光感受机制研究的重要突破

光感受的分子机制的研究是神经生物学的前沿领域之一。近年来,应用片膜钳位新技术已证明,在光电换能过程中的内部信使是环鸟苷酸(cGMP),并非原来所普遍认为的钙离子。光电换能的基本过程是:在暗中,cGMP 使光感受器膜钠离子通道保持开放,从而使膜去极化;当视紫红质分子吸收光后,GTP-结合蛋白被激活,并随之激活磷酸二酯酶(PDE)。PDE 使 cGMP 水解,导致钠离子通道关闭,膜超极化。本文概述这些重要进展及其意义,并展望其前景。     

哺乳动物昼夜节律调节的神经基础——昼夜光感受器

哺乳动物昼夜光感受器为一组具有直接感光功能的特殊视网膜神经节细胞 ,其基本感光色素为黑视素 .昼夜光感受器具有直接、广谱和稳定感受昼夜光变化的功能特点 .昼夜光感受器的功能是通过导引作用 ,使下丘脑视交叉上核内的昼夜节律活动与外界明 暗周期变化同步     

昆虫气味认知的嗅觉神经结构及分子机制

大多数昆虫主要通过气味认知感知外界环境的变化,维持生命活动。探究昆虫气味认知的嗅觉系统神经结构及分子机制,对于完善气味认知神经生物学理论及利用其原理进行仿生学研究等有重要的科学意义。近年,关于昆虫气味认知科学研究有了很大的进展。本文从昆虫神经生物学的视角详细综述了近年关于昆虫气味认知的嗅觉神经结构、分子机制及气味信号的神经传导途径等方面的基本理论及最新研究成果。综述结果显示:昆虫对气味的认知是通过嗅觉神经系统的触角感器、触角叶(AL)、蕈形体(MB)等脑内多层信号处理神经结构来实现的。当外界气味分子进入触角感器内后,由感器内特定的气味识别蛋白(OBP)将气味分子运载到达嗅觉感受神经元(ORN)树突膜上的受体位点,气味分子与表达特定气味的受体(OR)结合产生电信号,并以动作电位的形式通过ORN的轴突传到脑内的触角叶。在触角叶经过嗅觉纤维球对气味信息选择性加工处理,再由投射神经元(PNs)将初步的识别和分类的气味信息传到蕈形体和外侧角(LH)等神经中枢,实现对气味的识别和认知。虽然,近年昆虫气味认知神经生物学的研究有了很大的进步,但是,我们认为目前的研究成果还不能完全阐明昆虫气味认知的神经机制,还有很多问题,例如,触角叶上众多的嗅觉纤维球是如何对嗅觉感受神经元传入的气味信息进行编码处理的?等有待进一步深入研究。为了搞清这些疑难问题,我们认为需要提高现有的实验技术水平,加强电生理学和分子神经生物学相结合的实验研究,从分子水平探究气味认知的神经机制可能是未来研究的热点。     

植物的光受体及其调控机制的研究

近年来,通过对植物的分子遗传学研究,在植物光受体及其在光形态建成中对植物生长发育的调控机制方面取得了显著进展。从光受体及基因家族的概况,包括光敏色素、隐花色素、向光素的基本结构、分子特征、基因和信号转导等,介绍了光受体在光控发育调节机制方面的研究进展情况。     

猪眼视紫红质膜液晶态结构特征

光敏色素视紫红质(Rhodopsin)是一种以生色团为辅基的色素蛋白。近年来的研究表明视紫红质分子是在脊椎动物视网膜光感受器的片层膜内或膜上,它在光-电转换机能中起着重要作用。光感受器膜类似于一般生物膜,也处于有序、多变的液晶态。在自我有序的液晶相-片层结构中,分子的长轴基本平行,形成分子层。这种表面可用于简单的有机反应,如异构化、酶的氧化、还原以及脱氢作用等。这些结构对能量的变化也很容易发生反应。因此研究视紫红质在片层膜上的液晶态结构,对进一步探索光感受器功能是有重要意义。     

