初级纤毛的研究进展

初级纤毛是以中心体作为基体并突出于细胞膜表面的一种特化的细胞结构,存在于绝大多数休眠期以及已分化的哺乳动物细胞,介导多种细胞信号通路的转导,因此初级纤毛功能的异常会导致一系列人类疾病。该文主要总结了初级纤毛的结构、起始生长与解聚过程及中心体/纤毛蛋白降解途径等方面的最新研究进展,讨论了初级纤毛异常与纤毛疾病的关系,为纤毛疾病的诊断与治疗提供了参考。     

封面说明

<正>内吞循环运输是细胞中高度动态的一类生物学过程,与胞吐运输一起协同维持细胞质膜上磷脂和蛋白等大分子的稳态水平。循环运输的失调会导致信号受体和离子通道等功能膜蛋白的胞内异常积累以及质膜功能受损,诱发诸如肿瘤和代谢异常等疾病的发生。本期林珑等"细胞内     

胞外Ca2+信号——动植物中的第一信使

钙离子作为重要的胞内第二信使, 控制着许多细胞的功能, 人们对此已经研究得比较深入。然而最近发现的一些细胞表面胞外Ca²⁺探测器使我们想到是否在胞外环境中, 钙离子也具有信号分子的功能。钙离子传感器包括已经研究得比较清楚的胞外Ca²⁺敏感受体—最初从甲状旁腺分离的G-耦联蛋白受体(CaR), 另外, 还有其他受体、通道和膜蛋白也都对胞外[Ca²⁺]的变化很敏感。最近从拟南芥保卫细胞中克隆到一个胞外钙离子受体蛋白(CAS), 通过胞外钙离子的变化引起胞内钙离子信号。这些受体蛋白的克隆, 使人们确信Ca²⁺在细胞中可以发挥第一信使的功能。     

初级纤毛与Wnt信号通路相关性研究进展

初级纤毛是一类以微管为基础结构的细胞器,其来源于细胞的母中心粒,锚定在细胞膜并如“天线”般突出细胞表面。作为细胞感受器,初级纤毛从环境中接受各种信号,传导至细胞内引起细胞反应。近期的研究表明,初级纤毛对与胚胎发育密切相关的Wnt信号通路的传导起重要作用。纤毛的损害可造成Wnt信号通路的异常,并引起胚胎中多类脏器一系列的病理改变,导致初级纤毛相关疾病的发生。文章主要阐述了初级纤毛与Wnt/β-catenin、Wnt/PCP通路及初级纤毛相关疾病之间的关系,并对初级纤毛相关疾病的治疗进行了初步探讨。对初级纤毛与Wnt信号通路关系的深入研究将有助于人们对该类疾病的进一步诊断和治疗。     

G蛋白偶联受体相关分选蛋白功能特征与相关疾病研究进展

G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptors, GPCRs)作为最大的一类膜蛋白受体家族,可被多种配体激活并发挥相应的信号转导功能,参与生物体内重要的生理过程。G蛋白偶联受体相关分选蛋白(G protein-coupled receptors associated sorting proteins, GASPs)则对内吞后的GPCRs分选过程发挥着重要的作用,并介导受体进入降解或再循环途径,进而调控细胞的信号转导等过程。研究发现GASPs的功能缺陷与多种疾病相关,包括神经系统疾病、肿瘤和耳聋等。本文重点介绍了G蛋白偶联受体相关分选蛋白的功能特征及其相关信号通路,描述了GASPs功能缺陷与疾病的关联性及家族蛋白与GPCRs的相互作用、GASPs分选途径的发现、参与的信号通路及对基因转录调控,以期为GASPs相关多种疾病的治疗提供新的思路和策略。     

溶酶体离子通道蛋白在神经退行性疾病发生发展中的作用及机制研究

溶酶体离子通道蛋白异常引起溶酶体功能障碍是导致阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)和帕金森病(Parkinson’s disease,PD)等神经退行性疾病的重要因素.溶酶体离子通道蛋白调节溶酶体内离子稳态、溶酶体膜电压以及溶酶体的酸度.溶酶体离子通道蛋白的结构或功能缺陷会引起溶酶体降解功能障碍,导致神经退行性疾病的发生发展.在这篇综述中,我们总结了各种离子通道蛋白调节溶酶体功能的过程及机制,以及离子通道蛋白异常参与神经退行性疾病的过程和机制.调节离子通道蛋白改善溶酶体的功能、促进异常聚集蛋白的清除,是神经退行性疾病治疗的潜在途径.     

