信号肽与初生蛋白质的跨膜运送过程

在真核和原核细胞中,分泌蛋白与膜蛋白的氨基端常含一段称为信号肽的疏水性短肽。它的功能是引导分泌蛋白和膜蛋白在翻译过程中进入或嵌入内质网膜。本文讨论信号肽引导初生蛋白质进入内质网的分子机制,并对当前这一方面的进展情况作一综述。     

内质网膜上的转运使者——易位子相关蛋白（TRAP）

内质网膜蛋白在参与信号序列的识别、新生肽链的修饰、转运通道的形成等生理过程中发挥重要作用.易位子相关蛋白（translocon-associated protein, TRAP）是广泛存在于高等真核生物中的一种膜蛋白,其作为信号序列的受体蛋白位于内质网膜上.该蛋白能选择性地识别信号序列,并与Sec61相互作用形成一个以Sec61为核心、TRAP侧向延伸的椭圆状转运通道,从而靶向新生肽链进入内质网腔.近来研究发现,TRAP与蛋白质构象病、神经退行性疾病、肿瘤转移等疾病的发病机制有关.本文将对TRAP各个亚基的最新研究及其功能作一综述.     

线粒体内质网结构偶联介导的线粒体Ca~(2+)摄取及其与肿瘤发生关系研究进展

线粒体内质网结构偶联(mitochondria-associated endoplasmic reticulum membranes,MAMs)是线粒体外膜与内质网膜间形成的、具有稳定间距的相互作用膜结构,在介导两细胞器间的物质和信息传递中发挥关键作用。研究表明, MAMs上分布有大量Ca~(2+)转运通道及相关调控蛋白,可精细调控线粒体Ca~(2+)稳态及ATP生成、细胞凋亡等一系列重要细胞生命活动。进一步研究还发现,MAMs上富集了大量肿瘤相关分子,因此,其参与恶性肿瘤发生的作用机制迅速成为肿瘤基础研究的热点。该文围绕MAMs对线粒体Ca~(2+)摄取及肿瘤发生调控的最新研究进展予以综述,旨在为进一步理解肿瘤发病机制提供新的思路和依据。     

菌紫质的结构和功能研究进展

紫膜中具有质子泵功能的菌紫质(bR)是整合膜蛋白,它是7个α螺旋跨膜蛋白家族的基本原型.目前,具有光驱动质子泵的bR是最典型的高效离子转运蛋白之一.它很可能成为其载体转运机制在分子甚至原子水平上被阐明的第一个膜蛋白.概述了近年来对菌紫质结构,光循环和质子泵机理研究的进展.     

泛素介导的植物膜蛋白转运及其研究方法

泛素(Ub)是一类小分子多肽, 可通过赖氨酸残基与靶蛋白结合, 进而决定靶蛋白的去向。泛素分子对靶蛋白进行特异性修饰的过程称为泛素化。相较于动物和酵母细胞, 植物细胞中泛素介导的蛋白动态循环, 尤其是膜蛋白胞吞动态循环研究相对滞后。随着生物化学以及显微技术的发展, 人们对泛素介导的植物细胞膜蛋白转运有了新的认识。该文阐述了泛素及类泛素在蛋白转运中的作用, 总结了泛素化(ubiquitylation)调控膜蛋白转运的分子生物学机制和常用的研究方法, 并对今后该领域的研究进行了展望。     

内质网膜复合亚基3调控内质网应激影响人畸胎瘤细胞的存活

内质网膜蛋白复合物(endoplasmic reticulum membrane complex,EMC)在跨膜蛋白质的生物发生和膜整合中发挥重要作用.内质网膜复合亚基3 (endoplasmic reticulum membrane complex 3,EMC3)是EMC的重要组成部分,但其在生殖细胞中发挥的作用未见...     

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.     

