未折叠蛋白反应—从内质网到细胞核的细胞内信号传导

在真核细胞中,内质网（ER）中未折叠蛋白聚集时,细胞为生存便会启动未折叠蛋白反应（unfolded protein response,UPR）,这种反应首先发现于酵母中,而其保守性使人们对哺乳动物细胞的RPR有了一定的认识。近年来发现哺乳动物细胞的RPR不仅参与蛋白质合成和分泌通路的调节,还与蛋白质翻译水平下调、细胞周期停滞、细胞凋亡及内质网相关性蛋白质降解（ER-associated degradation,ERAD）等生理过程有关。     

microRNA调控未折叠蛋白反应的研究进展

microRNA(miRNA,miR)是一类非编码小单链RNA,可转录后抑制蛋白表达。未折叠蛋白反应(unfolded protein response,UPR)是在病理因素刺激下,由于错误蛋白聚集在内质网诱导细胞核减少蛋白合成以缓解内质网压力的保护措施。本文将概述microRNA调控未折叠蛋白反应的研究进展。     

未折叠蛋白反应的信号转导

在内质网中,分泌性蛋白、跨膜蛋白和内质网驻留蛋白折叠成天然构象,经过修饰后,形成有活性的功能性蛋白质。如果蛋白质在内质网内的折叠受到抑制,造成未折叠蛋白聚集,将引起内质网应激。激活未折叠蛋白反应（unfolded protein response,UPR）,使蛋白质的生物合成减少,内质网的降解功能增强,从而降低内质网负担,维持细胞内的稳态。如果内质网应激持续存在,则可能诱发细胞凋亡。研究表明,未折叠蛋白反应能在多种肿瘤细胞中发生,并能促进肿瘤细胞的生长。本文对未折叠蛋白反应与肿瘤研究的最新进展进行综述。     

TGF—β家族信号的细胞内传导蛋白：MAD蛋白家族

ＳＭＡＤｓ是新近发现的参与ＴＧＦ－β超家族的信号在细胞内声望地的一族蛋白,包括８个成员,分别称ＳＭＡＤ１－８。ＳＭＡＤ１、２、３、５和８属于一类,它们被ＴＧＦ－β的受体或ＢＭＰ的受体激活而磷酸化,称为受体调节ＳＭＡＤ,传导下ＴＧＦ－β或ＢＭＰ的信号。ＳＭＡＤ６和７属于另一类,它们抑制制受体调节ＳＭＡＤ的信号传导。ＳＭＡＤ４是第三类,它是受体调节ＳＭＡＤ传导信号的伴侣。受体调节ＳＭＡＤ传导信号必须先     

免疫8亲和素与蛋白折叠,信号传导和免疫抑制的关系

免疫亲和素（ＣｙＰ,ＦＫＢＰ）分别是免疫抑制剂环饱素入Ａ、ＦＫ５０６和雷帕霉素的受体蛋白,对阻断Ｔ细胞信号传递,介导免疫抑制发挥重要作用。这些蛋白又具有肽基脯氨酸顺／反异构酶活性,是普遍存在于生物体内的两个蛋白家族,对蛋白质折叠、装配和运输等细胞生命过程起调节作用。     

生命,死亡,未折叠蛋白反应与细胞凋亡

发生在细胞内的未折叠蛋白反应(unfolded protein response,UPR)是对内质网中未折叠蛋白聚积的应答。轻度内质网应激引起未折叠蛋白反应,出现新蛋白合成的暂停,使内质网有时间合成更多的分子伴侣来折叠蛋白质,从而使其功能恢复正常;严重或持续的内质网应激反应将导致细胞凋亡。     

未折叠蛋白应答与疾病的关系

在Ca2 稳态平衡紊乱、葡萄糖饥饿、错误折叠蛋白质的表达、蛋白质糖基化的抑制或胆固醇合成超载等胁迫条件下,会导致内质网内积累大量的未折叠蛋白质,形成内质网应激(endoplasmic reticulum stress,ERS),对细胞产生根本性的危害。在应激条件下,内质网会产生未折叠蛋白应答(unfolded protein responseUPR),通过改变细胞的转录和翻译过程来缓解内质网应激,维持细胞功能;但是,如果细胞长时间处于UPR条件下,则会诱导细胞凋亡。     

Ras蛋白与信号传导

Ｒａｓ介导的信号传导途径是近几年研究热点之一,这是因为许多细胞受体介导的信号通路和Ｒａｓ途径相关。Ｒａｓ蛋白广泛存在生物界,在信号传导途径中起着极为重要的开关作用。ＰＴＫ、Ｒａｓ、Ｒａｆ、ＭＡＰＫＫ和ＭＡＰＫ通过复杂的蛋白与蛋白之间的相互作用以及蛋白质磷酸化,将外界信号传入细胞中从而对细胞生长产生影响。本文对Ｒａｓ介导的信号传导途径的最新研究近展进行综述。     

