UNC-10在致密核心囊泡分泌过程中的作用

Rim是囊泡分泌活性区中的重要组成蛋白,它与细胞分泌和突触可塑性相关．在秀丽隐感线虫中只存在一种编码Rim的基因即unc-10．我们的研究发现,在线虫中Rim的基因突变unc-10(md1117)会导致致密核心囊泡的分泌缺陷．在活体中,unc-10突变虫系的神经多肽分泌显著下降．此外,在主要分泌致密核心囊泡的ALA神经元内,钙光解释放促发的快相分泌也比野生型减少．运用全内反射荧光显微成像技术,我们观察在unc-10缺失的情况下ALA 神经元中致密核心囊泡的锚定过程,结果显示在细胞膜附近停留的囊泡数目减少,表明囊泡锚定受到阻碍．上述试验结果表明,UNC-10能够影响致密核心囊泡的分泌过程,其机制可能是影响了囊泡的锚定过程．     

钙离子信号对胰岛素分泌的调控

胰岛素的分泌及其分泌的调控是维持机体内葡萄糖平衡的重要机制,胰岛素分泌量的不足会导致非胰岛素依赖的糖尿病的发生.胰岛素包裹在致密核心大囊泡中,胰腺β细胞通过调控致密核心大囊泡的胞吐过程来调节胰岛素的分泌.胞内Ca2 浓度是影响胰岛素分泌的重要因素.胰腺β细胞主要通过质膜上的ATP敏感的钾通道、钙通道和胞内钙库的活动改变胞内Ca2 浓度,从而调控β细胞胰岛素的分泌活动.     

ESYT-2 在致密核心囊泡分泌中起到的作用

目的:研究秀丽隐杆线虫(简称线虫)中一种扩展的Synaptotagmin同源物ESYT-2在致密核心囊泡分泌过程中起到的作用。方法:以线虫为研究对象,运用线虫腔胞吸收ANF-GFP的基本原理来确定ESYT-2与分泌相关,之后又进一步使用全内反射荧光显微镜技术(TIRFM)来研究ESYT-2对致密核心囊泡的具体调控。结果:①ESYT-2功能缺失影响线虫神经细胞致密核心囊泡分泌。②ESYT-2影响致密核心囊泡分泌的栓系过程。结论:ESYT-2调控了致密核心囊泡的分泌过程。     

PC12细胞中Synaptotagmin Ⅶ 的沉默抑制了致密核心大囊泡的分泌

Syt Ⅶ, 因其具有比Syt Ⅰ和Syt Ⅸ更高的钙离子亲和力, 以及在与脂质结合后表现出更慢的解离动力学过程, 被认为在致密核心大囊泡分泌的慢速动力学过程中起着钙离子感受器的作用, 而并不参与突触囊泡的快速分泌过程. 然而迄今为止, Syt Ⅶ的亚细胞定位和其在胞内具体的生理学功能尚未完全清楚. 在本研究中, 我们首先应用全内反射荧光显微镜技术表明, 在PC12细胞中Syt Ⅶ定位于致密核心囊泡. 通过综合运用高时间分辨率的细胞膜电容测量和碳纤维微电极安培检测, 确定了单独沉默内源性的Syt Ⅶ就可以明显减少PC12细胞中钙触发的致密核心囊泡和质膜的融合和抑制了融合孔的开放, 特别是减少了致密核心大囊泡胞吐触发相的幅值, 而对于其持续成分的速率则几乎没有影响. 这些发现提示我们Syt Ⅶ在PC12细胞致密核心囊泡融合机制中作为钙感受器, 对可释放致密核心大囊泡库的形成和维持起着非常重要的作用.     