线粒体相关内质网膜(MAM)钙转运及调节蛋白介导线粒体钙稳态

内质网和线粒体作为细胞内重要的钙池,维持细胞内钙离子稳态。近年来发现,线粒体与内质网之间存在物理偶联,称为线粒体相关内质网膜(mitchondria associated endoplasmic reticulum membrane,MAM)。最近发现,MAM中存在许多钙转运与调节蛋白,它们对内质网与线粒体之间的钙离子交流进行精密调节,维持细胞功能与生存。该文综述了国内外近年来MAM介导的钙离子信号转导的研究进展,重点阐述MAM中钙离子相关蛋白质在维持线粒体钙稳态中的作用与机制。     

甲型流感病毒蛋白和遗传物质在宿主细胞质内顺向转运过程及其机制

流感病毒的蛋白和基因组在宿主细胞内能否正确地转运到相关部位,直接影响到病毒颗粒的形态发生。流感病毒跨膜蛋白(HA、NA和M2)主要通过宿主细胞的运输膜泡实现转运,而宿主细胞的蛋白转运机器参与了这一过程。新合成的流感病毒核糖核蛋白复合物(vRNPs)出核后,通过与活化的Rab11相结合,聚集于邻近微管组织中心(MTOC)的胞内体。然后以运输小膜泡的形式,沿着MTOC的微管网络向细胞膜方向转运。跨膜蛋白和基因组在细胞质内的转运受一些宿主因子的调控,如ARHGAP21和小G蛋白Cdc42能够调节NA蛋白向细胞膜转运,Rab11协助vRNPs从MTOC向细胞膜转运。文中主要讨论新合成的流感病毒跨膜蛋白和遗传物质在宿主细胞质内的顺向转运(Anterograde transport)过程与调控。     

钙结合蛋白calreticulin

钙结合蛋白ｃａｌｒｅｔｉｃｕｌｉｎ由Ｎ、Ｐ和Ｃ三个区域的氨在酸序列组成,具有很主的钙结合容量,主要存在于内质网上;其蛋白和基因在生物进化过程中具有极高的保守性,提示它在许多细胞功能的调节中发挥重要作用;它是一种独特的内质网膜分子伴侣,参与胞内钙信号、细胞粘际及基因表达的调控。     

病毒蛋白脂酰化及其功能

脂酰化是一种重要的蛋白翻译后修饰,主要包括棕榈酰化、豆蔻酰化、异戊烯化和糖基化磷脂酰肌醇(GPI)共价结合4种方式。不同的病毒蛋白可发生不同类型的脂酰化,其生物学功能也会发生相应改变。棕榈酰化通常能增强病毒跨膜蛋白的疏水性,调节这些蛋白的胞内运输及定位,进一步影响病毒感染过程中的膜融合、病毒颗粒装配及释放等步骤。豆蔻酰化则可调控病毒蛋白表面的正电荷强度,使病毒蛋白与脂质膜的亲和力改变,如preS1豆蔻酰化加强乙型肝炎病毒(HBV)和丁型肝炎病毒(HDV)的受体识别能力及感染性,而人类免疫缺陷病毒(HIV)Nef豆蔻酰化为病毒感染及免疫应答所必需。异戊烯化能使病毒游离的蛋白与膜结合,并介导蛋白间的相互作用,如大HDV抗原(L-HDAg)异戊烯化有利于其运输至内质网膜上,与HBV表面抗原(HBsAg)及HDV RNA共同形成HDV颗粒。此外,一些病毒蛋白与GPI通过共价结合形成复合物,GPI基团可改变感染细胞的膜结构及胞质内磷脂构成,如GPI与朊蛋白(PrP)结合导致细胞型朊蛋白(PrPc)交联或羊痒疫朊蛋白(PrPsc)聚集,与朊病毒引起的海绵样病变有关。进一步了解病毒蛋白脂酰化机制,有利于设计和开发以此为靶点的特异性抗病毒新药。     

植物激素乙烯作用机制的最新进展

气体植物激素乙烯在植物生长发育及应对胁迫的防御反应中起重要调控作用．通过20多年的研究,利用模式植物拟南芥,勾画出一条自内质网膜受体至细胞核内转录因子的线性乙烯信号转导通路．本文概述了研究乙烯信号转导的方法及乙烯信号转导的基本过程;阐述了最新发现的乙烯信号从内质网膜传递到细胞核的分子机制,即原本定位于内质网膜上的EIN2蛋白其C端被剪切之后进入细胞核,然后通过抑制EBF1／2而稳定转录因子EIN3／EIL1;根据最近多个小组报道EIN3／EIL1直接调控除乙烯响应基因之外的其他生物学过程相关基因,提出了EIN3／EIL1可以作为网络节点整合多条信号通路的新观点;通过分析不同信号通路调控EIN3／EIL1的方式,发现不仅EIN3／EIL1的蛋白稳定性受到调控,而且其转录活性还受到诸如JAZ,DELLA等转录调节因子的调控．本文展望了未来乙烯信号转导通路的研究方向与研究热点．     

