植物生理学中"细胞信号转导"教学的探讨

<植物生理学>(潘瑞炽2004)中"细胞信号转导"部分的教学是想让学生了解细胞信号转导的4个步骤,弄清楚信号、受体及细胞信号转导的概念,理解细胞第二信使Ca2 /CaM在信号转导中的作用,了解G蛋白参与的跨膜信号转换、三磷酸肌醇和二酯酰甘油(IP3/DAG)双信号系统及信号转导中的蛋白质可逆磷酸化.     

磷酸脂酶C—γ的信号传递研究进展

信号分子磷脂酶C－γ（PLC－γ）被蛋白酪氨酸酶（PTK）激活催化水解磷脂酰肌醇4,5－二磷酸（PIP2）生成第二信使分子肌醇三磷酸（IP3）和二酰基甘油（DAG）,参与受体酪氨酸激酶（RTK）介导的细胞分列、抗原与免疫细胞受体结合引起免疫反应及卵细胞受精等过程中的信号传递。     

甜味机制的研究进展

甜味的感受细胞是味觉细胞,味觉细胞是个双极细胞,味觉受体是一类G蛋白偶联受体,根据甜味物质性质的不同,通过两种途径－－cAMP途径与IP3和DAG途径进行甜味转导。PKA,PKC,味素和转导素在甜味转导中发挥了不同的功能。     

植物PLC-DGK/PA途径介导的渗透胁迫应答反应

肌醇磷脂依赖的磷脂酶C(PLC)是经典肌醇磷脂信号系统的重要组分,它分解二磷酸磷脂酰肌醇分子(PIP2)产生双信使IP3和DAG分子。动物细胞中DAG激活蛋白激酶C(PKC)参与调节多种细胞功能。植物基因组中缺乏PKC的同源序列,DAG被二酰甘油激酶(DGK)进一步磷酸化形成磷脂酸(PA),形成新的植物特有的第二信使分子。酶蛋白PLC和DGK及其作用的底物和产物形成植物特色的信号途径,该信号途径在植物对非生物和生物胁迫的反应中发挥重要作用。该文从蛋白信号分子的表达特征和脂质信号分子的含量变化等两个方面综述了植物特色的肌醇信号途径PLC-DGK/PA在应答渗透胁迫反应中的作用。除了PLC-DG活性外,PA也可由磷脂酶D(PLD)产生。该文还对两种途径产生的PA进行了讨论。     

缺失plcg1基因引起成纤维细胞PI—3K信号上调

磷脂酶C－γ1（phospholipase C－γ1,PLC－γ1）与磷脂酰肌醇3－激酶（phosphatidylinositol-3 kinase,PI-3K）是生长因子调控细胞生长与增殖的两个重要信号中介。为探讨PLC－γ1在表皮生长因子（EGF）介导的细胞分裂信号中的代偿机制,用磷脂酶C（phospholipase C,PLC）特异性抑制剂U73122及PI－3K牧场划必抑制剂wortmannin处理剔除PLC－δ1基因plcg1(PLC-γ1^-/-）及野生型（PLC－γ1^ / )小鼠胚胎成纤维细胞,发现未经处理情况下两种细胞的克隆形成能力、细胞活力及EGF引起的DNA合成能力相似,且均可被U73122与wortmannin抑制,但与PLC－γ1^ / 细胞相比,PLC－γ1^－／－更依赖于PI－3K,而对PLC的依赖性却减小。Western印迹也表明EGF刺激后PI－3K的p85α亚单位酷氨酸磷酸化程度比野生型显著增高,PI－3K信号通路的激活出现上调,且PLC－γ1^-/-中无基近亲PLC－γ2的代偿表达。因此PLC－γ1^-/-中PLC－γ1的功能可能被PI－3K通路代偿,而PLC－γ2或其他PLC同工酶并不代偿其功能。结果表明EGF介导的信号能路的冗余性及PLC－γ1信号通路的可代偿性。     

