囊性纤维化跨膜电导调节体:ATP结合和水解门控Cl-通道

囊性纤维化跨膜电导调节体（cystic fibrosis transmembrane conductance regulator,CFTR）是一种Cl^-通道,属于ATP结合（ATP-binding cassette,ABC）转运体超家族。CFTR功能缺陷是高加索人种中普遍存在的致死性常染色体隐性遗传疾病囊性纤维化（cystic fibrosis,CF）发生的主要原因。这种疾病患者各组织上皮细胞内Cl^-转运失调。目前,与CF相关的不同突变超过1400种。CFTR调节（regulatory,R）域负责调控,核苷酸结合域（nucleotide-binding domains,NBDs）NBD1和NBD2负责ATP结合和水解门控。近期研究发现CFFR的NBDs与其它ABC蛋白一样可以二聚化。二聚化过程中,NBD1和NBD2首-尾相连,一个NBD上的WalkerA和B模块与另一个NBD提供的标签序列（signature sequence）形成ATP结合袋（ATP-binding pockets,ABPs）ABP1和ABP2。ABPs中与ATP结合相关的氨基酸突变实验揭示,ABP1和ABP2在CFTR的ATP依赖门控中发挥不同作用。ABP2由NBD2上的WalkA和B模块与NBD1提供的标签序列形成,它与ATP结合催化通道开放,而ABP1单独与ATP结合不能促进通道开放,只能稳定通道构象。有一些CFrR突变相关疾病的特征就是门控失调,进一步深入研究CFTR的NBD1和NBD2如何通过相互作用而达到通道门控,将为药理学研究提供更多所需的机制信息,有利于为CF治疗的药物设计铺平道路。     

CFTR型氯离子通道研究进展

囊性纤维化跨膜传导调节因子（CFTR）是一种重要的氯离子通道,突变易引起囊性纤维化病变,故得名。一系列研究表明,CFTR由5个结构域组成：两个跨膜结构域形成氯离子通道;两个核苷酸结合结构域调节通道的开闭;一个调节结构域主要影响氯通道的活动。这些结构域通过协同作用共同控制了氯离子的跨膜流动,而一些突变可以影响细胞功能而导致囊性纤维化的发生。本文通过介绍CFTR基本结构、调节机制、与囊性纤维化病变的关系及针对CFTR的治疗而对CFTR型氯离子通道有一个的全面的理解。     

ABC转运蛋白结构及在植物病原真菌中的功能研究进展

ABC (ATP-binding cassette)转运蛋白是最大的膜转运蛋白超家族之一,其主要功能是利用ATP水解产生的能量将底物进行逆浓度梯度运输.所有生物体都含有大量ABC蛋白. ABC蛋白位于细胞的不同空间,如细胞膜、液泡、线粒体和过氧化物酶体.通常,ABC转运蛋白由跨膜结构域(TMD)和核苷酸结合结构域(NBD)组成,分别与底物和ATP结合.NBD执行与ATP结合和水解,是ABC转运蛋白的动力引擎,TMD识别特异性配体.大多数ABC转运蛋白最初是通过研究生物体耐药性而被发现的,包括多效耐药(PDR)和多药耐药(MDR).本文对ABC转运蛋白的结构及作用机制,以及植物病原真菌中ABC转运蛋白功能的研究进展进行综述.     

ABC转运蛋白的结构与转运机制

腺苷三磷酸结合盒转运蛋白（ATP-binding cassette transponer,ABC转运蛋白）超家族是一组跨膜蛋白,具有ATP结合区域的单向底物转运泵,以主动转运方式完成多种分子的跨膜转运.ABC转运蛋白的一个亚家族与多药抗性（multidrug resistance,MDR）有关,而多药抗性是临床肿瘤化疗中需要解决的主要问题,所以其结构与转运机制一直是研究的热点.最近几年获得了一些高分辨率的ABC转运蛋白的晶体结构,该文将根据ABC转运蛋白的结构的研究进展对其可能的转运机制进行讨论.     

