溶酶体离子通道蛋白在神经退行性疾病发生发展中的作用及机制研究

溶酶体离子通道蛋白异常引起溶酶体功能障碍是导致阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)和帕金森病(Parkinson’s disease,PD)等神经退行性疾病的重要因素.溶酶体离子通道蛋白调节溶酶体内离子稳态、溶酶体膜电压以及溶酶体的酸度.溶酶体离子通道蛋白的结构或功能缺陷会引起溶酶体降解功能障碍,导致神经退行性疾病的发生发展.在这篇综述中,我们总结了各种离子通道蛋白调节溶酶体功能的过程及机制,以及离子通道蛋白异常参与神经退行性疾病的过程和机制.调节离子通道蛋白改善溶酶体的功能、促进异常聚集蛋白的清除,是神经退行性疾病治疗的潜在途径.     

植物细胞程序性死亡的分类和膜通透性调控蛋白研究进展

程序性细胞死亡是由基因调控的贯穿于真核细胞生理和发育过程的细胞自杀行为。动物细胞的程序性死亡分成3类凋亡、自噬和坏死;线粒体和溶酶体分别在前两个过程中起关键作用。关于植物细胞程序性死亡的分类还存在很多争议,焦点是植物是否有细胞凋亡这种形式,核心问题是植物细胞的线粒体外膜上没有Bcl-2家族的膜通透性调控蛋白。近年,程序性细胞死亡也在细菌中发现,LrgAB家族的膜通透性调控蛋白起着重要作用。最近的研究表明,植物叶绿体外被膜上也有LrgAB家族的同源蛋白,它们在控制叶绿体发育和程序性细胞死亡方面起重要作用。因此,叶绿体在植物细胞死亡调控中的作用应该更加受到关注。     

植物细胞质膜离子通道研究进展

多种有机和无机离子作为重要的营养物质、渗透物质、辅酶和信号分子, 参与植物生殖、生长发育和逆境反应等多种生物学过程。离子通道是离子跨质膜和内膜运动的重要渠道和动态调控因子, 直接影响和调控细胞内离子浓度及亚细胞分布的动态变化。目前, 植物尤其是模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)的多个离子通道家族被先后鉴定出来, 其中部分离子通道蛋白定位在细胞质膜上, 其基本生物学功能, 诸如蛋白结构、离子选择性和通透性、门控特点、活性调控机理以及不同离子通道之间的协同关系等均取得重要进展。该文概要介绍近年来植物细胞质膜离子通道方面的研究进展。     

LC3脂质化修饰的机制和功能研究进展

LC3(包括LC3/GABARAP蛋白家族所有成员)的脂质化修饰是细胞自噬过程中的关键事件. LC3完成脂质化修饰后,由水溶性形式转化为膜结合形式,在自噬小体的形成、自噬底物的招募和自噬小体-溶酶体融合等阶段均发挥重要作用.包括营养状态和病原菌入侵在内的多种细胞内外刺激信号均可参与调控LC3的脂质化修饰过程.近年来的研究发现,脂质化的LC3不仅可以靶向细胞内双层膜的自噬小体,也可以靶向细胞内多种单层膜结构,如吞噬体和溶酶体等,参与调控细胞的内吞和微自噬等生物学过程.本文将围绕LC3脂质化修饰的机制和功能综述近年来的相关研究进展.     

蛋白质可逆磷酸化调节植物细胞离子跨膜运动研究进展

蛋白激酶和蛋白磷酸酶催化的可逆磷酸化是植物细胞中多种信号转导途径中重要的组成因子.本文对蛋白质可逆磷酸化通过调节多种离子跨膜运动而参与植物细胞激发子信号途径、毒性物质诱导的钙离子内流、盐胁迫适应、气孔运动以及蛋白质可逆磷酸化参与胞外与胞内之间Ca2 状况信息传递,调节花粉管顶端Ca2 离子通道活性进行综述,以揭示蛋白质可逆磷酸化在植物细胞离子跨膜运动中的调控作用,为蛋白质可逆磷酸化调节植物生长发育、响应逆境胁迫等机理的研究提供参考.     