酿酒酵母细胞中内质网应激与未折叠蛋白反应的研究进展

内质网应激激活的未折叠蛋白反应(Unfolded protein response,UPR)途径在酿酒酵母和哺乳动物细胞中是非常保守的。内质网(Endoplasmic reticulum,ER)是蛋白质合成、折叠和修饰的细胞器,也是贮存钙的主要场所之一。酵母细胞内质网钙平衡与UPR的作用是相互的;两个MAPK途径——HOG途径和CWI途径都是细胞应答内质网应激压力时生存所必需的;重金属镉离子能够激活UPR途径,它通过激活钙离子通道Cch1/Mid1进入细胞影响钙离子的功能。本文结合最新研究进展对酿酒酵母细胞中的两个MAPK途径、镉离子和钙离子稳态与内质网应激激活的UPR途径之间相互关系进行综述。     

Unfolded protein response

In eukaryotic cells, the endoplasmic reticulum (ER) is a membrane-enclosed interconnected organelle responsible for the synthesis, folding, modification, and quality control of numerous secretory and membrane proteins. The processes of protein folding and maturation are highly assisted and scrutinized but are also sensitive to changes in ER homeostasis, such as Ca(2+) depletion, oxidative stress, hypoxia, energy deprivation, metabolic stimulation, altered glycosylation, activation of inflammation, as well as increases in protein synthesis or the expression of misfolded proteins or unassembled protein subunits. Only properly folded proteins can traffic to the Golgi apparatus, whereas those that misfold are directed to ER-associated degradation (ERAD) or to autophagy. The accumulation of unfolded/misfolded proteins in the ER activates signaling events to orchestrate adaptive cellular responses. This unfolded protein response (UPR) increases the ER protein-folding capacity, reduces global protein synthesis, and enhances ERAD of misfolded proteins.     

The unfolded protein response

The unfolded protein response (UPR) is a signal transduction network activated by inhibition of protein folding in the endoplasmic reticulum (ER). The UPR coordinates adaptive responses to this stress situation, including induction of ER resident molecular chaperone and protein foldase expression to increase the protein folding capacity of the ER, induction of phospholipid synthesis, attenuation of general translation, and upregulation of ER-associated degradation to decrease the unfolded protein load of the ER, and an antioxidant response. Upon severe or prolonged ER stress the UPR induces apoptosis to eliminate unhealthy cells from an organism or a population. In this review, I will summarize our current knowledge about signal transduction pathways involved in transducing the unfolded protein signal from the ER to the nucleus or the cytosol.     

未折叠蛋白质应答

内质网是真核细胞中蛋白质合成、折叠与分泌的重要细胞器.细胞进化出一套完整的机制来监督和帮助内质网内蛋白质的折叠与修饰.而当错误折叠的蛋白质累积时,细胞通过一系列信号转导途径,对其进行应答,包括增强蛋白质折叠能力、停滞大多数蛋白质的翻译、加速蛋白质的降解等.如果内质网功能素乱持续,细胞将最终启动凋亡程序.这些反应被统称为未折叠蛋白质应答(unfolded protein response,UPR).UPR是多个信号转导通路的总称,包括IRE1-XBP1、PERK-ATF4以及ATF6等信号途径.除了应激条件外,UPR还被用于正常生理条件下的调节,例如胆固醇合成代谢的负反馈调控.     

Unfolded state of polyalanine is a segmented polyproline II helix

Definition of the unfolded state of proteins is essential for understanding their stability and folding on biological timescales. Here, we find that under near physiological conditions the configurational ensemble of the unfolded state of the simplest protein structure, polyalanine alpha-helix, cannot be described by the commonly used Flory random coil model, in which configurational probabilities are derived from conformational preferences of individual residues. We utilize novel effectively ergodic sampling algorithms in the presence of explicit aqueous solvation, and observe water-mediated formation of polyproline II helical (P(II)) structure in the natively unfolded state of polyalanine, and its facilitation of alpha-helix formation in longer peptides. The segmented P(II) helical coil preorganizes the unfolded state ensemble for folding pathway entry by reducing the conformational space available to the diffusive search. Thus, as much as half of the folding search in polyalanine is accomplished by preorganization of the unfolded state.     

未折叠蛋白响应的激活机制

未折叠蛋白在内质网（endoplasmic reticulum,ER）腔中累积造成ER应激，此时细胞启动未折叠蛋白响应（unfolded protein response,UPR）以恢复蛋白质稳态。目前已知有三种UPR感受器，即IRE1、PERK和ATF6，它们均为ER跨膜蛋白，在ER应激时被激活并启动下游UPR信号通路。虽然UPR感受器最早是在研究细胞如何应对ER应激时发现的，但它们如何感知ER应激至今未得到完满的回答。随着研究的深入，人们发现UPR的功能不仅限于维持蛋白质稳态，而UPR感受器也不是只对未折叠蛋白累积作出响应。本文对UPR的发现及其经典通路作一介绍，着重阐述目前已知的UPR感受器的激活机制，并就UPR和ER应激关系以及该领域存在的问题进行讨论。