热激转录因子HSFA1d参与植物内质网胁迫应答

环境胁迫是全球范围内影响植物正常生长发育的重要因素之一.研究植物的抗逆机制,运用生物技术提高作物的抗逆性,不仅具有重要的科学意义,也对农业生产具有重要的促进作用.内质网是蛋白合成和加工的重要场所,当环境胁迫引起内质网中错误折叠蛋白积累时,就会引起一个保守的未折叠蛋白应答(UPR)机制,帮助细胞达到一个新的平衡状态.热激转录因子HSFA1s在植物细胞质热激反应过程中起着重要的作用.本研究证明,拟南芥HSFA1d的表达受内质网胁迫的诱导,过表达HSFA1d的转基因植株对内质网胁迫诱导剂衣霉素(TM)具有一定程度的抗性.统计显示,在TM板上生长的转基因植株出真叶率明显提高.亚细胞定位显示,HSFA1d在正常条件下定位于细胞质中,当受到内质网胁迫时,HSFA1d从细胞质转移到细胞核中.HSFA1d可以调控UPR下游基因的表达.这些结果表明,经典的热激反应相关热激转录因子HSFA1d也参与了植物的内质网未折叠蛋白应答过程.     

植物内质网胁迫研究进展

内质网是蛋白质折叠和蛋白质糖基化修饰的重要场所。在内质网中存在多种调控机制来确保其中的蛋白质被正确地折叠、修饰和组装,以维持内质网稳态,这对于细胞正常的生理活动十分重要。然而,多种物理、化学因素均可使内质网稳态失衡,即在应激条件下,错误折叠和未折叠蛋白质的大量积累将导致内质网胁迫(endoplasmic reticulum stress, ERS),进而会引起未折叠蛋白质响应(unfolded protein response, UPR),极端情况下还会启动细胞程序性死亡(program cell death, PCD)。目前,植物内质网胁迫方面的研究较酵母和动物滞后,因此,从内质网质量控制系统和未折叠蛋白质响应2个方面对植物内质网胁迫现有研究进行了综述,以期为进一步理解内质网胁迫与植物逆境胁迫的关系提供参考。     

内质网胁迫在植物中的研究进展

内质网是膜蛋白和分泌蛋白合成新肽链以及新肽链初步折叠修饰的重要场所,只有经过二硫键形成、羟基化以及糖基化等修饰的肽链正确折叠后才能达到其正确蛋白质构象,或进入高尔基体进行进一步的修饰和折叠。然而,折叠和修饰的过程是复杂且易错的,如果生命体遭受某些内源或外源的压力,出错概率会成倍增加。错误折叠的蛋白质由内质网中的质量检测系统识别并滞留在内质网内,一旦错误蛋白积累量超过内质网的承受能力,就会引起细胞一系列的响应以实现新的内质网稳态,这个过程称为内质网应激反应,也称内质网胁迫应答。重新实现内质网稳态的方法主要有非折叠蛋白反应、内质网相关的蛋白质降解过程、自噬过程以及细胞凋亡。这些过程在酵母和动物领域的研究已经非常系统,主要总结了这些过程在高等生物中的保守作用机制以及在植物领域的研究进展,希望能够为致力于植物生长发育或胁迫响应过程的研究人员提供参考。     

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。     

过量表达内质网小分子热激蛋白增强番茄的衣霉素抗性

真核细胞内质网腔内未折叠蛋白的过度积累会引起内质网胁迫（ER胁迫）,继而激活未折叠蛋白应答（UPR）信号途径,诱导内质网定位的分子伴侣的大量表达（如BiP和calnexin等）。本工作将CaMV35S启动子驱动的内质网小分子热激蛋白基因（ER-sHSP）导入番茄,发现ER-sHSP的过量表达提高了转基因番茄整株对衣霉素的抗性。衣霉素处理使未转基因番茄中BiP和calnexin基因的表达迅速升高,转基因番茄中这两个基因的表达也有增加,但表达强度明显低于未转基因番茄。说明ER-sHSP能够减轻ER胁迫,并可能参与UPR信号转导途径。     

内质网应激与心血管疾病

内质网存在于除哺乳动物成熟的红细胞外的各种真核细胞中,是蛋白质合成折叠、Ca2+储存和脂质合成的重要场所。多种因素刺激引起的内质网内稳态的失衡会导致未折叠蛋白、错误折叠蛋白堆积,即内质网应激。通过激活未折叠蛋白反应,细胞发生适应或凋亡。内质网应激参与了多种心血管疾病的病理过程,是研究心血管疾病发病机制和治疗干预的新途径。     

疱疹病毒与内质网应激

内质网是分泌型蛋白和膜蛋白折叠及翻译后修饰的主要场所.病毒感染所引起的宿主细胞内环境的改变可使细胞或病毒的未折叠和/或错误折叠蛋白在内质网中大量聚集,使内质网处于生理功能紊乱的应激状态.为了缓解这种应激压力,细胞会启动未折叠蛋白反应(UPR),并通过一系列分子的信号转导维持内质网稳态;同时病毒也会通过对UPR的精密调控...     

