力学因素对人红细胞葡萄糖运输和阴离子交换的影响

机械应力在心血管系统的正常生理和病理中都起着重要的作用。实验中观察到当提高红细胞悬浮液的旋转速度时会导致葡萄糖跨膜输入的速率增加。改变溶液渗透压及用使细胞膜曲率变化的药物（氯丙嗪）是对红细胞作用的另二种力学因素。研究发现它们同样也能对葡萄糖和阴离子的运输有影响,根据运输速率的温度特性给出了这些力学因素作用下葡萄糖、阴离子运输时活化能的变化,活化能的减小和运输速率的增加有很好的对应关系;活化能减小使膜上运输蛋白在运输过程中的构象变化更为容易,对红细胞血影的内禀荧光淬灭测量量表明,机械应力是通过影响膜上葡萄糖运输蛋白（GLUT1）和阴离子交换蛋白（带3蛋白）物构象起作用的,当用抑制剂抑制了阴离子的运输后。观察到此时葡萄糖跨膜运输对机械应力的响应发生改变,这再次表明在红细胞膜上GLUT1和带3蛋白之间存在着信号连接。     

机械应力引起的红细胞膜上葡萄糖运输蛋白结构的改变

机械应力是一种普遍存在的刺激因子。我们以前的工作表明,机械应力能调节人红细胞膜上葡萄糖运输蛋白－ＧｌｕＴ－１的功能：ＧｌｕＴ－１介导的输入、输出葡萄糖的速率能对机械应力产生响应［１］。但到底这种功能变化的原因是来源于机械应力对ＧｌｕＴ－１的结构改变还是其它因子至今尚不清楚。为此,我们试图从ＧｌｕＴ－１内源性色氨酸的荧光变化上观测机械应力对ＧｌｕＴ－１结构的影响,并探讨其可能的机制。     

机械应力对红细胞膜上葡萄糖运输蛋白功能的调节

对旋转于通用分光光度计比色皿中的红细胞悬浮液,研究了转速和细胞所受的机械应力之间的关系。通过测定人红细胞膜上葡萄糖运输特性的变化,观测到随着机械应力的增大,膜对葡萄糖的输入显著加快,但同时葡萄糖的输出迅速减慢。对这些现象的生理学意义及可能的机制进行了讨论     

大肠杆菌机械敏感性离子通道MscS失活特性分析

[目的]细菌机械敏感性离子通道MscS能够在细菌周围环境渗透压急剧降低时,打开并释放胞内内容物,平衡内外渗透压差,使细菌存活。鉴于其广泛分布在各种细菌中,而在哺乳动物中未发现其同源体,MscS被认为是一种新型抗生素靶点。MscS一个独特的开放特征是具有失活特性,即在持续的机械刺激条件下,MscS从开放状态进入一种非离子通透的失活状态,从而避免因通道持续开放引起大量内容物流失导致细菌死亡。该研究的目的是鉴定影响MscS失活的关键氨基酸,为靶向MscS的药物设计提供思路。[方法]采用分子克隆方法制备MscS Cyto-helix(P166−I170)半胱氨酸突变体,利用巯基化合物MTSET⁺结合半胱氨酸从而对其侧链基团进行修饰,并通过低渗刺激实验,检测表达MscS半胱氨酸突变体的大肠杆菌分别在无或有MTSET⁺处理下,低渗刺激诱发通道开放后的存活率筛选显著影响通道功能的突变体。利用电生理膜片钳方法检测突变体在MTSET⁺处理前后通道失活特性的变化,结合定点突变手段进一步探讨失活机制。[结果]MTSET⁺处理导致表达半胱氨酸突变体G168C-MscS的大肠杆菌在低渗刺激后存活率极大降低;G168C- MscS在结合MTSET⁺后失去失活特性,保持持续开放,是导致细菌胞内内容物大量流失并死亡的重要原因;酪氨酸突变G168Y-MscS、亮氨酸突变G168L-MscS和赖氨酸突变G168K-MscS的失活特性与野生型WT-MscS一致,而天冬氨酸突变G168D、缬氨酸突变G168V和异亮氨酸突变G168I的失活速率显著降低,尤其是G168I-MscS失去失活特性,表明MscS 168位点是影响通道失活的关键位点,并且通道失活特性与该位点氨基酸侧链基团的大小及电荷性质相关。[结论]G168位点甘氨酸是影响MscS通道失活的关键氨基酸。     

机械应力对红细胞膜上葡萄糖运输蛋白功能的调节

对放置于通用分光光度经色皿中的红细胞悬浮液,研究了转速和细胞所受的机械应力之间的关系。通过测定人红细胞膜上葡萄 性的变化,观测到随着机械应力的增大,膜对葡萄糖的输入显著加快,但同时葡萄糖的输出迅速减慢。对这些现象的生物学意义及可能的机制进行了讨论。