细胞内吞循环运输通路及其分子调控机制

内吞运输对于细胞与外界的物质信息交流至关重要,其过程涉及对胞外大分子、膜磷脂、膜蛋白内吞及分选的精细调控。在内吞运输系统中,循环运输通路负责将膜蛋白和磷脂等送回质膜,维持质膜组成的稳定,保障多种细胞生物学过程的正常进行,如营养吸收、细胞极性形成、细胞迁移、细胞分裂、突触可塑性、免疫应答、生长因子受体调控等。真核细胞中存在两大类循环运输通路,分别是网格蛋白依赖内吞货物蛋白的循环运输(CDE货物循环)和非网格蛋白依赖内吞货物蛋白的循环运输(CIE货物循环)。在体内具有重要生理功能的转铁蛋白受体TfR和低密度脂蛋白受体LDLR是CDE循环的代表性货物膜蛋白。近年,受CIE货物循环调控的重功能膜蛋白被逐步发现,如IL2受体α-亚基、主要组织相容性复合体MHC ClassⅠ、葡萄糖转运因子GLUT4等。因而,对CIE货物循环调控机制的研究越来越受到学界关注,相关研究既有重要的细胞生物学理论意义,也能为诸如Ⅱ型糖尿病和癌症等重大疾病的诊疗策略提供科学依据和潜在治疗线索。相较于CDE货物循环,学界对CIE货物循环的研究开展较晚,对其调控机制的了解也较少。为此,本文在介绍内吞循环运输通路类型及其特点的基础上,着重关注CIE循环运输调控的分子基础,对CIE货物循环研究领域的新进展、新研究体系进行了归纳和说明。     

以SecA蛋白为“动力泵”的细菌Sec蛋白转运途径

细菌细胞中,三分之一的蛋白质是在合成后被转运到细胞质外才发挥功能的.其中大多数蛋白是通过Sec途径(即分泌途径secretion pathway)进行跨膜运动的.Sec转运酶是一个多组分的蛋白质复合体,膜蛋白三聚体SecYEG及水解ATP的动力蛋白SecA构成了Sec转运酶的核心.整合膜蛋白SecD,SecF和vajC形成了一个复合体亚单位,可与SecYEG相连并稳定SecA蛋白的膜结合形式.SecB是蛋白质转运中的伴侣分子,可以和很多蛋白质前体结合.SecM是由位于secA基因上游的secM基因编码的,可调节SecA蛋白的合成量,维持细胞在不同环境条件下的正常生长.新生肽链的信号肽被高度保守的SRP特异性识别.伴侣分子SecB通过与细胞膜上的SecA二聚体特异性结合将蛋白质前体引导至Sec转运途径,起始转运过程.结合蛋白质前体的SecA与组成转运通道的SecYEG复合体具有较高的亲和性.SecA经历插入和脱离细胞内膜SecYEG通道的循环,为转运提供所需的能量,每一次循环可推动20多个氨基酸的连续跨膜运动.     

植物SAR和ISR中的乙烯信号转导网络

乙烯作为重要的信号分子在植物SAR和ISR中发挥重要作用。受病原物和其它激发子处理后,植物体内乙烯被合成,为内质网上一个His激酶类受体家族(Ⅰ型和Ⅱ型)所感知,在铜离子的转运活性下,乙烯与受体的结合使Raf-类Ser/Thr激酶CTR1失活。在CTR1的下游,EIN2、EIN3、EIN5/AIN1、EIN6、EIN7是乙烯反应的正调节子,负责乙烯信号的传导。EIN2编码功能未知的新的膜整合蛋白,而EIN5/AIN1、EIN6和EIN7尚未从分子水平上进行鉴定。定位在核内的DNA结合蛋白EIN3,直接作用于ERF1,调节乙烯反应基因的转录,激活植物防御素和病程相关蛋白基因的表达,使植物建立抗病性反应。     

