种改变就是内质网应激(endophsmic reticulum stress,ERS),而对这种应激作出的反应就是非折叠蛋白反应[1](Unfolded Protein Response,UPR ).UPR至少引起了3种不同的信号通路,这些通路不仅调控分泌途径中大部分基因的表达,而且还广泛影响细胞的各个方面包括蛋白质、氨基酸和脂类的代谢.同时,这3务通路可以综合的调控细胞分泌器官的重塑并根据ERS重新调节细胞的生理活性.就UPR相关的感受器及其信号通路作简要的介绍.     

未折叠蛋白反应—从内质网到细胞核的细胞内信号传导

在真核细胞中,内质网（ER）中未折叠蛋白聚集时,细胞为生存便会启动未折叠蛋白反应（unfolded protein response,UPR）,这种反应首先发现于酵母中,而其保守性使人们对哺乳动物细胞的RPR有了一定的认识。近年来发现哺乳动物细胞的RPR不仅参与蛋白质合成和分泌通路的调节,还与蛋白质翻译水平下调、细胞周期停滞、细胞凋亡及内质网相关性蛋白质降解（ER-associated degradation,ERAD）等生理过程有关。     

冠状病毒感染与内质网应激研究进展

内质网（Endoplasmic reticulum,ER）是真核细胞细胞器的重要组成部分,主要负责蛋白质合成和翻译后修饰等过程,还参与调控了钙离子储存和脂类合成,具有重要生理功能。冠状病毒感染细胞后,在复制其遗传信息的同时也在合成大量病毒蛋白,造成未折叠/错误折叠蛋白堆积,进而增加内质网工作负担,诱发内质网应激（Endoplasmic reticulum stress,ERS）,激活未折叠蛋白反应（Unfolded protein response,UPR）,引起一系列信号级联反应,如诱导细胞凋亡等,进而影响病毒复制。本文就冠状病毒感染与ERS及UPR信号通路的研究进展做一综述,为新型抗冠状病毒药物的研发提供新视角。     

酿酒酵母细胞中内质网应激与未折叠蛋白反应的研究进展

内质网应激激活的未折叠蛋白反应(Unfolded protein response,UPR)途径在酿酒酵母和哺乳动物细胞中是非常保守的。内质网(Endoplasmic reticulum,ER)是蛋白质合成、折叠和修饰的细胞器,也是贮存钙的主要场所之一。酵母细胞内质网钙平衡与UPR的作用是相互的;两个MAPK途径——HOG途径和CWI途径都是细胞应答内质网应激压力时生存所必需的;重金属镉离子能够激活UPR途径,它通过激活钙离子通道Cch1/Mid1进入细胞影响钙离子的功能。本文结合最新研究进展对酿酒酵母细胞中的两个MAPK途径、镉离子和钙离子稳态与内质网应激激活的UPR途径之间相互关系进行综述。     

细胞内质网应激与糖脂代谢紊乱的机制关联

在真核细胞中,内质网是蛋白质合成、折叠、加工及其质量监控的重要场所。当内质网难以承担蛋白折叠的高负荷时则引发内质网应激(ER stress),激活细胞的未折叠蛋白响应(unfoldedprotein response,UPR)。细胞通过内质网跨膜蛋白ATF6、PERK和IRE1介导的三条极为关键的UPR信号通路,调控下游相关基因的表达,以增强内质网对蛋白折叠的处理能力。因此,UPR通路在细胞的稳态平衡中具有举足轻重的作用,而这一动态过程的调控对于维持机体的正常生理功能至关重要。近来大量研究表明,在哺乳动物中内质网应激与机体的营养感应和糖脂代谢的调控过程密切相关。在肝脏、脂肪、胰岛以及下丘脑等不同的组织器官中,内质网应激均影响代谢通路的调节机制,因此在糖脂代谢紊乱的发生发展中扮演重要的角色。综上所述,进一步深入了解内质网应激引发代谢异常的生理学机制,可以为肥胖、脂肪肝及2型糖尿病等相关代谢性疾病的防治提供新的潜在药物靶点和重要的理论线索。     