核孔复合体的结构组装及其生理功能

核孔复合体(nuclear pore complex,NPC)介导了大分子物质在细胞质与细胞核之间的穿梭运动。NPC定位于核膜,形成一个疏水通道,使得蛋白质等大分子物质与转运受体结合,进行跨膜转运。这种经核孔复合体进行的跨核膜转运在细胞增殖、细胞分化以及个体发育等生命活动中发挥了重要的生理功能。     

神经酰胺转运蛋白在非囊泡转运中的作用机制

神经酰胺转运蛋白（ceramide transfer protein,CERT）是介导神经酰胺（ceramide）非囊泡转运的载体.它包括3个功能区域： PH、FFAT和START.PH和FFAT分别发挥高尔基体和内质网的靶向作用,羧基端的START主要用于与神经酰胺结合.CERT的转运受多种因素的调节,依赖于PKD和PP2Cε诱导的丝氨酸重复区域（SR）的磷酸化和去磷酸化,氧化应激刺激的CERT三聚体形成,以及PI4KⅢβ催化的高尔基体接头PI4P的生成等.CERT功能障碍会导致细胞易受氧化应激的损害.本文拟从CERT的结构、作用及其调节机制3方面进行综述,揭示CERT的研究进展.     

节肢动物ABC转运蛋白及其介导的杀虫剂抗性

腺苷三磷酸结合盒转运蛋白（ATP-binding cassette transporter),简称ABC转运蛋白（ABC transporter）,是继细胞色素P450单加氧酶、羧酸酯酶、谷胱甘肽S-转移酶之后又一类参与解毒作用的重要蛋白家族,因其在杀虫剂解毒等方面起着非常重要的作用,近年来逐渐受到广泛关注。ABC转运蛋白是一大类跨膜蛋白,其核心结构通常由4个结构域组成,包括2个高度疏水的跨膜结构域（transmembrane domains , TMD）和2个核苷酸结合域（nucleotide binding domains, NBD）。根据序列相似性和保守结构域,可以把ABC转运蛋白家族分为8个亚家族,每个亚家族的成员数及功能不同。这类蛋白在各种生物体内均有分布,其主要功能包括转运物质、信号传导、细胞表面受体及参与细胞内DNA修复,转录及调节基因的表达过程等。此外,近年来的研究表明,ABC转运蛋白的突变或过表达不仅与节肢动物对化学农药的抗药性密切相关,而且在抗Bt毒素方面也起着非常重要的作用,对转Bt作物造成严重威胁。本文综述了节肢动物ABC转运蛋白的结构,ATP水解介导的作用机制,亚家族的分类、结构及生理功能,以及由ABC转运蛋白介导的抗药性研究进展,旨在深入了解ABC转运蛋白的研究现状及其在节肢动物抗药性方面的作用,为阐明节肢动物抗药性机制提供新的理论依据,对改进农业害虫的抗性监测和治理策略也具有一定的指导意义。     

基于蛋白质剪接的BHK细胞Ser~(660)前断裂的CFTR基因转移

利用内含肽(intein)的蛋白质反式剪接技术,研究双载体真核细胞转囊性纤维化跨膜电导调节体(CFTR)基因,通过翻译后连接成为完整的功能性CFTR蛋白.应用基因重组技术,将人CFTRcDNA于剪接反应所需保守残基Ser660前断裂为N端和C端两部分,分别与split Ssp DnaB intein编码序列融合,构建到真核表达载体pEGFP-N1和pEYFP-N1.用脂质体将这对载体共转染至幼年仓鼠肾细胞(BHK),48h后Western印迹观察CFTR蛋白质的连接,并用全细胞和单通道膜片钳技术记录Cl-通道电流.基因共转染细胞可观察到明显的由蛋白质反式剪接形成的完整CFTR蛋白,膜片钳记录到较高的全细胞Cl-电流和与转野生型CFTR基因细胞相似的单Cl-通道开放活性,提示CFTR功能的恢复.内含肽可作为一种技术策略用于双载体转CFTR基因,为应用双腺相关病毒载体(AAV)转基因的囊性纤维化疾病(CF)基因治疗提供了依据.     

