离子通道受其辅助亚基及外源性毒素调控的作用机制

离子通道是一类位于细胞膜上的跨膜蛋白,可以在电压、配体结合或机械力的作用下开放或关闭,并允许特定离子通过其跨膜孔道进出细胞.辅助亚基是一类单次跨膜或两次跨膜蛋白,可以与离子通道α亚基相互作用,改变其膜上表达量、电导特性等,同时会影响通道对药物的敏感性.动物毒素是一类含二硫键的多肽,可以选择性结合到离子通道特定位点上,产生抑制激活、延缓失活或异常开放等不同通道特性的改变.本文就近年来本实验室在离子通道受其辅助亚基及外源性毒素调控的作用机制研究方面的进展进行简要综述.     

Nav1.4通道的研究进展

电压门控钠离子通道是一类门控状态由细胞膜内外电势差所控制,仅在去极化膜电压下才能被激活打开的跨膜钠通道蛋白。其中,Nav1.4在骨骼肌中高度表达,主要形成肌膜动作电位上升支,参与人体一系列骨骼肌相关的生理病理活动。钠离子通道阻滞药与激活药是治疗心血管系统钠离子通道病的两大类药物,对其进行深入、全面的了解具有重要意义。本文从Nav1.4的分子结构、功能、药物开发等方面出发,对Nav1.4的调节机制、相关疾病以及高选择性药物研究情况进行简要综述,为基于Nav1.4作为靶标研发的药物奠定一定的理论依据。     

钙调蛋白的构效关系及其与药物的相互作用

钙调蛋白(calmodulin,CaM)作为环核苷酸磷酸二酯酸(PDE)的内源性活化因子,于六十年代后期由张怀耀首先发现,它是细胞内Ca~(2+)的重要受体,与Ca~(2+)结合后发生构象变化而激活,又调节着细胞内Ca~(2+)的浓度。它不具有酶的活性,却能通过激活细胞内广泛的酶谱,调控细胞的基本功能。二价阳离子竞争性地取代Ca~(2+)的结合后能影响CaM活性,组织内还存在有CaM的内源性抑制因子,竞争性地与CaM结合而抑制CaM的活性。CaM与靶酶的相互作用也能被很多药物所抑制,这或许与药物的作用机制有关。     

SWEET蛋白家族研究进展

SWEET是新发现的一类具有7次跨膜?-螺旋的糖运输蛋白,它们由2个重复的具有3次跨膜?-螺旋的MtN3 motif和一个起连接作用的跨膜?-螺旋组成.SWEET广泛存在于真核单细胞生物、高等植物以及动物中.它们在生殖发育、植物与微生物的相互作用、植物的逆境反应及衰老等许多方面起重要作用.最近的研究显示,原核生物中存在与真核生物SWEET类似的、只含有一个3次跨膜?-螺旋的蛋白,这些蛋白属于MtN3或PQ-Loop家族.从慢生根瘤菌中克隆的SWEET同源蛋白BjSemiSWEET1和已经鉴定的部分真核生物SWEET蛋白一样具有运输蔗糖的能力,这个结果与其他相关研究一起暗示真核生物7次跨膜?-螺旋的糖或氨基酸运输蛋白可能由原核生物中3次跨膜?-螺旋的小分子蛋白通过复制或横向基因转移融合进化而来,并且它们在行使功能时可能形成和其他许多膜转运蛋白相似的、具有12次跨膜结构的功能单位.对SWEET的研究将为揭示多种生命现象提供重要线索.     

P-糖蛋白结构及作用机制

ABC (ATP-binding cassette) 转运蛋白广泛存在于各种生物体细胞中,例如细菌的内层细胞浆膜和真核生物的细胞膜和细胞器膜.其利用与ATP的结合和水解供能进行底物的跨膜转运,其中一部分ABC转运蛋白能转运多种疏水性分子.P-糖蛋白隶属于ABC转运蛋白超家族,是研究最为透彻的一员,主要功能是防止机体对外来有害物质的摄入.P-糖蛋白(P-glycoprotein)由4 个基本结构域组成,2 个跨膜区和2 个位于细胞浆内的核苷酸结合区.核苷酸结合区参与ATP的结合和水解,而各由6 个α 跨膜螺旋组成的2个跨膜区联合构成了底物跨膜转运的通道.P 糖蛋白能转运多种不同结构的底物,包括脂类、胆汁酸、多肽和外源性化学物质,这对机体的生存至关重要,但同时也存在不利的一面,包括干扰了药物的运输,从而导致了多药耐药现象的产生.本文就P-糖蛋白的分子结构和作用机制的最新研究进展进行综述.     