受体及离子通道蛋白磷酸化对跨膜信号传递的调节

跨膜信号转导是细胞信息传递的起始环节,受体和离子通道在此环节上起重要作用,受体和通道蛋白易受多种因素的调节。蛋白南磷酸化是受体及离子通道调节的关键步骤,不仅使受体及离子通道的功能发生改变,而且地影响到其在细胞的分布状况。受体 子通道蛋白酸化过程及其调节机制对于分析细胞信号转导的过程及细胞功能有着重要的作用。     

凝集素与离子通道

作为一类广泛存在于生物体内的糖结合蛋白,凝集素对跨膜离子通道活动和神经递质释放的调控已在近年引起注意。凝集素的多种生物效应与其对膜离子通道和受体的作用有关。植物性血凝素等使静息,不分化的淋巴细胞进入增殖状态是膜离子通道活动变化和［Ｃａ＾２＾＋］ｉ升高的结果;伴刀豆素以抑制受体脱敏化等多种方式调制受体对Ｇｌｕ的反应,半夏凝集素促进运动神经末梢递质释放和提高Ｃａ＾２＾＋电流;ＣｏｎＡ改变电突触的耦合强     

分泌型溶酶体与疾病

传统意义的溶酶体被认为是细胞内消化途径的终点站,是含有多种水解酶和脂肪酶的细胞器,可以消化蛋白以及膜结构等.某些特殊类型的细胞中存在分泌型溶酶体,它既有胞内消化的功能,又有调节分泌功能.在调节溶酶体胞吐的蛋白质中,Rab27a蛋白起到了核心作用.相关基因特别是控制胞吐的基因突变,可造成各种免疫缺陷综合症.星型胶质细胞溶...     

细胞内吞和自噬的新标志物VCP/p97

含缬酪肽蛋白(VCP)即p97,是一种广泛存在的膜结合糖蛋白,在细胞活性中有着广泛的功能,作为类似分子伴侣在内质网相关蛋白降解及细胞周期调控中起重要作用。在这些细胞过程中,p97与其辅因子UFD1-NPL4结合,把多泛素化错误折叠的蛋白通过蛋白酶进行降解。新近研究发现,p97能够独立于UFD1-NPL4,参与细胞质内运输和自噬。有趣的是,这些途径通过溶酶体也能够使蛋白降解。我们就近年来VCP/p97在细胞内吞作用和自噬中的作用进行综述。     

离子通道对胰岛β细胞中胰岛素分泌的调控作用

胰岛β细胞是胰岛细胞的一种,属于内分泌细胞,主要的生理功能是分泌胰岛素以应对葡萄糖水平的升高,其在维持葡萄糖稳态中起着重要作用。研究表明,胰岛素分泌受到多种机制的调控,其中包括多种离子通道。近年来,国内外学者越来越关注离子通道调控胰岛素分泌的过程。本文主要就钠离子通道、钾离子通道、钙离子通道以及3种离子通道之间的相互作用对胰岛素分泌的调控进行简述,同时,简单介绍了离子通道抑制剂在糖尿病临床中的应用,并展望了离子通道研究在未来糖尿病治疗方面的潜在应用价值。     

Muted蛋白介导CD63在嗜铬细胞大致密核心颗粒的定位

大致密核心颗粒(Large dense-core vesicles,LDCVs)是一种溶酶体相关细胞器(Lysosome-related organelles,LROs),在细胞受到刺激时快速释放其内含物,从而调节机体生长发育、物质代谢和能量代谢等,维持机体的稳态。Muted蛋白是溶酶体相关细胞器生物发生复合体-1(Biogenesis of lysosomal organelles complex-1,BLOC-1)的一个亚基,参与调控溶酶体和多种细胞特异性LROs的生物学发生。四联体跨膜蛋白CD63最初被定位在内体-溶酶体系统,后来发现它也参与部分LROs膜的组成。CD63是否存在于LDCVs尚不清楚,其靶向运输过程是否依赖Muted蛋白也不明确。本研究以肾上腺嗜铬细胞为细胞模型,采用荧光共定位、活细胞追踪和密度梯度离心等实验鉴定CD63蛋白为LDCVs的膜组分,并探讨了其生物学功能。活细胞实验显示CD63-YFP特异性定位在NPY-ds Red标记的LDCVs上,并动态参与LDCVs膜的组成;密度梯度离心实验表明高密度区的CD63与LDCVs的标记蛋白VMAT1共同出峰;Muted蛋白缺乏的小鼠(Bloc1s5基因突变)是一种理想的Hermansky-Pudlak综合征(HPS)小鼠模型,免疫印迹实验显示该突变体小鼠肾上腺组织中CD63蛋白含量明显减少,暗示Muted蛋白可能参与CD63的分选。以上结果表明CD63是LDCVs的膜成分,CD63在胞内的稳态水平依赖于Muted蛋白,为HPS的病理发生机制提供一定的理论依据。     