辛伐他汀对急性肺损伤及囊性纤维化跨膜传导调节体表达的影响

目的:探讨辛伐他汀对急性肺损伤大鼠囊性纤维化跨膜传导调节体(CFTR氯离子通道)的影响及其对减轻急性肺损伤的作用。方法:40只雄性SD大鼠随机分为空白组、模型组、辛伐他汀低剂量组(20 mg/kg)、辛伐他汀中剂量组(40 mg/kg)、辛伐他汀高剂量组(80 mg/kg);气道内滴注脂多糖(10 mg/kg)制备急性肺损伤模型。进行肺湿/干重比、肺泡灌洗液蛋白检测,HE染色观察肺组织的病理变化;实时荧光定量PCR检测肺组织匀浆CFTR mRNA表达。结果:结果显示,模型组的肺湿干重比,肺泡灌洗液蛋白较空白组高(P0.05),病理示肺泡膈增厚,大量炎性细胞浸润,肺泡腔内可见红细胞及血肿,提示模型复制成功。辛伐他汀低剂量组的肺湿/干重比、肺泡灌洗液蛋白与模型组相比无明显差异,病理可见肺损伤较重,与模型组相比无改善;CFTR mRNA表达与模型组相比稍高但无明显差异(P0.05)。辛伐他汀中高剂量组中肺湿/干重比、肺泡灌洗液蛋白与模型组相比有所降低,肺组织CFTRmRNA表达较模型组明显增加(P0.05),但中高剂量组之间无明显差异(P0.05);病理可见肺泡膈增厚,极少见炎性细胞浸润及透明膜,肺泡腔内未见明显出血和水肿,肺损伤程度较模型组减轻。结论:中高剂量的辛伐他汀(40 mg/kg)对急性肺损伤有一定保护作用,并上调CFTR的表达。     

囊性纤维化:太多NaCl,太少HCO3-

胰腺囊性纤维化（cystic fibrosis,CF）是一种单基因缺陷导致的致死性遗传疾病,在高加索人种中广泛分布。这种疾病在其它人种的发生率非常低,但据报道大部分人种中发现有该基因的突变。本文对CF发生的分子和病理生理学基本概念进行阐述。首先,阐述了CF的病理学和遗传特征,其基因产物囊性纤维化跨膜电导调节体（cystic fibrosis transmembranecon-ductance regulator,CFTR）的分子结构、特征、功能和调控。其次,由于突变的主要表现是电解质转运失调,其病理学效应和机制在两个典型受累器官中得到了很好的阐明,一个是汗腺,其病理发生是由于分泌过多NaCl,另一个是胰腺,其病理发生是由于分泌太少HCO3^-。然而,CF的发病率和死亡率主要来自难治性呼吸道感染,其发生机制存在争议,我们推断可能的机制为阴离子转运失调导致CF肺部慢性感染。     

基于CFTR的胞浆内第二信使cAMP检测方法的建立*

目的: 建立一种基于CFTR可敏感检测胞浆内第二信使cAMP的检测方法。方法: 构建CFTR和YFP-H148Q/I152L真核表达载体,应用脂质体转染法构建共表达CFTR和YFP-H148Q/I152L的FRT细胞,倒置荧光显微镜观察其表达情况,流式细胞仪检测细胞纯度;荧光淬灭动力学实验验证细胞模型的有效性;荧光淬灭动力学实验验证细胞模型可筛选CFTR调节剂;放射免疫法检测加入CFTR激活剂后细胞内的cAMP浓度。结果: 倒置荧光显微镜下观察到CFTR表达在细胞膜上,YFP-H148Q/I152L表达于胞浆中;成功构建共表达CFTR和YFP-H148Q/I152L的FRT细胞模型;荧光变化斜率值与CFTR调节剂浓度成剂量依赖关系,该模型可筛选CFTR调节剂;荧光变化斜率值可反映胞浆内cAMP浓度,该模型可敏感检测胞浆内cAMP浓度。结论: 此细胞模型可以高效敏感检测胞浆内第二信使cAMP浓度,为cAMP信号相关靶点的研究提供一种简便快捷的方法。     