植物内质网胁迫研究进展

内质网是蛋白质折叠和蛋白质糖基化修饰的重要场所。在内质网中存在多种调控机制来确保其中的蛋白质被正确地折叠、修饰和组装,以维持内质网稳态,这对于细胞正常的生理活动十分重要。然而,多种物理、化学因素均可使内质网稳态失衡,即在应激条件下,错误折叠和未折叠蛋白质的大量积累将导致内质网胁迫(endoplasmic reticulum stress, ERS),进而会引起未折叠蛋白质响应(unfolded protein response, UPR),极端情况下还会启动细胞程序性死亡(program cell death, PCD)。目前,植物内质网胁迫方面的研究较酵母和动物滞后,因此,从内质网质量控制系统和未折叠蛋白质响应2个方面对植物内质网胁迫现有研究进行了综述,以期为进一步理解内质网胁迫与植物逆境胁迫的关系提供参考。     

FAD-linked presenilin-1 mutants impede translation regulation under ER stress

FAD mutations in presenilin-1 (PS1) cause attenuation of the induction of the endoplasmic reticulum (ER)-resident chaperone GRP78/BiP under ER stress, due to disturbed function of IRE1, the sensor for accumulation of unfolded protein in the ER lumen. PERK, an ER-resident transmembrane protein kinase, is also a sensor for the unfolded protein response (UPR), causing phosphorylation of eukaryotic initiation factor 2alpha (eIF2alpha) to inhibit translation initiation. Here, we report that the FAD mutant PS1 disturbs the UPR by attenuating both the activation of PERK and the phosphorylation of eIF2alpha. Consistent with the results of a disturbed UPR, inhibition of protein synthesis under ER stress was impaired in cells expressing PS1 mutants. These results suggest that mutant PS1 impedes general translational attenuation regulated by PERK and eIF2alpha, resulting in an increased load of newly synthesized proteins into the ER and subsequently increasing vulnerability to ER stress.     

BiP Binding to the ER-Stress Sensor Ire1 Tunes the Homeostatic Behavior of the Unfolded Protein Response

The unfolded protein response (UPR) is an intracellular signaling pathway that counteracts variable stresses that impair protein folding in the endoplasmic reticulum (ER). As such, the UPR is thought to be a homeostat that finely tunes ER protein folding capacity and ER abundance according to need. The mechanism by which the ER stress sensor Ire1 is activated by unfolded proteins and the role that the ER chaperone protein BiP plays in Ire1 regulation have remained unclear. Here we show that the UPR matches its output to the magnitude of the stress by regulating the duration of Ire1 signaling. BiP binding to Ire1 serves to desensitize Ire1 to low levels of stress and promotes its deactivation when favorable folding conditions are restored to the ER. We propose that, mechanistically, BiP achieves these functions by sequestering inactive Ire1 molecules, thereby providing a barrier to oligomerization and activation, and a stabilizing interaction that facilitates de-oligomerization and deactivation. Thus BiP binding to or release from Ire1 is not instrumental for switching the UPR on and off as previously posed. By contrast, BiP provides a buffer for inactive Ire1 molecules that ensures an appropriate response to restore protein folding homeostasis to the ER by modulating the sensitivity and dynamics of Ire1 activity.     

BiP Availability Distinguishes States of Homeostasis and Stress in the Endoplasmic Reticulum of Living Cells

Accumulation of misfolded secretory proteins causes cellular stress and induces the endoplasmic reticulum (ER) stress pathway, the unfolded protein response (UPR). Although the UPR has been extensively studied, little is known about the molecular changes that distinguish the homeostatic and stressed ER. The increase in levels of misfolded proteins and formation of complexes with chaperones during ER stress are predicted to further crowd the already crowded ER lumen. Surprisingly, using live cell fluorescence microscopy and an inert ER reporter, we find the crowdedness of stressed ER, treated acutely with tunicamycin or DTT, either is comparable to homeostasis or significantly decreases in multiple cell types. In contrast, photobleaching experiments revealed a GFP-tagged variant of the ER chaperone BiP rapidly undergoes a reversible quantitative decrease in diffusion as misfolded proteins accumulate. BiP mobility is sensitive to exceptionally low levels of misfolded protein stressors and can detect intermediate states of BiP availability. Decreased BiP availability temporally correlates with UPR markers, but restoration of BiP availability correlates less well. Thus, BiP availability represents a novel and powerful tool for reporting global secretory protein misfolding levels and investigating the molecular events of ER stress in single cells, independent of traditional UPR markers.