易位子辅助膜蛋白插入热力学

易位子辅助膜蛋白插入内质网膜是膜蛋白质生物生成的关键过程。了解不同类分子插入生物膜的机制是预测溶质分子透膜速度的先决条件,这也是药物设计和药理学领域的关键因素。根据插入机制,可以设计插膜肽直接用于疾病治疗,或者作为载体有选择性地将药物靶向特定细胞。自从2004年第1个易位子通道蛋白（Sec）的晶体结构被解析后,近十几年来大量的实验和理论研究,都在致力于揭示Sec辅助膜蛋白插入过程的分子机制。本文总结了过去该领域的实验和分子动力学模拟研究进展,从热力学方面重点分析了造成膜蛋白插入自由能分子动力学模拟计算值,以及实验值间偏差的原因。其中,根据研究条件精确设置模拟参数、插入造成的膜变形对自由能计算有很大的影响;核糖体为新生肽插入到Sec通道过程提供了能量,核糖体与Sec的结合影响Sec侧门的开放程度和Sec通道的结构,从而降低膜插入自由能。Sec辅助膜蛋白插入是一个极其复杂的过程,但整个过程仍然符合热力学和动力学的基本原理,尽管疏水性是Sec辅助膜蛋白质插入的关键性因素,但也不能忽略动力学因素的影响。     

正常细胞、癌变细胞和侵袭性癌细胞的内质网膜系统研究

由中国医科大学宋金丹教授和中国医学科学院基础医学研究所高进教授联合申请的自然科学基金重点资助项目“正常细胞癌变细胞和侵袭性癌细胞的内质网膜系统研究”经论证已通过,参加本项目研究人员37位。细胞的内质网膜系统在内膜联系统中占有中心地位,因为研究证明许多膜结构均来源于内质网膜系统。内质网膜系统在蛋白质合成、物质运输,膜系生成,脂类代谢,糖朊分解和细胞解毒等方面均起着重要作用。内质网膜系统的研究对了解正常细胞的生理功能和癌变细胞的     

微生物有机酸转运蛋白的研究进展

转运蛋白是一类膜蛋白,可介导生物膜内外化学物质的跨膜转运及信号交换。有机酸转运蛋白在微生物有机酸代谢的跨膜转运过程中发挥重要作用,根据转运蛋白有机酸转运的方向不同可以分为摄取转运蛋白和外排转运蛋白。在微生物代谢中,有些有机酸可以作为能源直接参与体内代谢,有些是能量转换过程中的重要中间产物;摄取转运蛋白的过表达,可以促进微生物细胞获取能源物质,高效的生产目标产物;有机酸摄取转运蛋白敲除或外排转运蛋白表达,有利于底盘细胞外排更多目标产物,进而促进有机酸的生物合成。研究有机酸转运蛋白的结构和功能,有助于解析微生物细胞有机酸生物合成及利用的机制,对于提高工业微生物对有机酸的利用及生物合成具有重要作用。本文综述了微生物有机酸转运蛋白分类和结构、转运方式和转运功能等方面,重点综述了转运蛋白在有机酸生产中的应用,为工业微生物有机酸的高效生物合成及未来发展提供参考。     

猪链球菌2型89K毒力岛研究进展

高致病性猪链球菌2型的致病机制仍是未解之谜.毒力岛不仅赋予病原菌特殊的致病能力,而且在细菌的适应性进化过程中扮演重要角色.对猪链球菌2型89K毒力岛功能性基因的深入剖析有助于更全面地掌握病原菌的致病特性.综述了猪链球菌2型89K毒力岛的结构与进化过程,以及国内外对毒力岛中二元信号转导系统、Ⅳ型分泌系统、ABC转运蛋白、毒素-抗毒素系统等重要基因的研究进展,力图从基因水平为猪链球菌2型的致病机制寻找突破口.     

支架蛋白Gab2信号调控与乳腺癌

Gab2是支架蛋白Gabs家族中的重要成员.该家族蛋白通过介导膜受体与信号转运蛋白间的偶联及各信号分子间的整合参与信号传导.作为支架蛋白,Gab2可被酪氨酸激酶磷酸化激活,接受胞外多种因子刺激,招募富含SH2结构域的信号转运分子,活化下游SHP2/Ras/ERK和PI3K/AKT等一系列信号传导途径,在细胞增殖、分化、...