Muted蛋白介导CD63在嗜铬细胞大致密核粒的定位

大致密核心颗粒(Large dense-core vesicles,LDCVs)是一种溶酶体相关细胞器(Lysosome-related organelles,LROs),在细胞受到刺激时快速释放其内含物,从而调节机体生长发育、物质代谢和能量代谢等,维持机体的稳态。Muted蛋白是溶酶体相关细胞器生物发生复合体-1(Biogenesis of lysosomal organelles complex-1,BLOC-1)的一个亚基,参与调控溶酶体和多种细胞特异性LROs的生物学发生。四联体跨膜蛋白CD63最初被定位在内体-溶酶体系统,后来发现它也参与部分LROs膜的组成。CD63是否存在于LDCVs尚不清楚,其靶向运输过程是否依赖Muted蛋白也不明确。本研究以肾上腺嗜铬细胞为细胞模型,采用荧光共定位、活细胞追踪和密度梯度离心等实验鉴定CD63蛋白为LDCVs的膜组分,并探讨了其生物学功能。活细胞实验显示CD63-YFP特异性定位在NPY-dsRed标记的LDCVs上,并动态参与LDCVs膜的组成;密度梯度离心实验表明高密度区的CD63与LDCVs的标记蛋白VMAT1共同出峰;Muted蛋白缺乏的小鼠(Bloc1s5基因突变)是一种理想的Hermansky-Pudlak综合征(HPS)小鼠模型, 免疫印迹实验显示该突变体小鼠肾上腺组织中CD63蛋白含量明显减少,暗示Muted蛋白可能参与CD63的分选。以上结果表明CD63是LDCVs的膜成分,CD63在胞内的稳态水平依赖于Muted蛋白,为HPS的病理发生机制提供一定的理论依据。     

正常大鼠肾脏细胞溶酶体膜的构成蛋白

溶酶体是细胞内对其吞噬之物质溶解及消化之主要场所,同时也是细胞自噬作用的主要细胞器。为了进一步了解此细胞器的功能与结构,我们采用免疫荧光标记法,通过5种针对大鼠肝细胞溶酶体膜蛋白的特异性单克隆抗体,对大鼠正常肾脏细胞溶酶体膜蛋白进行了标记,并通过NH_4Cl溶液对溶酶体作了膜膨胀处理,结果显示:(1)细胞内溶酶体膜蛋白是由多种蛋白所构成,其各种蛋白的含量是不同的;(2)所有溶酶体膜蛋白均表达于该细胞器之表面;(3)NH_4Cl溶液能有效地使溶酶体扩张,这将有和于进一步研究溶酶体的结构。     

细胞外调控分子对酸敏感离子通道的功能调控及其机制

酸敏感离子通道(acid-Sensing ion channels,ASlCs)是一类由细胞外质子(H )激活的配体门控阳离子通道.迄今为止,人们在哺乳动物体内已经发现了6种ASICs亚基蛋白,它们分布在多种组织器官中.越来越多的研究表明:ASICs参与了机体的生理、病理过程,如:学习、记忆、痛觉、脑中风和肿瘤.在过去的10年中,人们发现多种内源性或外源性分子可以调控ASICs通道活性.由于这些细胞外调控分子与多种生理和病理功能有关,因此研究细胞外调控分子对ASICs的调控及其分子机制,可以帮助我们更多地了解ASICs功能以及结构信息,也为人们设计ASICs靶点特异性药物提供了理论依据.文章将系统地介绍细胞外调控分子对ASICs的功能调控及其作用机制,特别是该研究领域的最新进展.     

角膜内皮细胞生理和再生特性研究进展

角膜内皮细胞膜上的Na -K -ATP酶、水通道蛋白-1和各类离子通道相辅相成,发挥离子和水液的跨膜转运功能,共同维持角膜的透明状态.影响角膜内皮细胞生理功能的因素,主要是通过影响Na -K -ATP酶、离子通道和水通道蛋白而发挥作用的.人类角膜内皮细胞再生能力具有年龄差异、区域差异、在体和离体差异,以及是否存在干细胞还存在争议等特点.成年人角膜内皮细胞失去有丝分裂能力,主要与细胞接触抑制、TGF-β2和p27kip1有密切关系.从分子水平和基因层面调控角膜内皮细胞的生理功能和再生能力,将为角膜病的防治提供新的思路.     