Arrestins家族：一类在G蛋白偶联受体的信号传导中起关键作用的蛋白质

对Arrestins家族的研究是当今生物学中信号传导研究领域的热点之一。Arrestins可以作用于G蛋白偶联受体，使受体与下游的G蛋白解偶联；并充当受体与笼形蛋白的接头，促进衣被蛋白介导的受体内吞；在受体内吞过程中，Arrestins、受体和c-Src激酶共同起始MAPK信号传导途径。本综述概括了近年来Arrestins研究的最新进展，包括其分类、主要蛋白功能结构域、基因定位和在G蛋白偶联受体信号传导中的地位与作用。     

G蛋白偶联的雌激素受体在体内的表达与功能

G蛋白偶联的雌激素受体(Gprotein-coupled estrogen receptor1,GPER)曾被命名为G蛋白偶联受体30(Gprotein-coupled receptor30,GPR30),是近年发现的一种有别于雌激素经典核受体的功能性膜性受体,该受体广泛表达于海马、下丘脑、子宫、卵巢、乳腺、骨和心血管等全身多个系统、器官和组织,在细胞内主要定位于细胞膜、内质网、线粒体和高尔基体。GPER与雌激素结合,通过激活胞外信号调节激酶(extracellular signal regulated kinase,ERK)、磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B(phosphatidyl inositol 3 kinases/phosphorylated proteinkinaseB,PI3K/AKT)、Ca2+和环磷酸腺苷(3'-5'-cyclic adenosine monophosphate,cAMP)等第二信使途径发挥快速非基因效应,在神经系统、生殖系统、运动系统和心血管系统中发挥重要的生理作用。     

G蛋白与神经细胞的跨膜信息传输

动物体中的细胞由其受体分子接收,如激素或递质等信息传递物所携带的信息后,或直接由离子通道给出反应,或通过被称为G蛋白的转传器再传送给效应器分子给出反应。已发现的G蛋白有分子量约为10万和2万的两大类。前者的资料较多,本文扼要叙述它们与受体的功能偶联,以及在神经细胞中调控效应器,特别是离子通道研究的进展。     

神经活性甾体激素的快速中枢效应

过去认为甾体激素只能由神经系统外的内分泌组织产生。甾体激素的作用原理为经典的基因作用机制。近年来的研究发现脑组织也能产生神经源性的神经甾体激素,而且神经细胞膜表面存在甾体激素结合位点。神经活性甾体激素和脑源性神经甾体激素可通过调制配基门控离子通道受体、Ｇ蛋白耦联受体产生快速中枢效应。     

胞外酸性与肿瘤的浸润转移

组织缺氧是实体瘤的一个主要特征,它引起肿瘤细胞胞外酸性环境的形成.肿瘤细胞通过质子感知的G蛋白偶联受体（G protein-coupled receptors,GPCRs）或质子感知的离子通道感知其胞外的酸性环境,并激活多条细胞内信号通路,影响细胞功能. 肿瘤最致命的方面在于其转移能力,肿瘤转移程度与肿瘤细胞迁移能力呈正相关. 因此,对胞外酸性与肿瘤细胞迁移扩散之间关系的深入研究将有助于发现更多新的抗肿瘤转移药物.本文就肿瘤酸性微环境的形成、肿瘤细胞的质子感知制、胞外酸性环境对肿瘤浸润转移的影响及如何将肿瘤pH调节应用于癌症治疗等方面的内容予以综述.     