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。     

内质网应激下的内质网-线粒体互作

内质网(endoplasmic reticulum,ER)在蛋白质质量控制体系中占据极其重要的地位.当未折叠和错误折叠蛋白质在ER中累积,会导致所谓"ER应激",进而启动未折叠蛋白响应(unfolded protein response,UPR)以恢复蛋白质稳态.如果ER应激不能得到缓解,UPR也会启动凋亡途径,清除累...     

内质网应激

内质网应激表现为内质网腔内错误折叠与未折叠蛋白聚集以及Ca^2 平衡紊乱,可激活未折叠蛋白反应、内质网超负荷反应和caspase-12介导的凋亡通路等信号途径,既能诱导糖调节蛋白(glucose-regulated protein 78kD,GRP78)、GRP94等内质网分子伴侣表达而产生保护效应,亦能独立地诱导细胞凋亡。内质网应激直接影响应激细胞的转归,如适应、损伤或凋亡。     

转录激活因子6：潜在的抗2 型糖尿病药物新靶点

真核细胞中的内质网是蛋白质合成、翻译和转运的场所,当内质网稳态被打破,出现蛋白质折叠障碍或错误折叠,并导致蛋白质过度积累时,便会引发内质网应激反应,即未折叠蛋白反应。大量的研究表明,内质网应激与2 型糖尿病的病理特征有一定的关系,而转录激活因子6 通路作为未折叠蛋白反应中3 条信号通路之一,调控着蛋白质的重折叠过程,对缓解内质网应激以及在糖脂代谢和胰岛素敏感性方面起着重要作用。简介内质网应激反应及相关信号通路和转录激活因子6,着重综述转录激活因子6 在肝脏糖脂代谢和胰岛素抵抗中的作用及相应机制,探讨其成为抗2 型糖尿病药物新靶点的可能性,为抗2 型糖尿病药物的研发提供新思路。     

内质网应激偶联炎症反应与慢性病发病机制

内质网是合成细胞内分泌蛋白和膜蛋白并进行蛋白折叠的主要细胞器。新近研究证明,当内质网蛋白质合成与折叠的负担增加、非折叠或错误折叠蛋白质堆积,可激活内质网的几组特定信号转导通路,将这些应激信号传递到细胞浆和细胞核,引起未/错误折叠蛋白反应。这对维持细胞动态平衡和生物体的发育具有重要意义。更为重要的是,未/错误折叠蛋白反应能够与细胞内炎症反应信号转导通路偶联,是非感染性致病原引发炎症反应的主要原因。因此,内质网应激-未/错误折叠蛋白反应-炎症反应在特定的细胞发生偶联是许多炎症疾病的发病机制。本文综述该领域的研究进展,并介绍了内质网应激信号和炎症反应偶联参与一些慢性病发病的分子细胞机制。这些研究不仅加深人们对这些慢性病发病机制的了解,也有助于对调节内质网应激-炎症反应的药物的研发。     

内质网应激在帕金森病发病机制中的研究进展

内质网是真核生物加工、修饰、分泌蛋白质和储存钙离子的重要细胞器。错误折叠/未折叠/突变蛋白在内质网中累积、氧化应激和钙离子平衡紊乱破坏了蛋白质的清除机制,引发内质网应激,因而激活了一种称为未折叠蛋白反应的适应性应激反应。未折叠蛋白反应信号由3种应激感受分子调节,它们诱导独立并汇聚的信号通路来维持内质网稳态,或者在长期应激状态下最终触发细胞死亡。内质网应激在帕金森病的发病进程中有着重要作用,本综述就内质网应激在帕金森病中的发生、发展过程及对帕金森病的影响作一综述。     