线虫荧光标记稳定表达系的建立

目的:建立稳定表达的PHluorin标记的线虫种系,为囊泡在线虫ALA神经元上分泌机制的研究提供模型。方法:采用了国际先进的线虫转基因技术,将构建的Pida-1IDA-1:PHluorin质粒通过显微注射到线虫的母代,通过筛选后得到稳定表达的种系。结果:通过DIC显微镜整体检测和全内反射荧光成像技术(Tirfm)细胞检测,蛋白表达的位置正确,通过高倍数体式显微镜确定稳定种系中阳性率高达99%。结论:建立了一个稳定表达的荧光标记线虫种系,为进一步在线虫上研究囊泡分泌提供了很好的模型。     

PC12活细胞中单个分泌囊泡的动态成像

囊泡的荧光标记和动态显微成像观察是研究蛋白质和膜转运机制的重要手段。采用EGFP hpNPY融合荧光蛋白标记PC12细胞的致密大囊泡 ,用全内反射和宽场荧光显微镜对PC12细胞进行成像研究。结果发现 :普通的宽场荧光成像模糊不清 ,难以观察到单个囊泡 ;而全内反射荧光成像则可清晰地分辨出呈现为离散荧光点的单个囊泡 ;并且进一步利用全内反射荧光成像直接观察到了活的PC12细胞中单个囊泡的转运、锚定及与细胞膜的融合过程 ,证实了囊泡的锚定过程是可逆的。     

细胞骨架系统调控分泌囊泡与质膜互作的研究进展

胞吐作用是真核生物最基本的细胞活动之一,广泛参与了有机体内的多种生理过程.Exocyst复合体介导的分泌囊泡在质膜的定向栓系以及SNARE(soluble N-ethylmaleimide-sensitive factor attachment protein receptor)蛋白介导的分泌囊泡与质膜的融合过程是胞吐...     

调控型分泌的分子机制研究进展

调控型分泌途径对于维持内分泌细胞和神经元的功能非常重要。内分泌和神经系统的细胞将神经递质、神经肽和激素等包装在分泌囊泡内,然后在受到刺激时将这些物质释放到细胞外。调控型分泌囊泡,从生成、转运到与细胞膜的融合都需要许多蛋白质的参与和调节。简要总结参与这些过程的一些重要蛋白质的研究进展。     

囊泡运输的分子细胞机制

内膜系统构成了细胞及细胞器之间的天然屏障,保证重要的生命活动在相对独立的空间内进行。细胞内膜性细胞器之间的物质(如蛋白质、脂类)的运输主要是通过囊泡完成的。囊泡运输需要货物分子、运输复合体、动力蛋白和微管等的参与以及多种分子的调节,包括出芽、锚定和融合等过程。从上世纪60年代开始,人们认识到细胞分泌的蛋白需要先进入内质网,再到高尔基体,然后分泌到其作用部位。之后,信号肽假说被提出和证明。随后的研究完善了囊泡运输的过程,包括经内质网到高尔基体的蛋白质分泌运输过程中关键的调控基因及其作用环节、蛋白质复合物SNARE(可溶性N-乙基马来酰亚胺敏感的融合蛋白附着蛋白受体)在囊泡锚定和融合中的作用机制等。在囊泡运输中的具有代表性的神经细胞突触囊泡中,触发突触囊泡融合的钙感受器(synaptotagmin)能快速准确地将钙信号传递到突触囊泡,通过与SNARE复合体等作用,实现与细胞膜融合并释放神经递质,最终完成神经信息的传递。该文从囊泡运输的研究历史回顾、已有研究成果以及未来展望等三个方面对囊泡运输分子细胞机制进行了阐述。     

CAPS在囊泡分泌过程中作用的研究进展

钙依赖的分泌激活蛋白(CAPS)是一种可以重组通透化神经内分泌细胞的分泌的蛋白.一般认为CAPS是选择性的在致密核心大囊泡的分泌过程中起作用,而不是在清亮囊泡的分泌过程中起作用.但是至今,我们并没有完全了解CAPS的作用机制,并且CAPS中各个预测的功能结构域的作用也不完全清楚.本文将对CAPS的研究进展做详尽的综述.     

可兴奋细胞胞吐胞吞的耦联机制

调节型胞吐存在于神经元、内分泌细胞和外分泌细胞等可兴奋细胞以及免疫细胞等特化细胞中,是复杂而精确调节的分泌过程。其作用广泛,与神经信号传递、激素释放、免疫反应等重要的生理活动密切相关。调节型胞吐发生后,在分秒的时间尺度上,可兴奋性细胞快速启动与胞吐发生位置密切相关的调控型胞吞,回收细胞膜脂质和囊泡的膜蛋白,迅速清除分泌位点上由于胞吐而留下的蛋白以利于下一轮的分泌,回收并填充可释放囊泡库,维持细胞膜的平衡。该文先分别介绍可兴奋细胞中胞吐和胞吞的主要模式,然后探讨了它们之间耦联的机制。     