线粒体CytC的释放机制及其在细胞凋亡中的作用

描述了细胞色素C(CytC)从线粒体释放的机制及其在细胞凋亡中的作用,主要阐述了细胞凋亡信号转导途径中的线粒体-CytC途径及AIF途径;CytC在细胞凋亡中的作用及介导细胞凋亡的方式。探讨了线粒体CytC的泄漏机制,对非特异性释放模式(MPTP假说和线粒体膨胀假说)、特异性释放模式(专一性通道假说)进行了阐述,最后分析了研究CytC与细胞凋亡分子机制的意义并提出细胞凋亡分子机制中一些未完全研究清楚的问题。     

光敏色素分子特性及其信号转导机制

结合生物物理、分子遗传学和细胞生物学的方法已证实,光敏色素信号转导是一个空间分布的、非线形信号传递链。尤其是最近又发现了不同种类的光敏色素分子及其它们在Pr、Pfr光转换中产生的中间体,不仅说明了光敏色素信号转导链是一个多维的信号网络,而且这也暗示着光转换中产生的中间体也直接参与了早期的信号转导。在此,综述了光敏色素分子光转换及其早期信号转导的若干新进展,讨论光敏色素原初光反应及其信号转导的机制。     

高等植物光敏色素的分子结构、生理功能和进化特征

光敏色素是植物感受外界环境变化的最重要光受体之一,对红光和远红外光非常敏感。本文综述了光敏色素的分子结构、它所包含的结构域和相应功能以及植物各主要类群中光敏色素基因家族的成员组成与进化关系;重点在分子水平上介绍了光敏色素的生理功能与作用机制。最后,基于最新的研究进展提出了将来的研究方向。     

光敏色素与光调控

生物体的新陈代谢和生长发育主要受遗传信息及环境信息的调控,遗传信息规定了个体发育的潜在模式,但它的实现在很大程度上受控于环境信息。光作为主要的环境因子,不仅提供光合作用所需的能量,而且触发植物形态变化、质体分化、新陈代谢等重要反应(统称为光形态建成)。光形态建成至少与四个不同类型光受体相关:光敏色素、蓝光受体、UV-A受体、UV-B受体,其中研究最深入的当属光敏色素。自1983年Vierstra和Quail分离到完整的光敏色素蛋白质以来,科学家相继对光敏色素的分子种类、生物合成与调控及生理机制展开了广泛深入的研究,并且取得了令人瞩目的进展。时至今日,随着新方法、新技术的应用,从光敏色素感受光刺激到基因在细胞核中表达,再到光形态建成的整个信号传递途径已逐步为人们所认识,许多与光敏色素调节有关的顺式因子及相应的DNA结合蛋白也已被确定。功能研究发现,没有哪一个反式作用因子在光调节的表达中单独起作用,可见光敏色素调控的基因表达是相当复杂的。本文拟就光敏色素分子、光敏色素基因家族、光敏色素所激活的信号传递途径及光敏色素与基因表达的关系等方面做一综述。     

高等植物光敏色素的分子结构、生理功能和进化特征

光敏色素是植物感受外界环境变化的最重要光受体之一, 对红光和远红外光非常敏感。本文综述了光敏色素的分子结构、它所包含的结构域和相应功能以及植物各主要类群中光敏色素基因家族的成员组成与进化关系; 重点在分子水平上介绍了光敏色素的生理功能与作用机制。最后, 基于最新的研究进展提出了将来的研究方向。     

蓝细菌光敏色素的分子结构、生物合成和可逆光致变色效应

蓝细菌光敏色素(CBCRs)是蓝细菌中感受光的重要光受体,能够响应从紫外光到红外光范围内的光信号,进而影响蓝细菌的光化学行为。蓝细菌光敏色素通过N-末端GAF(cGMP phosphodiesterase,adenylyl cyclase and FhlA domain)结构域中保守性半胱氨酸共价结合藻胆色素,形成具有感光生理功能的色素蛋白质。本文重点在分子水平上综述了蓝细菌光敏色素的分子结构、生物合成和可逆光致变色效应机理,并基于最新的研究进展,就蓝细菌光敏色素今后的研究方向进行了展望。     