生物大分子的细胞核质转运

生物大分子通过细胞核孔复合体的转运是真核细胞基因复制、转录和翻译的必要环节 ,也是联系细胞核内外信号转递与参与细胞内核反应 (即细胞增殖、分化、凋亡等核反应 )调控的重要环节。本文主要介绍细胞核孔复合体结构、出入细胞核的转运过程及核转运蛋白与亲核素方面的研究进展 ,细胞核转运过程的深入研究在医药学基础和临床实践都有十分重要的意义。     

内含肽介导的氯离子通道蛋白CFTR的反式剪接

研究利用内含肽(intein)的蛋白质反式剪接功能在大肠杆菌中对囊性纤维化跨膜传导调节因子(cystic fibrosis transmembrane regulator, CFTR)的反式剪接作用.CFTR基因突变导致一种常染色体隐性遗传疾病囊性纤维化(cystic fibrosis, CF).将CFTR的cDNA于剪接反应所需的保守性氨基酸残基Ser-660前断裂为N端和C端,分别与split mini Ssp DnaB 内含肽的106个氨基酸残基的N端和48个氨基酸残基的C端编码序列融合,构建到原核表达载体pBV220 诱导表达后SDS-PAGE可见预期大小剪接形成的CFTR蛋白条带,Western印迹用CFTR特异性抗体进一步证明为剪接所产生的CFTR蛋白,表明内含肽可有效催化CFTR的反式剪接.     

拟南芥养分离子转运蛋白研究进展

养分离子的跨膜转运是细胞获取养分的重要环节,亦是植物在组织和器官水平上进行养分吸收运移的基础。文中综述了拟南芥中养分离子转运蛋白在基因克隆、序列与结构分析、功能鉴定、表达与调控方面的研究进展,其中着重讨论了这些转运蛋白在氮、磷和钾等营养元素吸收、运输、分配中的作用。     

植物体内蔗糖转运蛋白的功能和调控

蔗糖转运蛋白（sucrose transporter,SUT）负责蔗糖的跨膜运输,在韧皮部介导的源-库蔗糖运输和为库组织供应蔗糖的生理活动中起关键作用。本文介绍植物体内蔗糖转运蛋白基因家族、细胞定位与功能调节以及高等植物的蔗糖感受机制的研究进展。     

氧化磷酸化中质子的转运机制介绍和讨论

氧化磷酸化过程中电子传递和磷酸化所伴随的质子（H＋）跨线粒体内膜转运,是生物化学教学中的一个重点和难点。该文介绍参与H＋跨膜（线粒体内膜或细菌质膜）转运的复合体Ⅰ（又称为NADH-Q还原酶或NADH脱氢酶）、复合体Ⅲ（又称为细胞色素还原酶或细胞色素bc1复合体）、复合体Ⅳ（又称为细胞色素氧化酶或细胞色素c氧化酶）和复合体Ⅴ（又称为F1F0-ATP合酶）跨膜转运H＋的机制。     