OFD1基因在初级纤毛及其与癌症发生发展方面的研究进展

初级纤毛是由微管组成的细胞器,它负责感受细胞内环境并参与细胞间信号的转导。初级纤毛也是细胞信号整合的枢纽,是Hedgehog信号通路的关键分子,它的形成与细胞周期有关,初级纤毛的异常可以导致某些疾病的发生。研究表明人的乳腺癌和胰腺癌细胞中初级纤毛缺失,而在正常乳腺及胰腺细胞中呈激活状态,然而,初级纤毛在正常细胞和癌细胞之间的调控机制目前仍不清楚。OFD1是人类的一个致病基因,它是中心粒的末端组成成分,它负责调节中心粒的长度,同时也是初级纤毛形成所必需的基因。OFD1也定位于中心粒随体,研究表明自噬通过降解中心粒随体中的OFD1促进初级纤毛的形成,中心粒随体中OFD1基因的消除可以促进癌细胞中初级纤毛的恢复。因此,OFD1、初级纤毛和肿瘤之间存在一定联系,近期研究表明纤毛的缺失与肿瘤的细胞起源,遗传背景和肿瘤信号通路的损害关系密切,这将有助于我们对纤毛相关疾病的了解,有助于我们对包括癌症的发病和治疗方面的研究。     

G蛋白耦联受体信号转导的偏向性调控及其机制研究进展

G蛋白耦联受体(G protein-coupled receptors,GPCR)被激活后信号可以经G蛋白或β-arrestin向下游传递,并且受体被激活后,由β-arrestin和G蛋白介导的胞内信号传递存在偏向性(signal bias)。这些发现使得GPCR的信号传递体系被重新认识和定义。配体和受体结合位点的细微差异被认为是这一现象产生的关键原因。现有假说认为,不同配体诱导的受体激活态构象也有不同,并由此导致胞内C末端磷酸化位点的不同。磷酸化位点差别最终决定了下游信号传递的走向。偏向性调控现象在GPCR受体家族中并不罕见,其与细胞的许多关键生理功能的精细调控密切相关。利用偏向性调控特点,有可能在减少GPCR靶点相关性副作用的同时,保留其药理学作用,这为GPCR相关的药物开发带来全新思路。     

信号肽编码新信号:谷氨酸受体的空间结构信息

正大脑内的神经细胞之间通过微小的特化结构—突触进行信号的交流.当一个神经细胞将它编码的信号传给下级神经细胞时,它会在突触中释放化学信号谷氨酸,一种氨基酸类的神经递质.谷氨酸结合到突触后膜(下级神经细胞)上的谷氨酸受体(一种受体型的离子通道),引起细胞内外的离子电     

反义技术及其在G蛋白研究中的应用

反义技术至少包括反义寡核苷酸技术、反义RNA技术和核酶技术.在G蛋白研究中,反义技术在G蛋白受体及受体亚型研究、G蛋白转导信号特异性研究方面及对G蛋白耦联信号传导途径与其他信号传导途径之间“cross talk”认识方面的研究中,有着广泛的应用.     

初探E2F1 对基因组内跨膜信号转导基因的调控作用

目的:从基因组全局性角度研究E2F1对包括离子通道和G蛋白偶联受体在内的重要的跨膜信号转导基因的调控作用。方法:对从TRED和IUPHAR获取的E2F1靶基因数据和基因组离子通道及G蛋白偶联受体基因数据进行数据联配,获取E2F1调控的离子通道基因(ICG)和G蛋白偶联受体基因,并对调控基因进行家族富集性分析和组织特异性分析。结果:发现E2F1对7个ICG具有调控作用,且具有钾离子通道富集性,调控的离子通道基因具有心脏、脑、消化系统组织表达特异性。获得的11个受E2F1调控的G蛋白偶联受体基因家族富集性不明显,组织特异性表达不一致。结论:E2F1可能通过对钾离子通道基因的表达调控,实现对相应组织的作用机理影响,相应调控作用的紊乱也将导致心脏、脑或消化系统疾病,但难以确定E2F1对GPCR的调控作用效果。     

植物RLCK的生物学功能与信号途径研究进展

类受体胞质激酶(receptor-like cytoplasmic kinase,RLCK)是一类无胞外信号肽结构域和跨膜结构域的激酶家族。在植物中,RLCK通过磷酸化下游靶蛋白而发挥功能,主要参与了植物的生长、信号转导、非生物胁迫和生物胁迫应答等生理过程。本文着重介绍拟南芥和水稻中RLCK的分类、生物学功能及其参与的信号途径。     