创伤后应激障碍机制的研究进展

创伤后应激障碍(Post-traumatic stress disorder;PTSD)是一种由严重强烈的伤害事件造成的精神障碍,随着近年来社会应激事件的增多和自然灾害的发生,创伤应激障碍的发病率逐渐增高。同时为了研究对应的治疗方法,人们对创伤应激障碍的机制进行了更深入的探索,也有了新的进展。本文着重从激素、神经营养因子、免疫系统等方面来总结创伤后应激障碍发生的生物学机制。激素方面,PTSD主要与交感肾上腺髓质系统(Sympatho-adrenomedullarysystem,SAS)和下丘脑-垂体-肾上腺轴(Hypothalamicpituitary-adrenal axis,HPA)的功能异常有关;神经营养因子方面,其产生与分泌的异常增加或减少可能是PTSD产生的重要机制;免疫系统方面,PTSD可能与免疫系统相关的蛋白质、细胞的数量和功能变化有关。整合神经生物学与分子生物学、表观遗传学、蛋白质组学及分子影像学的成果将对PTSD的研究产生推动作用。     

风疹病毒诱导细胞凋亡分子机制的研究进展

风疹病毒是披膜病毒科风疹病毒属的唯一成员,能够诱导细胞发生细胞凋亡。Ras-Raf-MEK-ERK和PI3KAkt信号通路是病毒增殖与细胞生存的必要通路,在细胞凋亡过程中起着必不可少的作用。p53蛋白和TAp63蛋白能够进入细胞核与DNA特异结合,抑制Bcl-2的表达,促进Bax的表达,导致线粒体内外膜间的物质(细胞色素C等)释放,进而引起caspase级联反应,最终导致细胞凋亡。本文从风疹病毒感染的细胞系,病毒感染导致的细胞病理改变和病毒诱导的细胞凋亡信号通路及其相关因子等方面对风疹病毒诱导细胞凋亡的分子机制进行了综述。     

光受体UVR8对UV-B响应机制研究进展

来自太阳光谱中的UV-B辐射被认为是一种重要的环境信号,可以被植物感受并诱导植物调整自身生长和发育状态以适应环境。人们对植物中光敏色素、隐花色素和蓝光受体向光素的研究已非常深入,但对植物响应UV-B的机制仅在最近才取得一些突破性进展。这些研究发现,植物中存在着UV-B受体UVR8(UV Resistance Locus 8)。目前认为,UVR8二聚体感应UV-B后瞬间解聚为单体,并与E3泛素连接酶COP1(constitutively photomorphogenic 1)相互作用,从而激活UV-B响应基因的表达。该文从UVR8的发现、UVR8的结构和感受UV-B机制、UVR8二聚体重新形成以及UV-B信号传导与可见光信号传导途径间的差异等方面综述了关于UV-B受体UVR8的最新研究成果。     

光和暗对埃及蟾蜍(BUFO REGULARIS)发育中的视网膜的影响(英文)

本文研究了埃及蟾蜍(Bufo regularis Reuss)从早期幼虫到变态结束,光和暗对视网膜的影响。所观察到的对光和暗反应的变化限于色素上皮和光感受细胞。实验动物分四组:1)在亮处固定的对照(CL);2)在暗处固定的对照(CD);3)连续养在暗处的动物(DD);4)连续受光照的动物(LL)。在CD和DD组动物,黑色素颗粒在色素上皮细胞突起(PEP)中的分布限于光感受细胞顶部间之外周区(巩膜方位)。与此相反。在CL和LL组动物,大量黑色素颗粒则分散在视觉细胞外节段和椭球段间色素上皮细胞突起之向心端位置(玻璃体方位)。在这种动物,上皮细胞色素对光和暗反应发生的光机械运动出现在肢芽期以前。新变态小蟾蜍DD组眼球,与其他三组比较起来,色素上皮层相当厚并含有大的脂肪滴。在较晚期,只有DD组动物的一些杆细胞外节段呈现退化现象。其次,这一组中,由于连续缺少光照的结果,眼球之锥细胞数目有明显减少。四组动物的视网膜上也观察到锥细胞的细胞核位置略有不同。     