非生物逆境胁迫下植物钙信号转导的分子机制

Ca2+作为植物细胞中最重要的第二信使, 参与植物对许多逆境信号的转导。在非生物逆境条件下, 植物细胞质内的钙离子在时间、空间及浓度上会出现特异性变化, 即诱发产生钙信号。钙信号再通过其下游的钙结合蛋白进行感受和转导, 进而在细胞内引起一系列的生物化学反应以适应或抵制各种逆境胁迫。目前在植物细胞中发现Ca2+/CDPK、Ca2+/CaM和Ca2+/CBL 3类钙信号系统, 研究表明它们与非生物逆境胁迫信号转导密切相关。本文通过从植物在非生物逆境条件下钙信号的感受、转导到产生适应性和抗性等方面, 介绍钙信号转导分子机制的一些研究进展。     

非生物逆境胁迫下植物钙信号转导的分子机制

Ca^2＋作为植物细胞中最重要的第二信使,参与植物对许多逆境信号的转导。在非生物逆境条件下,植物细胞质内的钙离子在时间、空间及浓度上会出现特异性变化,即诱发产生钙信号。钙信号再通过其下游的钙结合蛋白进行感受和转导,进而在细胞内引起一系列的生物化学反应以适应或抵制各种逆境胁迫。目前在植物细胞中发现Ca^2＋／CDPK、Ca^2＋／CaM和Ca^2＋／CBL3类钙信号系统,研究表明它们与非生物逆境胁迫信号转导密切相关。本文通过从植物在非生物逆境条件下钙信号的感受、转导到产生适应性和抗性等方面,介绍钙信号转导分子机制的一些研究进展。     

Hydrogen peroxide induces the activation of the phospholipase C-γ1 survival pathway in PC12 cells： protective role in apoptosis

It has been reported that phospholipase C-γ1 （PLC-γ1） plays an important protective role in hydrogen peroxide （H2O2）-induced pheochromocytoma （PC） 12 cells death. However, most studies have used high doses of H2O2 and the downstream targets of PLC-γ1 activation remain to be identified. The present study was designed to examine the roles of PLC-γ1 signaling pathway in the apoptosis of PC12 cells induced by low dose of H2O2, as well as the downstream factors involved in this pathway. Low-dose treatment of H2O2 resulted in PLC-γ1 tyrosine phosphorylation in a time-dependent manner and H2O2 killed the PC12 cells by inducing necrosis. In contrast, pretreatment of PCI2 cells with U73122, a specific inhibitor of PLC, markedly increased the percentage of dead cells. The mode of cell death was converted to apoptosis as determined by Hoechst/PI nuclear staining and fluorescence microscopy. Western blot analysis demonstrated that the expression of Bcl-2 protein and the activation of pro-caspase-3 were not significantly affected by low dose of H2O2 alone. However, after pretreatment with U73122, Bcl-2 protein expression was dramatically decreased and the activation of pro-caspase-3 was significantly increased. We concluded that PLC-γ1 plays an important protective role in H2O2-induced PC12 cells death. Bcl-2 and caspase-3 probably participate in the signaling pathway as downstream factors.     

PD-L1表达调控通路-治疗肿瘤潜在的新途径

癌细胞表面能表达多种免疫抑制蛋白,程序性死亡分子受体1配体(programmed death ligand-1,PD-L1)是关键蛋白之一,可与免疫细胞(如T细胞、B细胞、树突状细胞和自然杀伤性T细胞)表面的程序性死亡受体-1(programmed death ligand,PD-1)结合,激活PD-1的免疫抑制作用,通过RAS/Raf/MEK/ERK、磷脂酶C-γ(phospholipase C-γ,PLC-γ)、磷脂酰肌醇-3-激酶-蛋白激酶B(PI3K-AKT)等通路下调机体免疫细胞功能,协助癌细胞进行免疫逃逸。故近年来应用免疫检查点PD-1、PD-L1抑制剂成为治疗恶性肿瘤的新手段。研究表明,PD-L1的表达受多种信号通路、相关蛋白和转录因子的调控,故本文就PD-L1的表达调控进行综述,寻求PD-L1表达调控通路能否作为抗肿瘤治疗新的靶点。     

