植物液泡膜阳离子/H+反向转运蛋白结构和功能研究进展

阳离子转运蛋白在调节细胞质阳离子浓度过程中发挥关键作用。液泡是一个储存多种离子的重要细胞器,阳离子 (Ca2+)/H+反向转运蛋白CAXs定位在液泡膜上,主要参与Ca2+向液泡的转运,也参与其他阳离子的转运。近年来,植物中分离鉴定了多个CAX基因,植物CAXs主要有4个功能域：NRR通过自抑制机制调节Ca2+转运活性,CaD和C功能域分别赋予CAXs的Ca2+和Mn2+专一性转运活性,D功能域可调节细胞质pH。拟南芥AtCAXs参与植物的生长发育和胁迫适应过程,AtCAX3主要在盐胁迫下转运Ca2+,At     

高等植物Na+ 吸收、转运及细胞内Na+ 稳态平衡研究进展

盐胁迫是影响农业生产的重要环境因素之一。本文对植物Na+吸收的机制和途径、Na+在植物体内的长距离转运以及细胞内Na+稳态平衡的研究进展进行了概述。参与植物Na+吸收与转运的蛋白和通道可能包括HKT、LCT1、AKT和NSCC等。其中, HKT是植物体内普遍存在的一类转运蛋白, 能够介导Na+的吸收, 其结构中的带电氨基酸残基对于其离子选择性有着非常明显的影响。LCT1是从小麦中发现的一类能够介导低亲和性阳离子吸收的蛋白, 然而在典型的土壤Ca2+浓度下LCT1并不能发挥吸收Na+的功能。AKT家族的成员在高盐环境下可能也参与了Na+的吸收。目前虽然还没有克隆到编码NSCC蛋白的基因, 但是NSCC作为植物吸收Na+的主要途径的观点已被广泛接受。SOS1和HKT参与了Na+在根部与植株地上部的长距离转运过程, 它们在木质部和韧皮部的Na+装载和卸载中发挥重要作用, 从而影响植物的抗盐性。另外, 由质膜Na+/H+逆向转运蛋白SOS1、蛋白激酶SOS2以及Ca2+结合蛋白SOS3组成的SOS复合体对细胞的Na+稳态具有重要的调节作用, 单子叶和双子叶植物之间的这种调节机制在结构和功能上具有保守性。SOS复合体与其它位于质膜或液泡膜上的Na+/H+逆向转运蛋白以及H+泵一起调节着细胞的Na+稳态。     

严重烧伤早期心肌线粒体Ca2+转运变化及外源性ATP的影响

细胞Ca2+稳态的维持是其生命活动正常进行的重要条件.病理条件下,细胞Ca2+稳态紊乱,将导致其功能和结构的严重损害.线粒体具有完整的Ca2+转运系统,可参与细胞Ca2+浓度的调节.我所既往研究表明,严重烧伤早期心肌细胞内Ca2+浓度升高,且分布异常.本研究探讨严重烧伤早期心肌线粒体Ca2+转运变化及外源性ATP的影响,以期阐明烧伤后心肌线粒体Ca2+超载的发生机制.     

TRPM7:一种具有离子通道和激酶活性的双功能膜蛋白

TRPM7(transient receptor potential melastatin 7)是近年来发现的一种具有离子通道和蛋白激酶双重结构的双功能蛋白.作为一种非选择性阳离子通道,其对包括Ca2+、Mg2+、K+、Na+在内的众多二价和单价阳离子有通透性;作为一种蛋白激酶其可使自身或底物磷酸化.TRPM7广泛存在于机体组织中,组成性表达于可兴奋和非可兴奋性细胞的质膜上;参与细胞内Mg2+平衡的调节、神经递质的释放、细胞的黏附和迁移等重要生理过程;并成为一些疾病如脑缺血损伤的新的治疗靶点.本文归纳近年的研究,对其结构、调控与功能进行综述.     

TRPM2:氧化应激敏感的多功能离子通道(英文)

瞬时受体电位(transient receptor potential,TRP)超家族是一组非选择性阳离子通道,分为7个亚家族。TRPM亚家族包括8个不同的成员,TRPM1~8。TRPM2广泛表达于可兴奋细胞和非兴奋性细胞,形成Ca2+通透性阳离子通道,并发挥不同的细胞功能。TRPM2通道可被ADP-核糖(ADPR)、Ca2+、H2O2以及其他活性氧(ROS)所激活。现已证明,TRPM2作为氧化应激传感器,介导了氧化应激引起的细胞内Ca2+浓度升高,并参与多种细胞的生理/病理过程。丰富的证据表明,TRPM2可作为氧化应激相关疾病的一个潜在的治疗靶点。本文对以上方面的研究进展做一综述。     