心肌细胞兴奋收缩耦联的分子机制

肌细胞兴奋时,动作电位通过电压门控钙通道激活肌质网钙释放,由此引发的细胞内钙离子的瞬时升高驱动细胞收缩,这个过程叫做兴奋收缩耦联．21世纪以来,随着钙成像技术和分子细胞生物学技术的联合应用,心肌兴奋收缩耦联的分子机制逐步阐明．本文结合本实验室的相关研究,系统总结该领域的前沿进展,包括钙释放通道的分子性质、电压门控钙通道激活肌质网钙释放通道的动力学过程、生理调控以及病理变化．     

黑带食蚜蝇Episyrphus balteatus De Geer的复眼结构及其调光机制

【目的】观察研究黑带食蚜蝇Episyrphus balteatus De Geer成虫复眼形态、小眼结构和不同光暗条件对小眼结构的影响,以明确其光视觉的结构基础和调光机制。【方法】利用组织切片法和扫描电镜等技术。【结果】1.复眼位于头部两侧,正面观呈半球形,占据除额颜外大部分头部。雄虫与雌虫单个复眼分别有约7 180个、7 230个小眼。各小眼面呈整齐排列的规则六边形。2.小眼由角膜及伪晶锥组成的屈光器、不同水平面分布的8个小网膜细胞及其特化形成的离散型视杆、屏蔽色素细胞和基膜等组成。小眼自远端至近端由主色素细胞和12个附属色素细胞围绕。3.随光暗条件的改变小眼内的附属色素细胞色素和基细胞细胞核沿小眼纵轴移动。光适应时,附属色素细胞色素颗粒沿小眼纵轴均匀分布,基细胞细胞核位于基膜上方。暗适应时,附属色素细胞色素颗粒向伪晶锥近端压缩,基细胞细胞核亦向远端移动,到达视杆中段。【结论】黑带食蚜蝇复眼精密的小眼排列形式和内部结构均显示了其强大的生理功能;屏蔽色素颗粒的移动是其复眼适应外界光环境变化的重要机制。本试验为进一步探究黑带食蚜蝇视觉结构和光调节机制,以及与其飞行行为间的关系提供了一定的理论基础。     

视网膜杆细胞圆盘膜的结构

眼睛的功能之一是把光刺激转换为神经脉冲信号,这一功能是由视网膜上光感受器细胞完成的。在大部分脊椎动物中,光感受器细胞分为二类:视杆细胞和视锥细胞。从形态学上看,光感受器细胞可以分为内段和外段。视杆细胞的外段呈圆柱形。在电子显微镜视野中,杆细胞外段内部,有一叠为数约从500至2,000个有规则堆积的圆盘。和其他膜一样,圆盘膜也是镶嵌有包括吸收光子的视紫红质分子等蛋白的磷脂     

衣藻有性生殖的分子机制

衣藻作为分子生物学研究的模式材料,被广泛用于植物光合作用、鞭毛组装与功能、细胞周期与节律、细胞信号传导与光感受、细胞识别等重要生物学过程的研究,而且衣藻有性生殖的分子机制与人类某些疾病的发生机制存在联系.该文对国内外近年来有关莱茵衣藻在有性生殖过程中凝集素的动态分布,包括鞭毛粘连、补充、传递、脱粘连、凝集素合成的正调节,以及与性凝集素行为有关的基因研究进展进行综述,以阐明衣藻有性生殖的分子机制,为人类的疾病研究提供参考.     

脑红蛋白在家兔视网膜中的分布

目的探讨脑红蛋白(NGB)在家兔视网膜的分布特征。方法选择健康成年家兔5只,利用免疫组织化学染色SP法,观察NGB在家兔视网膜中的分布情况。结果 NGB在家兔视网膜的视神经纤维层、节细胞层、内网状层、外网状层、光感受器内节段和色素上皮层中有强阳性表达,在视网膜的内核层有弱阳性表达,在视网膜的外核层和光感受器外节段中未见有阳性表达,内界膜、外界膜和视神经中亦发现有NGB阳性表达。家兔视网膜NGB阳性表达的细胞类型主要有节细胞、双极细胞和光感受器细胞,其中节细胞的阳性表达定位于细胞质,胞核中未见表达。结论除外核层和光感受器外节段外,NGB在家兔视网膜其它各层中均有表达,提示NGB在维持视网膜氧代谢平衡中发挥着重要作用。