肌醇1,4,5-三磷酸受体与阿尔茨海默病

细胞内质网上的肌醇1,4,5-三磷酸受体(inositol 1,4,5-trisphosphate receptors, IP3Rs)是调节Ca~(2+)释放的重要离子通道。Ca~(2+)稳态是维持机体细胞生理功能的重要基础,Ca~(2+)信号参与酶激活、囊泡释放和细胞凋亡等多种细胞过程。研究表明,Ca~(2+)信号异常与阿尔茨海默病(Alzheimer's disease, AD)密切相关,神经元中钙信号异常可以导致细胞稳态失衡、突触功能丧失,甚至细胞死亡。现对IP3Rs的生物特性及其介导的Ca~(2+)释放在阿尔茨海默病发生发展过程中的作用进行综述。     

辐射诱导小鼠淋巴瘤细胞凋亡涉及NADPH氧化酶的活性

用60Coγ射线对小鼠淋巴瘤细胞3SB(p53 / )和1B1C4(p53-/-)进行照射处理。观察了辐射后细胞形态学变化,结果发现,3SB对γ射线诱导的凋亡非常敏感,而1B1C4细胞对辐射具有抗性。DNA片断化试验和藻红B染色试验的结果也证实这一点。进一步分析了凋亡信号途径上的caspase-3和p53。在3SB细胞中,检测到激活的caspase-3并发现p53的表达随辐射剂量的增加而增高。比较了两种细胞中caspase-3mRNA的表达,但未见差异。对两种细胞中的NADPH氧化酶活性的测定结果表明,凋亡的3SB细胞中的NADPH氧化酶活性增高。因此,在电离辐射诱导细胞凋亡的过程中,NADPH氧化酶参与了上游信号的转导。     

TRAF7的研究进展

TRAFs家族是一类多功能蛋白,最初是作为TNFR介导的信号通路中的转导分子而被发现的。TRAFs作为信号接头蛋白和调节分子,参与了TNFR、TLRs、NLRs和RLRs等多种受体介导的信号通路。TRAF7是最新发现的TRAF家族成员,因其保守的RING结构域,而具有E3泛素连接酶活性。此外,TRAF7还以其独特机制参与了MAP激酶、TNFR及TLR2介导的信号通路的转导,以及细胞应激、分化和凋亡等重要生理过程的调控,与乳腺癌、脑膜瘤等多种疾病的发生密切相关。结合最新研究进展对TRAF7的结构、功能及其参与的生物学过程进行综述。     

昆明山海棠对中国仓鼠V79细胞二酰基甘油含量的影响

本研究以昆明山海棠根部水抽提物(Tripterygium Hypoglaucum(Level)Hutch,THH)处理中国仓鼠V79细胞,通过检测V79细胞C-M细胞频率以及二酰基甘油(1,2-diacylgcerol,DAG)的含量测定,分析了THH诱发非整倍体与细胞醇磷酯信号通路的关系.结果指出THH能在1mg/ml、2mg/ml两个剂量上使V79细胞的DAG含量显著升高(P＜0.001),并明显的提高C-M细胞频率(P＜0.05),提示肌醇酯信号通路是介导THH诱发非整倍体的途径之一.     