初级纤毛的结构与功能及其在运动系统疾病中的研究进展

纤毛是由微管组成,存在于大部分细胞表面呈头发状结构的细胞器。根据纤毛是否运动,可以将其分为初级纤毛和动纤毛(多纤毛)。动纤毛常分布于大脑中央水管上皮、气道上皮、生殖系统的输卵管上皮组织等处。初级纤毛则分布于其余的大部分组织器官的细胞内,例如肾小管上皮细胞、各骨细胞或者软骨细胞、椎间盘细胞等。初级纤毛被认为是细胞把外界信号转导到细胞内的机械信号或者化学感受器和多种信号通路转导的中心。运动系统是由骨、软骨、关节、肌腱等组织组成,具有运动、支持、保护功能的人体主要承受力学的系统。因此,作为人体机械信号感受器的初级纤毛被认为与人体运动系统正常生理功能的维持密切相关。参与纤毛形成的基因突变可导致纤毛缺失,从而引起运动系统的多组织器官异常。同时,人们也发现在骨性关节炎、椎间盘退变、脊柱侧弯等许多常见的运动系统疾病中存在初级纤毛异常。因此,深入研究初级纤毛在运动系统组织器官生理功能维持及与疾病的关系有助于运动系统疾病的治疗。该文对初级纤毛与运动系统疾病的研究进展进行综述,指出了纤毛与运动系统疾病的最新进展及重点与难点,为运动系统疾病的发病机制研究提供理论参考。     

CRISPR/Cas9技术在水稻类受体激酶基因OsBAK1L突变体制备中的应用

植物类受体激酶在植物生长发育及响应外界环境信号刺激中具有重要作用,为了进一步研究水稻类受体激酶OsBAK1L的功能,我们利用CRISPR/Cas9技术对该基因进行定点编辑。OsBAK1L定位在细胞膜上且该基因预测编码蛋白包含三个功能结构域:胞外LRR结构域、跨膜结构域及胞内激酶域。为了进一步理解该蛋白不同结构域上的功能,我们分别在胞外LRR结构域(Target 1)和胞内激酶域(Target 2)上设计该基因定点编辑靶点。将合成的靶位点序列插入入门载体CH,然后与表达载体Cas9进行重组。重组载体通过农杆菌介导方法转入野生型水稻9522中,2个构建分别获得26棵和12棵潮霉素抗性植株。通过对转基因植株的测序分析,找到了3棵和2棵序列发生变化的杂合T_0代植株。T_0代杂合植株自交分离分别获得T_1代两靶位点处纯合子突变体,靶位点1处纯合子突变体株系缺失5个碱基,靶位点2处纯合子突变体株系插入1个碱基,均可造成该基因转录本翻译提前终止。该基因不同结构域上突变体的获得为进一步研究该基因功能提供了重要且稳定的遗传材料。     

类受体激酶——植物环境适应性的调节枢纽

“莫听穿林打叶声,何妨吟啸且徐行。”大雨滂沱,苏轼拄着竹杖穿着蓑衣寻找避雨之所……树林竹叶虽不能避雨,却也不怕大雨的击打,这全都依赖于植物进化出了一套高度精密的信号响应机制来“趋利避害”,实现对环境变化的适应。植物感受环境信号需要类受体激酶(Receptor-like kinases,RLKs)。类受体激酶是一类定位在细胞膜上的单次跨膜蛋白,包括一个感受外界信号的胞外受体结构域,一个跨膜结构域和一个胞内激酶结构域。常见的类受体激酶信号通路中,首先由胞外受体结构域感受和识别细胞外界信号,将信号传递到细胞质一侧,胞质激酶结构域与下游蛋白相互作用,并启动其生化反应(如磷酸化),最终通过细胞核-细胞质穿梭信使将信号传递到细胞核内,调控下游基因表达进行信号输出,从而实现对环境快速变化的适应。