上皮细胞K+通道的生理学意义与临床应用:跨上皮细胞转运的驱动力生成和K+循环

K^＋通道在上皮细胞内以极化的方式表达,形成一个庞大的膜蛋白家族。出于对主要依赖Na^＋-K^＋-ATPase而维持的细胞内跨膜K^＋梯度的考虑,K^＋通道在跨上皮细胞转运中的主要作用为：膜电位生成和K^＋循环。本文以肾近端小管和胃壁上皮细胞转运为例简要阐述了K^＋通道的作用。在这两个组织中,K^＋通道活性限速跨上皮细胞转运,调节细胞体积。近年来,药理学工具和转基因动物的实验证实了对K^＋通道的原先认知,并将研究深入到分子水平。K^＋通道的分子结构挑战高亲和力药物分子的设计,及其多组织同时表达的两个典型特征阻碍了高活性、组织特异性小分子治疗的进展。然而,抑制K^＋通道能阻断胃酸分泌等病理生理机制的深入研究,促进K^＋通道药物用于胃病治疗和作为肾脏转运抑制剂用于肾脏相关疾病治疗。     

KCNE2的两种突变体I57T和V65M对Kv4.3通道功能的调节

Mink相关蛋白1(MiRP1)是由KCNE基因家族成员KCNE2编码的具有一个跨膜结构的小分子蛋白质,发生在KCNE2上的相关突变能够引起遗传性长QT间期综合症(long QT syndrome,LQT6),但其机制不明.以往的工作表明,MiRP1调节瞬间外向钾电流(transient outwatd current,Ito)的功能,对维持心电稳定性具有重要的调节作用.在哺乳细胞系COS-7表达系统利用膜片钳全细胞记录方式,研究了两种LQT6相关的突变体157T和V65M对Kv4.3通道功能的影响,从MiRP1对Ito功能调控的改变探讨LQT6引起心律失常的电生理机制.结果表明,KCNE2与Kv4.3共表达后对通道功能具有明显的调控作用,使通道的激活和失活明显减慢,电压依赖性失活发生正向移位,同时加快Kv4.3通道从失活中的恢复.157T与Kv4.3共表达的通道,门控动力学以及通道的恢复特性更接近Kv4.3单独表达的通道,表现为丧失KCNE2的功能--"loss of function",而V65M的作用则与之刚好相反,对Kv4.3门控动力学和恢复特性的调节较KCNE2更强,同时,使通道电流密度明显降低,表现为增强KCNE2的功能--"gain of function".由此推论,KCNE2对Ito功能有重要的调节作用,发生在KCNE2基因上的突变,无论是增强(V65M)还是减弱(I57T)KCNE2的功能都可能通过改变Ito在心脏电稳定性中的贡献,从而使心脏在某些条件下发生心律失常.     

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.     

钙通道与钙释放通道

1.Ca~(2+)的重要生理作用胞内游离钙浓度([Ca~(2+)])的变化调节着细胞的代谢、基因表达等细胞共有的活动,以及始动兴奋、收缩或出胞分泌以及激活和失活离子通道等细胞不同的反应。[Ca~(2+)]的升高主要依赖于胞外钙经质膜上的钙通道内流或/和胞内储存钙的释放。释放的内钙也是藉细胞器膜的钙释放通道进入胞浆。可见通道启闭活动的正常是维持[Ca~(2+)]正常的一个重要保证。2.离子通道及其分类离子通道是贯穿于质膜或细胞器膜的大分子蛋白质,其中央形成能通过离子的亲水性孔道(pores)。离子的跨膜转运是通过膜上通道蛋白的功能来完     

电压门控型钾通道的研究进展

离子通道在细胞信号产生、传导与放大过程中起着极其重要的作用。通道序列功能关系研究表明,S4跨膜段是主要电压感受器,在去极化时发生跨膜运动;通道的C型失活伴随着孔区构象的变化,与N型失活偶联时,C型失活速率被加快;P区主要与离子选择性有关,关于孔区的计算机结构模型都有其局限性。目前,人们对于通道结构的认识水平与基于通道的合理药物设计之间尚有一段距离。     

细胞体外培养时为什么会贴到培养皿壁上

北京市第22中学的生物学教师陈珊问:动物细胞培养时为什么会出现贴壁现象? 答:第1,绝大部分细胞在机体内的环境下是与其他细胞或者细胞外基质结合的,不是孤立存在的.第2,细胞与细胞或者细胞外基质结合的物质基础以及在体外培养中贴壁的物质基础是什么.     