TAT蛋白转导肽介导的秀丽线虫体内外源蛋白的跨膜转导研究

TAT蛋白转导肽是HIV-1病毒编码的一段富含碱性氨基酸序列的多肽,能够高效介导多种外源生物大分子通过多种膜性结构,如细胞质膜和血脑屏障等。为探索TAT蛋白转导肽介导的秀丽线虫体内外源蛋白跨膜转导作用,以EGFP为报告基因结合常规分子克隆技术构建了原核表达载体pET28b-EGFP和pET28-TAT-EGFP,继而利用诱导剂IPTG(终浓度1mmol/L)诱导表达了靶蛋白并结合荧光显微观察、SDS-PAGE和Western blot等鉴定技术获得表达靶蛋白的大肠杆菌BL21(DE3)细胞,最后将其涂布到含有Kana⁺的LB固体培养基上直接饲喂野生型N2株系线虫,利用荧光显微镜观察绿色荧光信号在线虫体内的分布。结果证明,TAT-EGFP融合蛋白较之于EGFP可高效、可溶性表达,而且通过直接饲喂秀丽线虫表达靶蛋白的大肠杆菌48小时后,TAT-EGFP荧光信号明显分布于线虫肠壁细胞,而EGFP荧光信号则分布在秀丽线虫肠腔,空载体对照组未见任何荧光信号,说明TAT蛋白转导肽能够高效介导外源蛋白在秀丽线虫体内跨膜转导。同时,通过比较空载体对照组与实验组线虫微分干涉图像,未见线虫出现明显的细胞形态变化,说明TAT蛋白转导肽介导的外源蛋白跨膜转导作用是安全的,为在秀丽线虫体内直接研究外源蛋白的功能以及进行蛋白药物的研发提供了重要参考。     

U46619双向调节系膜细胞DNA合成的研究

Mene用血清或佛波醇肉豆寇乙酸(PMA)预失活化系膜细胞的PKC,可抑制U46619所致的IP合成及细胞内Ca~(2 )的升高,提示PKC预先活化后,可对再次活化PLC-PKC的物质起负反馈抑制作用。血清中含有血液凝固时血小板释放的血小板源性生长因子(PDGF),可活化PLC及PKC,可能对U46619的作用起负反馈抑制,使U46619促增殖作用丧失。第三,TXA_2可能直接或间接刺激前列腺素(PG)E_2或PGI_2的合成,而后两者有抑制细胞增殖的作用。不论何种机制参与,U46619这种抑制作用在病理上可能有积极意义:在正常状态下,体内肾小球系膜细胞为静息状态,肾小球合成的PG及TX极少,当肾小球产生炎症时,肾小球白细胞及血小板浸润增多,合成的PG、TX及PDGF增多,这时TX的升高可能有抑制PDGF所致细胞增殖的作用。 摘要 本实验用[~3H]TdR掺入法测定TXA_2类似物U46619对大鼠系膜细胞DNA合成的调节作用,测定系膜细胞合成的DAG及1,4,5-IP_3量,用PKC抑制剂Calphostin C预处理系膜细胞,观察其对U46619促增殖作用的影响。结果表明,U46619促进生长停滞的系膜细胞的DNA合成及IP_3的生成。本文首次证实U46619也促进DAG的生成并发现PKC抑制剂可抑制U46619的促增殖作用,提示U46619使生长停滞的系膜细胞的PLC活化,促进IP及DAG生成,进而激活PKC,促进系膜细胞DNA合成     

14-3-3γ蛋白协同mTOR信号通路影响奶牛乳腺上皮细胞生理功能

14-3-3γ作为蛋白质与蛋白质之间的"桥梁蛋白",广泛参与细胞凋亡、细胞分裂、信号转导和蛋白质合成等生物体所有的重要生命活动的调节。以体外培养的荷斯坦奶牛(Vaccas)乳腺上皮细胞(dairy cow mammary gland epithelial cells,DCMECs)为模型,研究14-3-3γ对奶牛乳腺上皮细胞乳蛋白、乳脂合成的影响。瞬时和稳定转染p GCMV/IRES/EGFP/14-3-3γ即14-3-3γ过表达的奶牛乳腺上皮细胞,应用CASY细胞活力分析仪分析细胞活力的变化,测定细胞中甘油三脂(triglyceride,TG)和β-酪蛋白(β-Casein,CSN2)的合成,并且通过Western blot检测DCMECs中m TOR(mammalian target of rapamycin,m TOR)和p-m TOR的表达量,探究14-3-3γ影响奶牛乳腺上皮细胞生理功能的机制。结果显示,瞬时和稳定转染p GCMV/IRES/EGFP/14-3-3γ的奶牛乳腺上皮细胞相对正常培养的奶牛乳腺上皮细胞,细胞活力极显著增强(P0.01),CSN2和TG表达量极显著增加(P0.01),同时m TOR和p-m TOR的表达量也显著增加(P0.01)。研究结果表明14-3-3γ参与泌乳关键信号通路即m TOR信号通路,能够增强乳腺上皮细胞活力,促进奶牛乳腺上皮细胞CSN2和TG的合成,丰富了奶牛泌乳信号通路,为乳品质研究提供了新的理论依据。     