细胞内离子在气孔运动中的作用

气孔运动与植物水分代谢密切相关。保卫细胞中的无机离子作为第二信使（Ca2＋）或者渗透调节物质（K＋、Cl-）在响应外界理化因子的刺激、调节保卫细胞膨压过程中发挥重要作用。保卫细胞质膜和液泡膜上的离子通道作为各种刺激因素作用的靶位点,是保卫细胞离子转运的关键组分,在气孔运动调控过程中扮演关键角色。该文对近年来保卫细胞离子的作用和离子通道研究的进展进行了综述。     

植物SNARE蛋白的结构与功能

在真核生物细胞囊泡运输过程中的膜融合主要是由SNARE蛋白介导的,SNARE蛋白的结构高度保守.研究发现,植物中的SNARE蛋白促进植物细胞板形成,能与离子通道蛋白相互作用,有利于植物的正常生长发育,能提高植物的抗病性及参与植物的向重力性作用.应用基因组学和蛋白质组学技术结合细胞学水平上的分析方法有助于深入揭示植物SNARE蛋白家族成员的功能,明确SNARE蛋白在信号转导途径中的作用,阐明动植物免疫系统的区别和联系.     

蛋白纳米颗粒与细胞力电平衡

人体细胞的生命活动依赖于膜电位极化和胞内外离子不对称动态平衡(也称生物渗透压平衡)。膜电位改变及离子含量组成变化均参与了细胞对环境理化刺激的应激反应,调控其对环境改变的适应。最近的研究发现：人体血浆及细胞内的蛋白纳米颗粒变化参与了细胞膜电位的调控,与细胞内外离子的重新分布及跨膜渗透压的改变密切相关。电压依赖离子通道的激活及开放程度,是诱导细胞离子重新分布的重要调控机制,其活性与蛋白纳米颗粒调控的膜电位改变密切相关,且离子组成也参与了蛋白纳米颗粒吸附离子诱导膜电位变化的调节。因而,蛋白纳米颗粒是调控细胞膜电位平衡及生物渗透压平衡的重要物理机制,这一协同调控的力电活动与多种与蛋白纳米颗粒相关疾病的发生及治疗密切相关,该机制的阐明能为解析当前多种临床疑难疾病的发病机制提出新的研究方向。     

结核分枝杆菌感染对人巨噬细胞离子通道及其调控元件转录表达的影响

为研究人巨噬细胞的离子通道及其调控元件是否参与了抗结核分枝杆菌感染免疫,利用表达谱芯片技术研究细菌感染后主巨噬细胞基因的表达情况,在全局表达谱分析的基础上,重点分析了离子通道及其调控元件的表达,并比较无毒株和临床分离有毒株在诱导离子通道及其调控元件表达方面的差异。结果表明,细菌感染影响离子通道及其调控元件基因的表达,涉及的离子通道包括钾通道、钠通道、氯通道、钙通道,差异表达的调控元件包括G蛋白、G蛋白偶联受体、蛋白质激酶和磷酸化酶;临床株感染影响的离子通道及其调控元件较无毒株广泛和丰富。这些观察结果提示,离子通道及其调控元件参与了宿主细胞对感染细菌的免疫应答,有关离子通道及其调控元件在抗结核免疫中的作用有待进一步研究。芯片研究的结果为将来的研究提供了线索。     

TRPM离子通道与人类疾病

TRPM蛋白家族是一类表达于多种哺乳动物细胞中广泛存在的离子通道。近年来发现它们在维持某些特定生理功能中起关 键作用且与人类疾病密切相关。研究显示氧化应激可使TRPM离子通道功能异常导致疾病发生、发展。TRPM亚家族的三个成 员,TRPM2,TRPM4 和TRPM7 均受氧化应激的调控,其功能改变、增加或缺失与炎症及免疫系统的激活、神经退行性疾病和神经 系统疾病、心血管疾病、癌症及糖尿病,代谢紊乱和骨疾病等疾病紧密联系。本文就近年来氧化应激调控的TRPM离子通道与人 类疾病的关系做简要综述。此外,文章也将探讨它们作为药物设计靶点和工具的应用前景。