植物Rab蛋白的分类与功能

Rab蛋白构成小G蛋白超家族中最大的1个家族,广泛存在于动物、植物和微生物中.Rab调控细胞内的囊泡形成、转运、锚定及囊泡与质膜的融合等过程,在细胞内吞和分泌途径中发挥分子开关的作用.不同生物中Rab的结构和作用机制非常保守,但Rab的分类和生理学功能存在差异.植物Rab不仅行使类似于动物或微生物同源Rab的细胞学功能,而且在植物生长发育、激素信号调节、生物或非生物胁迫应答等方面表现出功能特异性.本文结合近年的研究进展,对植物Rab的分类、结构、调节机制和功能进行了综述,并对当前植物Rab功能研究的难点和方向进行了
讨论.     

以消散场成像和单微粒跟踪技术揭示GLUT4囊泡和分泌囊泡的不同动态过程

葡萄糖转运子蛋白4(glucose transporter 4,GLUT4)在维持体内葡萄糖动态平衡的过程中起着至关重要的作用。GLUT4贮存囊泡(GLUT4 storage vesicle,GSV)和神经内分泌细胞中的分泌囊泡含有许多相同的蛋白。研究证明这些蛋白调节了分泌囊泡的胞内转运过程,但是GLUT4囊泡和分泌囊泡是否具有相同的胞内动态过程还未阐明。文章以3T3-L1纤维原细胞中的GSV和神经内分泌细胞PC12细胞中的分泌囊泡:致密核心大囊泡(large dense core vesicle,LDCV)为研究对象,使用消散场显微成像技术和单微粒跟踪技术直观观察了活体细胞内单个GSV和LDCV的三维运动轨迹。通过以适当方程拟合单个囊泡的均方位移曲线,发现两种囊泡都具有三种运动模式。定量分析显示作自由扩散运动和方向性扩散运动的GSV数量明显多于LDCV。对比GSV和LDCV的三维扩散系数,发现GSV的扩散系数中值为7.2×10-4μm2/s,而LDCV的扩散系数中值仅为1.94×10-4μm2/s。这一结果说明GSV的活动性远大于LDCV,提示GSV的胞内转运过程涉及不同的分子机制。     

Ca^2＋依赖和Ca^2＋不依赖的囊泡分泌研究进展

Ca^2＋是促发囊泡胞吐的关键调节因子。最近的研究表明,分泌囊泡和通道之间的空间距离调节囊泡分泌的过程和挂质。Ca^2＋通道开口附近形成的Ca^2＋微区和Ca^2＋钠区和囊泡快速递质释放有非常紧密的联系。SNARE蛋白和钙离子传感器synaptotagmins等在触发分泌中起调控作用。同时另有一类不依赖于Ca^2＋的囊泡分泌存在。Latrotoxin和mastoparan等可以激活这一类不依赖于Ca^2＋的信号通路,从而触发囊泡释放。本文主要从Ca^2＋对囊泡胞吐的调控作用着手,综述了Ca^2＋依赖和Ca^2＋不依赖的囊泡分泌过程和可能的调控机制。     

时间序列荧光图像中精确检测高密度快速运动多囊泡的“自校正”算法（英文）

本文提出了一种"自校正"算法,用于提高时间序列荧光图像中的多个运动目标识别的正确率(如囊泡).此算法的主要思想是构建一个由核函数叠加构成的模型,然后用这个模型去拟合无法分辨时刻的数据,通过最小二乘拟合后得到的模型与真实数据的χ~2统计残差及拟合得到的核函数的参数,来确定该时刻囊泡的数目及各囊泡的中心位置.我们在合成图像上比较加入了自校正算法和未加自校正算法的识别正确率,结果表明,加入了自检算法以后识别正确率得到了明显提高.同时,提出了一个优化的囊泡追踪流程,并应用到小鼠β细胞的囊泡荧光图像分析中.统计分析显示,加入葡萄糖刺激后,小鼠β细胞囊泡轨迹数目会增加,平均锚定时间会减少,这是由于胰岛细胞需要借助囊泡的转运和分泌来调控血糖平衡.因此我们进一步在亚细胞水平定量分析了活细胞中囊泡的活动.     