植物水分胁迫信号识别与转导

植物对水分胁迫信号作出反应,需要经过信号的识别,转导和胞间信使传递等过程,该文从胁迫感觉,第二信使系统及蛋白质可逆磷酸化等方面,介绍了植物细胞对水分胁迫（原初 ）信号和胁迫信号分子（脱落酸）识别转导的研究进展。     

P物质对培养的大鼠垂体前叶细胞IP3含量的影响

目的:探讨SP对大鼠AP培养细胞IP3水平的影响,进一步阐述SP的生物学效应机制.方法:应用液闪测定AP细胞内IP的计数率(count/min).结果:在一定时间范围内SP以时间依赖的方式增加SD大鼠AP细胞内IP3的含量.结论:兴奋AP细胞,在一定时间内生物学效应有一部分是通过IP3来完成的,在信息转导途径上为SP对生殖轴调控理论作进一步证明和补充.     

腺苷酸环化酶3缺失对小鼠主要嗅觉表皮组织内相关因子及信号通路的影响

主要嗅觉表皮(main olfactory epithelium, MOE)是哺乳动物感知气味分子的主要嗅觉器官。在MOE组织内,大多数嗅觉神经元通过cAMP信号传导通路感知气味信息。作为嗅觉cAMP信号通路的主要成员之一,腺苷酸环化酶3（adenylyl cyclase 3, ac3）基因敲除小鼠嗅觉探测功能丧失。除cAMP信号传导通路外,MOE内AC3相关因子AC2和AC4,以及肌醇1,4,5-三磷酸（inositol 1,4,5-trisphosphate,IP3）信号通路和Sonic Hedgehog（Shh）信号通路均有表达。然而,敲除ac3是否会对ac2和ac4以及IP3和Shh信号通路成员产生影响,尚不清楚。本文以AC3缺失（AC3-/-）及其野生型小鼠（AC3+/+）MOE为材料,采用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）和免疫荧光组织化学方法,发现AC3缺失后,MOE内的ac2和ac4,以及IP3信号通路中的IP3受体ip3r1及钙调蛋白calm1和calm2表达水平均明显降低。Shh信号通路中的受体patched(ptch)与smoothened(smo)、以及核转录因子gli1与gli2的表达也受到了影响。总之,AC3基因缺失不但导致小鼠MOE组织中cAMP信号通路受损,同时AC3相关因子,IP3信号通路和Shh信号通路的传导也受到抑制。本文对于阐明AC3基因敲除小鼠嗅觉丧失的原因及其嗅觉探测机制具有重要启示作用。     

磷脂酰肌醇4,5二磷酸对TRP家族离子通道的调节作用研究进展

磷脂酰肌醇4,5二磷酸(PIP2)是细胞膜中的一种磷脂类信号分子,其在细胞膜中的含量处于动态变化之中.PIP2可以被PLC(phospholipase C)分解为IP3(inositol trisphosphate)和DAG(diacylglycerol),这两者作为信号分子又可以与胞内或细胞膜上的许多蛋白质发生相互作用.最近研究发现很多种离子通道被认为和PIP2之间存在着相互作用,TRP(transient receptor potential)家族就是其中一类.有一些TRP通道需要PIP2来行使功能,而PIP2对另外一些TRP通道却起抑制作用.Ca2+经由激活的TRP通道进入细胞后反过来又可以影响到细胞膜上的PIP2水平.本文着重回顾PIP2和TRP家族的离子通道之间的研究进展情况.