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。     

内质网应激诱导的自噬在肝脏疾病中的研究进展

错误/未折叠蛋白的积累可导致内质网(endoplasmic reticulum, ER)结构和功能紊乱,从而诱发内质网应激(endoplasmic reticulum stress, ERS),激活未折叠蛋白反应(unfolded protein response, UPR)。UPR作为适应性机制可恢复早期的ERS,重建ER稳态;当UPR不足以缓解ERS时,会通过UPR介导的3个跨膜蛋白(IRE1α、PERK、ATF6)诱发细胞凋亡或自噬。自噬作为ERS的另一种保护性反应,可通过降解错误折叠蛋白和清除受损细胞器来减轻ERS。另外,自噬是ERS重要的下游事件并处于凋亡的上游,ERS介导的自噬可通过调节细胞凋亡发挥促凋亡或抗凋亡双重作用。ERS与自噬间的相互作用在酒精/非酒精性脂肪肝、肝纤维化、肝癌等多种肝脏疾病中扮演着重要角色,但二者在肝病发生发展过程中的具体机制尚不明确。因此,探讨ERS与自噬通过复杂的网络通路调控肝脏疾病的机制有助于改善相关肝脏疾病,这可能成为治疗肝病的有效靶点。     

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...     

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。     

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。     

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.     

蛋白激酶R样内质网激酶信号通路在内质网应激中作用的研究进展

蛋白激酶R样内质网激酶(protein kinase R-like ER kinase,PERK)是一种位于内质网膜上的I型跨膜蛋白,属于eIF2α上游激酶家族.当发生内质网应激时,PERK被激活,通过磷酸化真核细胞起始因子2α(eukaryotic initiation factor 2α,eIF2α)抑制蛋白质合成,并活化转录活化因子4介导的细胞凋亡途径,参与细胞的整合应激反应.PERK本身的活性可以被特异性的磷酸酶去磷酸化抑制,所调控的信号途径在心力衰竭、缺血-再灌注损伤及代谢异常等病理过程中发挥重要作用.     

未折叠蛋白应答与疾病的关系

在Ca2 稳态平衡紊乱、葡萄糖饥饿、错误折叠蛋白质的表达、蛋白质糖基化的抑制或胆固醇合成超载等胁迫条件下,会导致内质网内积累大量的未折叠蛋白质,形成内质网应激(endoplasmic reticulum stress,ERS),对细胞产生根本性的危害。在应激条件下,内质网会产生未折叠蛋白应答(unfolded protein responseUPR),通过改变细胞的转录和翻译过程来缓解内质网应激,维持细胞功能;但是,如果细胞长时间处于UPR条件下,则会诱导细胞凋亡。     

6-Shogaol induces apoptosis in human hepatocellular carcinoma cells and exhibits anti-tumor activity in vivo through endoplasmic reticulum stress

6-Shogaol is an active compound isolated from Ginger (Zingiber officinale Rosc). In this work, we demonstrated that 6-shogaol induces apoptosis in human hepatocellular carcinoma cells in relation to caspase activation and endoplasmic reticulum (ER) stress signaling. Proteomic analysis revealed that ER stress was accompanied by 6-shogaol-induced apoptosis in hepatocellular carcinoma cells. 6-shogaol affected the ER stress signaling by regulating unfolded protein response (UPR) sensor PERK and its downstream target eIF2α. However, the effect on the other two UPR sensors IRE1 and ATF6 was not obvious. In prolonged ER stress, 6-shogaol inhibited the phosphorylation of eIF2α and triggered apoptosis in SMMC-7721 cells. Salubrinal, an activator of the PERK/eIF2α pathway, strikingly enhanced the phosphorylation of eIF2α in SMMC-7721 cells with no toxicity. However, combined treatment with 6-shogaol and salubrinal resulted in significantly increase of apoptosis and dephosphorylation of eIF2α. Overexpression of eIF2α prevented 6-shogaol-mediated apoptosis in SMMC-7721 cells, whereas inhibition of eIF2α by small interfering RNA markedly enhanced 6-shogaol-mediated cell death. Furthermore, 6-shogaol-mediated inhibition of tumor growth of mouse SMMC-7721 xenograft was associated with induction of apoptosis, activation of caspase-3, and inactivation of eIF2α. Altogether our results indicate that the PERK/eIF2α pathway plays an important role in 6-shogaol-mediated ER stress and apoptosis in SMMC-7721 cells in vitro and in vivo.