胞外分泌复合体成员Exo70

Exo70是胞外分泌复合体(exocyst)中的关键亚基,广泛存在于酵母、哺乳动物和植物中。在酵母和哺乳动物细胞的胞外分泌过程中,Exo70介导运输囊泡与目的质膜的锚定与融合过程。除此之外,在哺乳动物细胞中,Exo70还参与细胞迁移、细胞连接构建等过程,并参与调节exocyst复合体的装配。对Exo70的结构研究表明,不同物种Exo70在结构上存在一定差异,其功能的差异可能与其结构密切相关。在结构、定位及功能等方面对Exo70的研究进展进行综述,将为全面了解Exo70在细胞中的功能提供参考。     

分泌囊泡启动步骤和相关调节蛋白研究进展

囊泡启动是细胞调节性分泌中非常关键的一个步骤,囊泡启动后才具备与膜融合的能力.囊泡的启动过程需要SNARE复合体的形成和许多其它蛋白如Muncl3、RIM、CAPS等的参与,但不同类型的分泌囊泡其关键的启动因子并不相同.本文主要从分泌囊泡的启动过程和不同囊泡所特异的启动因子着手,综述了囊泡转运过程中启动步骤的最新研究进展.     

胰岛素分泌及调节的分子机制

胰岛素是机体最重要的激素之一,它调节机体的血糖稳定、促进同化代谢、调节细胞的分裂分化和生长发育.胰岛β细胞的胰岛素分泌受到营养物质、神经递质和激素的精确调控.它们的作用部位可分为改变胞内第二信使物质水平的近端调节步骤（钙依赖性）,和直接作用于胞吐分子构件的末端调节步骤（钙非依赖性）.胰岛素的胞吐过程与神经递质的释放机制类似.葡萄糖等营养物质主要通过升高胞内的ATP/ADP比率,导致ATP敏感钾通道关闭、细胞膜去极化、钙内流这一途径增加胰岛素的分泌.神经递质和部分激素通过其G蛋白偶联受体-G蛋白系统的跨膜信号转换后,影响胞内IP₃、DAG、Ca²⁺等第二信使物质水平,主要通过PKA、PKC等蛋白激酶途径,调节胰岛素的分泌.胞内单体G蛋白参与了对囊泡运输和胞吐过程的调控,G蛋白也可能直接作用于胞吐过程,在分泌过程中发挥了重要的调节作用.     

Ca2+依赖和Ca2+不依赖的囊泡分泌研究进展

Ca2 是促发囊泡胞吐的关键调节因子.最近的研究表明,分泌囊泡和通道之间的空间距离调节囊泡分泌的过程和性质.Ca2 通道开口附近形成的Ca2 微区和Ca2 钠区和囊泡快速递质释放有非常紧密的联系.SNARE蛋白和钙离子传感器synaptotagmins等在触发分泌中起调控作用.同时另有一类不依赖于Ca2 的囊泡分泌存在.Latrotoxin和mastoparan等可以激活这一类不依赖于Ca2 的信号通路,从而触发囊泡释放.本文主要从ca2 对囊泡胞吐的调控作用着手,综述了Ca2 依赖和Ca2 不依赖的囊泡分泌过程和可能的调控机制.     

树脑β－内啡肽能神经元胞体和纤维分布的研究

本文用免疫组织化学方法和免疫电镜方法对１４只树脑β－内啡肽能神经元胞体和纤维的分布及其在细胞器的定位进行了研究。结果表明，本文首次报道在Ｂｒｏｃａ斜角带观察到β－内啡肽免疫反应阳性神经元胞体，电镜观察到β－内啡肽免疫反应物质定位于大颗粒囊泡内的小颗粒上和粗面内质网上。下丘脑弓状核及其附近区域观察到β－内啡肽免疫反应阳性神经元胞体。在室周区、室旁核、第３脑室室管膜下层及室管膜上皮细胞间、内侧基底下丘脑及其外侧区、正中隆起内带和外带部可见到β－内啡肽免疫反应阳性纤维和串珠状的膨体。对β－内啡肽的释放途径及其调节因素作了探讨。