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北京市第22中学的生物学教师陈珊问：动物细胞培养时为什么会出现贴壁现象？ 答：第1,绝大部分细胞在机体内的环境下是与其他细胞或者细胞外基质结合的,不是孤立存在的。第2。细胞与细胞或者细胞外基质结合的物质基础以及在体外培养中贴壁的物质基础是什么。[第一段]     

LncRNA在蜜蜂级型分化中的功能研究

蜜蜂的级型分化被证实是由蜂王浆中的Royalactin决定,工蜂和蜂王幼虫在级型分化时编码基因的表达差异也被广泛研究.我们发现,在蜜蜂幼虫的级型分化过程中,lncRNA也有着显著的表达差异,因此认为,lncRNA也参与了蜜蜂的级型分化过程.进一步的分析显示,lncRNA可能通过影响上下游基因的转录和功能执行的方式,在蜜蜂早期发育的多细胞组织发育、神经系统发育和转录调控的过程中起到重要的调控作用.     

蛋白酶体结构和活性调节机制的研究进展

蛋白酶体负责细胞内绝大多数蛋白质的降解,几乎对生物体所有的生命活动都具有调控作用.蛋白酶体功能异常能够导致很多疾病.近期,研究者们在蛋白酶体的结构分析和活性调节机制等方面的研究都获得了重要的突破.本文综述了有关蛋白酶体结构和活性调控机制,包括转录调控、翻译后修饰、组装机制等的研究进展,这些对蛋白酶体新的认识将为蛋白酶体相关疾病的研究及相应药物的开发带来新的思路.对于目前蛋白酶体抑制剂的研发本文也做了简要的介绍.     

细菌视紫红质光循环中间体M412的动力学初探

采用紫外可见吸收光谱技术和闪光光解技术,初步观察了细菌视紫红质(BR)分子在宽pH范围(2.1～12.3)内的特征吸收峰以及M412的相对浓度和M412的慢成分半衰期的变化,并对其结构和光循环功能进行了讨论.紫外可见吸收光谱实验结果显示:pH=5.0～10.0时,BR最大特征吸收峰值约为568 nm;pH＜5.0时,BR最大特征吸收峰发生红移;pH＞10.0时,BR最大特征吸收峰发生蓝移.闪光动力学光谱结果显示:pH为7.3～9.5时,M412的相对浓度(M0)基本稳定在0.038左右;pH＜7.3时,M0逐渐减小;pH＞9.5时,M0明显上升,在pH=11.8时达到最大值0.1355,随后又快速下降.pH为2.1～7.3时,M412的慢成分半衰期(ts1/2)值在(4.1±1.1)ms左右;pH＞7.3时,ts1/2值急剧延长到40 677.4 ms.推测在高pH条件下,BR分子的光循环有新的路径和机理.     

左旋多巴的合成与提取

左旋多巴 (L DOPA)是治疗帕金森病的有效药物。L DOPA的生产方法有化学合成、从植物中提取和微生酶物转化等 ,其中利用微生物的酪氨酸酚解酶以邻苯二酚、丙酮酸和氨为底物合成L DOPA被证明是一种最经济且最有前途的方法。应用基因工程技术构建高效菌株。左旋多巴的提取有多种方法 ,其中向反应体系中加入晶种使多巴从反应体系中析出 ,除去菌体和杂质 ,再进行重结晶可得到纯度较高的多巴是一种很好的方法。     

The Philosophy of Education The Problem of Counteraction

The humanistic ideas of cooperative learning, which gained great popularity throughout the twentieth century, have had an enormous influence on the theory and practice of instruction and education. Instruction began to be considered not simply as the transmission and mastery of some particular cultural experience, but as a joint endeavor performed by actual or potential partners (the teachers and the students) directed at fostering the fullest and deepest possible social and personal development of each of the participants. The teacher's task was to help his pupils master, first and foremost, principles of mutual respect, good will, consideration of each other as individuals, how to reconcile differing needs, goals, and means of attaining them, and how to organize mutual aid, collaboration, and creative cooperation. All this was directed at the ultimate goal of instilling and realizing humanistic ideals in diverse areas of human culture.