钙离子在植物抵抗非生物胁迫中的作用

钙离子(Ca2+)是植物生长发育所必需的一种大量元素,它同时作为重要信使参与调节植物对环境胁迫的抗逆过程。本文综述了钙离子相关的植物抗逆研究领域最新进展,如Ca2+调节胞内[Na+]/[K+]、调节胞内脱落酸(abscisic acid,ABA)浓度、稳定细胞壁及细胞膜、识别Ca2+/Ca2+依赖蛋白激酶系统以及起始抗逆基因转录,为后续植物细胞Ca2+在环境胁迫下的浓度、分布的实时变化等研究提供一定的基础支撑。     

质膜钙离子ATP酶

钙离子(Ca2+)是重要的第二信使,通过与效应蛋白的结合和解离,以及在不同细胞器之间的穿梭运动而精确调控细胞活动,参与多种重要生命过程。细胞内具有精确调节Ca2+时空分布的调控系统。在静息状态下,细胞内的游离Ca2+浓度约为100 nmol/L;而当细胞受到信号刺激后,胞内的Ca2+浓度可上升至1000 nmol/L甚至更高。细胞中存在多种跨膜运送Ca2+的膜蛋白,以精确调节Ca2+浓度的时空动态变化,其中,细胞质膜上的多种Ca2+通道(包括电压门控通道、受体门控通道、储存控制通道等),以及内质网/肌质网和线粒体等胞内"钙库"膜上的雷诺丁受体、三磷酸肌醇受体等膜蛋白复合物,均可提升胞内Ca2+浓度,而细胞质膜上的钠钙交换体、质膜Ca2+-ATP酶、"钙库"膜上的内质网Ca2+-ATP酶、线粒体Ca2+单向转运体等,可将Ca2+浓度降低至静息态水平。质膜钙ATP酶是向细胞外运送Ca2+的关键膜蛋白,本文将对其结构、功能及其酶活性的调控机制做一简要综述。     

植物Na+/H+逆向转运蛋白功能及调控的研究进展

Na+/H+逆向转运蛋白是一种调控Na+、H+跨膜转运的膜蛋白,对细胞内Na+的平衡和pH值的调控等活动具有重要作用。该文主要对近年来Na+/H+逆向转运蛋白功能及其调控的研究进展进行概述,着重讨论其在调控离子稳态平衡,液泡pH值大小与花色显现,以及在影响细胞,器官(叶片)发育,盐胁迫信号转导等方面的可能作用。     

胰岛β细胞Na+通道的研究进展

Na+通道存在于胰腺胰岛β细胞上;相对其它可兴奋细胞上的Na+通道,有其特殊的生理特性和功能.研究发现β细胞上的Na+通道影响了β细胞的动作电位,并可能参与胰岛素的分泌调节.但是目前对于Na+通道在β细胞上的功能还存在着很大的争议.随着新的研究技术的发展,有必要为目前对β细胞Na+通道的研究进行综述,这对于进一步研究β细胞上Na+通道的功能具有重要的指导意义.     

气道上皮细胞P2Y嘌呤受体:从离子转运到免疫功能(英文)

水盐的转运调控对呼吸道、生殖系统以及消化道等多个器官系统的整体功能都至关重要。气道上皮的液体分泌就是通过离子转运产生的渗透压所驱动的,而这种腔面方向渗透梯度的决定因素则是氯离子(Cl-)的外向转运。在各类上皮细胞中,多种经典的信号转导级联都与离子运输的调节相关,其中包括两个为人熟知的胞内信号系统:细胞内钙离子浓度([Ca2+]i)的升高,以及环核苷酸,如环腺苷酸(cAMP)合成率的升高。Cl-的分泌主要是通过开放上皮细胞顶膜面Ca2+激活或cAMP激活的Cl-通道。另外基底面Ca2+激活或cAMP激活钾离子(K+)通道的开放同样对离子跨上皮转运的调节起重要作用,会使细胞超极化从而保持顶面Cl-通道开放,并持续释放Cl-。P2Y受体表达于几乎所有极性上皮的顶膜或基底膜面,并调控分泌液体与电解质的运输。人气道上皮细胞中有多种核苷酸受体的表达。细胞外核苷酸,如UTP和ATP,都是能发动钙离子浓度升高的促分泌素。它们从气道上皮细胞释放到胞外,又以自分泌的形式作用于上皮细胞并刺激跨膜离子转运。与此同时,最新研究结果证明在支气管上皮细胞与其它免疫细胞中,P2Y受体还具有分泌炎症因子的功能。     

钙网蛋白在心肌肥大中的研究进展

钙网蛋白(calreticulin, CRT)是内质网中主要的Ca2+结合分子伴侣,具有调控细胞Ca2+稳态、蛋白质合成与修饰等作用,参与调节细胞凋亡、应激、心血管炎症反应等多种生理和病理生理过程.CRT属于心脏胚胎基因家族,通过调节心肌细胞肌原纤维形成、促进糖原分解、诱导肥大相关基因转录、调节心脏传导系统发育及心肌细胞凋亡等,在心脏发育及心肌肥大的发生、发展过程起重要作用,本文对CRT在心肌肥大中的作用及其信号转导途径予以综述.     