Na-K-Cl协同转运蛋白研究进展

Na-K-Cl协同转运蛋白是一类膜蛋白,负责转运Na、K、Cl离子进出上皮细胞与非上皮细胞。Na-K-Cl介导的转运过程是电中性的,多数情况下是1Na：1K：2C1（乌贼轴突中是2Na：1K：3C1）,其活性被布美他尼（bumetanide）和呋塞米（furosemide）所抑制。迄今为止,Na-K-Cl协同转运蛋白被鉴定出来两个同源异构体：NKCCl和NKCC2。NKCCl存在于多个组织中,合有NKCCl的上皮大多数属于分泌上皮,而且会有Na-K-Cl协同转运蛋白位于基底膜外侧;NKCC2只存在于肾脏,位于上皮细胞致密斑的顶膜上。Na-K-Cl协同转运蛋白的调控在不同的细胞和组织中是不同的。Na-K-Cl协同转运蛋白的活性会受激素刺激和细胞体积变化的影响;有些组织中,这种调控作用（尤其是NKCCl亚基）是通过特定的激酶使该转运蛋白自身发生氧化／硝化、磷酸化／去磷酸化来实现的;蛋白过表达在Na-K-Cl协同转运蛋白的激活中也起重要作用。     

胰管细胞HCO3-分泌:囊性纤维化跨膜电导调节体和SLC26转运体

胰管细胞以至少6倍浓度差逆向分泌HCO3^-（人体浓度约140mmol／L）。HCO3^-跨顶膜转运的可能机制包括SLC26阴离子转运体的Cl-HCO3^-交换和囊性纤维化跨膜电导调节体（cystic fibrosis transmembrane conductance regulator,cFrR）对HCO3^-的传导扩散。SLC26家族成员介导上皮顶膜Cl^--HCO3^-交换,胰管中检测到SLC26A6和SLC26A3。共表达研究揭示,鼠类slc26a6和slc26a3通过slc26的STAS结构域与CFTR的R结构域相互作用,导致活性互相增强。研究显示这些交换体是产电的：slc26a6介导1Cl^--2HCO3^-交换,slc26a3介导2Cl^--1HCO3^-交换。近期slc26a6^-／-小鼠离体胰管研究显示,slc26a6介导大部分Cl^-依赖的HCO3^-跨顶膜分泌,与slc26a6的产电性一致。然而,因为人体能分泌非常高浓度的HCO3^-,SLC26A6在胰管HCO3^-分泌中的作用并不十分清楚。SLC26A6的作用只能在与人类似能分泌约140mmol／LHCO3^-的物种,如豚鼠中研究。现有的豚鼠研究数据显示,像slc26a6介导的1Cl^--2HCO3^-交换不可能完成这种高浓度差的HCO3^-分泌。另一方面,CFTR的HCO3^-电导性可以在理论上支持HCO3^-逆向分泌。所以,在豚鼠和人胰腺HCO3^-的分泌中,CFTR可能比SLC26A6发挥更大作用。     

植物ABC和MATE转运蛋白与次生代谢物跨膜转运

植物产生大量的次生代谢物,不但对植物自身适应性具有极其重要的作用,而且有着巨大的实用价值。次生代谢物的跨膜转运是植物次生代谢工程研究的一个新兴领域。ABC（ATP-binding cassette）和MATE（multidrug and toxin extrusion）转运蛋白与生物体内多种物质的跨膜转运有关,在植物次生代谢物的运输过程中均发挥着重要作用。文章主要综述了ABC和MATE转运蛋白在植物次生代谢物跨膜转运中的研究进展。     

细胞穿透肽在肿瘤治疗中的应用

随着人类对基因组信息解读的不断深入,越来越多的生物大分子作为候选药物进入生物治疗领域。但细胞表面的脂质双层膜具有选择通透性,这种天然屏障作用在保护细胞的同时也限制了绝大多数生物大分子进入细胞内部发挥治疗效应。目前流行的入胞转运方式如电穿孔、脂质体转染等均存在对细胞的额外毒副作用,且作用范围局限于体外实验。细胞穿透肽是一类以非受体依赖方式,非经典内吞方式直接穿过细胞膜进入细胞的多肽。它们可以与多种生物活性物质连接并携带其进入细胞,这一特性为它们成为理想的药物载体提供了可能。本文对使用细胞穿透肽作为载体转运具有抗癌作用的生物大分子进入细胞的抗癌实验予以介绍。