内质网应激与急性肺损伤的研究进展

正内质网应激(endoplasmic reticulum stress,ERs)表现为内质网腔内错误折叠与未折叠蛋白聚集以及钙离子平衡紊乱,可激活未折叠蛋白反应、内质网超负荷反应和caspase-12介导的凋亡通路等信号途径,既能诱导葡萄糖调节蛋白78(glucose regulated protein 78kD,GRP78)、GRP94等内质网分子伴侣表达而产生保护效应,亦能独立诱导细胞凋亡。内质网应激直接影响应激细胞的转归,如适应、损伤或凋亡。急性肺损伤(acute lung injury,ALI)是在严重感染、休克、创伤及烧伤等非心源性疾病过程中,肺毛细血管内皮细胞和肺     

内质网应激调控细胞自噬和凋亡

内质网是真核细胞中蛋白质合成、折叠与分泌的重要膜性细胞器。当内源或外源性的刺激导致内质网的蛋白质折叠功能发生紊乱时,内质网腔内累积大量未折叠或错误折叠的蛋白质,并引起一系列后续反应称为内质网应激。此时,细胞启动未折叠蛋白反应,以清除未折叠蛋白并恢复内质网稳态。当内质网应激持续时,未折叠蛋白反应并不足以清除越积越多的未折叠蛋白,也无法去除受损伤的细胞器,细胞自噬被激活。当内质网应激过强或持续时间过长时,过度激活的自噬最终引起细胞死亡。该文就近年来内质网应激调控细胞自噬和细胞凋亡机制的研究进行综述,以期为相关领域的研究者提供新的思路。     

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.     

内质网应激诱导自噬的分子机制

在真核细胞中,内质网对蛋白质的折叠和运输至关重要,多种病理因素对内质网稳态的扰乱,可导致内质网腔中未折叠或错误折叠蛋白蓄积,即内质网应激(ERS)。细胞为此通过激活一种叫做未折叠蛋白反应(UPR)的防御反应来恢复内质网稳态。自噬是一种被描述为"自我吞食"的细胞代谢过程,其通过批量清除和降解未折叠蛋白以及破损细胞器在ERS时作为一种重要的保护机制。近年的研究显示这两个系统动态互联,且ERS可以通过多种方式诱导自噬的发生。在本文中,我们将总结目前关于ERS尤其是UPR诱导自噬的分子机制的相关知识,以进一步指导关于ERS与自噬关系的的研究。     

内质网应激中Caspase-12的核心作用

内质网(ER)是细胞中一个重要的细胞器,主要功能是脂质的合成、储存以及蛋白质的折叠、加工等。因此,严格调控和维持内质网稳态是至关重要的。在缺氧、Ca~(2+)稳态发生紊乱或者在机体需求和蛋白质折叠装置能力不平衡等情况下都会引起内质网应激(ERS),此时内质网会启动了细胞的一个适应性反应,这种反应被称之为未折叠蛋白反应(UPR)。结果,定位于内质网的分子伴侣被诱导,蛋白质的合成会减缓,与此同时蛋白质的降解系统也会启动。如果内质网应激不能被缓解,细胞凋亡将随之发生。本综述分析了由内质网应激所引起的未折叠蛋白反应信号通道,以及Caspase-12在内质网凋亡途径中的核心作用。这为细胞凋亡的研究提供了一个新的角度,对肿瘤等疾病的治疗提供了一定的理论依据。     

内质网应激与阿尔茨海默病

内质网是蛋白质合成、修饰以及折叠的重要场所。内质网内未折叠蛋白堆积,钙离子失稳等可触发内质网应激,通过非折叠蛋白应答纠正这些异常变化。过度的内质网应激或内质网应激机制失常将导致细胞损害和死亡。近年来的研究发现阿尔茨海默病的神经系统损害与内质网应激异常有关。深入研究内质网应激将为进一步探索阿尔茨海默病发病机制和防治基础提供新的方向。     

内质网应激与细胞自噬的关系

内质网应激(endoplasmic reticulum stress,ERS)是真核细胞普遍存在的应激–防御机制。ERS状态下,细胞会启动未折叠蛋白反应(unfolded protein response,UPR)增强对未折叠蛋白的折叠和对错误折叠蛋白的降解,以恢复内质网的正常生理功能。一些引发ERS的刺激也会诱发细胞自噬。自噬作为真核细胞保守的降解机制,可通过加快错误折叠蛋白的降解,降低ERS水平,是继UPR之外帮助内质网恢复稳态的另一重要角色。研究表明,ERS及其伴随的细胞自噬与很多疾病的发生发展密切相关。然而,ERS如何引发细胞自噬,自噬如何反馈调节ERS,UPR与细胞自噬如何关联,这些问题并未得到详细的探讨和阐释。因此,该文对ERS和细胞自噬的关系及其关联机制进行综述,以期为相关疾病发病机制的阐明和开发新的治疗策略提供依据。