水稻 Ca2+/H+ 反向转运体 OsCAX3 的功能分析和亚细胞定位研究

Ca2+/H+ 反向转运体作为一类 Ca2+外向转运器,在植物的营养和信号转导中起着非常重要的作用 . 克隆了水稻 Ca2+/H+ 反向转运体基因 OsCAX3 ,序列分析表明 OsCAX3 具有 11 个跨膜区,其中在第 6 和第 7 个跨膜区之间有一个 17 个氨基酸组成的酸性基序 (acid motif) ,功能互补实验证明 OsCAX3 具有转运 Ca2+ 的功能,并且其 N 端 26 个氨基酸序列对转运 Ca2+ 具有一定的抑制作用 . RT-PCR 分析表明 OsCAX3 的表达受到外源 Ca2+ 的诱导 . 利用 PSORT prediction 进行亚细胞定位分析,和利用 OsCAX3-GFP 融合蛋白瞬时表达分析证明, OsCAX3 定位于细胞质膜 . 以上结果表明, OsCAX3 是一种定位于细胞质膜上的 Ca2+/H+ 反向转运体 .     

锰离子转运蛋白的发现及功能机制研究进展

锰是维持人体健康的必需微量元素。锰缺乏或过量均可促发系列重大疾病发生。机体或细胞锰离子的稳态维持受多个锰离子转运蛋白的调控。近年,三个关键的锰离子转运蛋白SLC39A8、SLC39A14和SLC30A10相继被发现,这些基因突变可直接导致锰代谢异常所致的人类遗传病;同时,相关基因敲除或转基因模式动物模型不仅能够模拟人类锰代谢异常的症状,而且可深入研究这些锰离子转运蛋白在器官和细胞内的功能及其分子调控机制,从而开启了锰稳态调控研究的崭新征程。此外,有研究提示二价金属转运蛋白1(DMT1)、膜铁转运蛋白(FPN)、转铁蛋白/转铁蛋白受体系统(TF/Tf R)、TMEM165、分泌型Ca2+通道1(SPCA1)及ATP13A2等膜蛋白也可能参与细胞锰离子转运,使得锰离子的稳态调控变得更为复杂。现就锰转运蛋白的发现及功能机制研究的国内外进展作系统性综述,为后续研究提供新思路。     

线粒体Ca~(2 )转运与细胞代谢调节

线粒体具有一套完整的Ca2 转运系统 ,包括两条摄取途径和三条释放途径。生理条件下 ,它们在细胞胞质与线粒体钙稳态维持以及细胞能量代谢中起重要作用 ,线粒体从胞质摄取的Ca2 可激活某些Ca2 敏感的呼吸酶和代谢过程。病理条件下 ,线粒体Ca2 转运发生紊乱 ,通过线粒体通透性转换导致细胞坏死或凋亡     

钙池操纵的Ca2+通道对炎症的调控

钙池操纵的Ca2 通道(store-operated Ca2 channels,SOC)广泛存在于细胞膜上,是非兴奋性细胞胞外钙内流的主要通道之一,参与多种生理和病理生理过程。参与炎症和免疫反应的主要细胞多为非兴奋性细胞,SOC对它们的功能维系作用日益为人们所重视。     

高等植物Na+吸收、转运及细胞内Na+稳态平衡研究进展

盐胁迫是影响农业生产的重要环境因素之一。本文对植物Na 吸收的机制和途径、Na 在植物体内的长距离转运以及细胞内Na 稳态平衡的研究进展进行了概述。参与植物Na 吸收与转运的蛋白和通道可能包括HKT、LCT1、AKT和NSCC等。其中,HKT是植物体内普遍存在的一类转运蛋白,能够介导Na 的吸收,其结构中的带电氨基酸残基对于其离子选择性有着非常明显的影响。LCT1是从小麦中发现的一类能够介导低亲和性阳离子吸收的蛋白,然而在典型的土壤Ca2 浓度下LCT1并不能发挥吸收Na 的功能。AKT家族的成员在高盐环境下可能也参与了Na 的吸收。目前虽然还没有克隆到编码NSCC蛋白的基因,但是NSCC作为植物吸收Na 的主要途径的观点已被广泛接受。SOS1和HKT参与了Na 在根部与植株地上部的长距离转运过程,它们在木质部和韧皮部的Na 装载和卸载中发挥重要作用,从而影响植物的抗盐性。另外,由质膜Na /H 逆向转运蛋白SOS1、蛋白激酶SOS2以及Ca2 结合蛋白SOS3组成的SOS复合体对细胞的Na 稳态具有重要的调节作用,单子叶和双子叶植物之间的这种调节机制在结构和功能上具有保守性。SOS复合体与其它位于质膜或液泡膜上的Na /H 逆向转运蛋白以及H 泵一起调节着细胞的Na 稳态。     

L型钙流和反向钠-钙交换在豚鼠心室肌细胞兴奋-收缩偶联中的作用

目的 :比较和探讨L型钙流 [ICa(L) ]和反向钠—钙交换 (NCX)在触发豚鼠心室肌细胞兴奋—收缩偶联中的作用。方法 :以分离的豚鼠单个心室肌细胞为对象 ,采用膜片钳和单细胞收缩测量技术 ,给予 35℃的各种含药物细胞外液快速灌流 ,同时记录ICa(L) 和细胞收缩。结果 :①在 +10mV的钳制电压 ,使用硝苯地平 (Nif) 10～ 10 0 μmol/L和Nif 30 μmol/L +Cd2 +30 μmol/L ,阻滞ICa(L) 越多 ,细胞收缩被阻滞得越多 ,呈线性相关。②在 +5 0mV的钳制电压 ,Nif 10 0 μmol/L以及Nif 30 μmol/L +Cd2 +3 0 μmol/L仅能抑制部分细胞收缩 ,但剩余的细胞收缩起始时间明显延迟 ,且能被 5mmol/LNi2 +所阻滞。③在 +10 0mV的钳制电压 ,细胞收缩起始时间较 +5 0mV明显延迟 ,且不能被Nif 10 0 μmol/L和Nif 30 μmol/L +Cd2 +30 μmol/L所阻滞。结论 :在生理条件下 ,ICa(L) 是触发心室肌细胞兴奋—收缩偶联的主要途径 ,但在膜电位 >+5 0mV时 ,反向NCX也参与兴奋—收缩偶联。     

四种生态型芦苇叶中离子分布对生境的生理适应

采用X射线微区分析技术,测定了4种生态型芦苇(Phragmites australis (CaV.) Trin. exSteud.)叶的表皮泡状细胞、叶肉细胞和叶脉维管束鞘细胞离子的含量.结果表明:沼泽芦苇的鞘细胞内,K+、Na+、Ca2+、Mg2+和Cl-分布均较叶肉细胞和泡状细胞高.沙丘芦苇的泡状细胞中Ca2+分布较叶肉细胞和鞘细胞高,而Mg2+在其叶肉细胞,以及K+、Na+和Cl-在其鞘细胞内分布均较高.在轻度盐化草甸芦苇的叶肉细胞内分布较多的Na+和Mg2+,而在鞘细胞内K+、Ca2+ 和Cl-的分布均较叶肉细胞和泡状细胞为高.重度盐化草甸芦苇的泡状细胞内Na+和Mg2+的分布较多;同样,在叶肉细胞中K+、Ca2+和Cl-的分布也较多.最后,讨论了上述各种离子在不同生态型芦苇叶内分布的状况, 以及与其环境适应的生理意义.     

双孔通道家族与钙信号调节

钙离子（Ca2+）在细胞各项生理活动中发挥着重要作用. 胞浆游离Ca2+浓度（［Ca2+］i）的变化与细胞功能、信号转导及细胞损伤和凋亡都有密切联系．研究证实,烟酸腺嘌呤二核苷磷酸(nicotinic acid adenine dinucleotide phosphate, NAADP)是一种有效的胞内Ca2+释放活化剂,但具体作用机制尚不明确．有研究表明,双孔通道家族(two pore channels,TPCs)可能与此有关．本文对TPCs的结构与功能及其生理病理等相关性的研究进展作一综述,从而为进一步研究TPCs生理功能提供依据．     

拟南芥根皮层细胞质膜内向K+通道电生理特性分析

利用膜片钳技术对模式植物拟南芥根皮层细胞原生质体的内向跨膜钾电流进行了全细胞记录,并对内向K+通道的特性进行了分析.结果表明,拟南芥根细胞质膜上的内向K+通道由超极化膜电位所激活;该通道具有较高的K+/Na+选择性,可被TEA+和Ba2+等K+通道阻断剂所抑制,而且对胞内自由Ca2+浓度变化不敏感.这为进一步利用模式植物拟南芥进行植物K+吸收机制以及植物抗盐机制的研究奠定了基础.