味觉感受细胞离子通道和动作电位的建模与仿真

结合膜片钳测量的味觉感受细胞离子通道实验数据,提出了一个哺乳动物味觉感受细胞动作电位的数学模型.首先,建立了味觉感受细胞的电压门控Na＋通道和外向延迟整流K＋通道的模型,在此基础上建立了味觉感受细胞的单细胞计算模型.其次,仿真研究了味觉感受细胞在电刺激和酸味刺激下产生的动作电位,以及离子通道动力学特性对其的影响.该模型对于研究味觉感受细胞在味觉物质刺激下产生的动作电位及其离子通道的工作机制,以及味觉信息在外周神经的传递和信息编码具有指导意义。     

K~ 通道的药理学及其治疗学前景可观

细胞膜上存在着对电压敏感、被Ca~(2 )激活、同受体偶合和具有一定特异性的多种类型的K~ 通道,它们已被确定为某些药物主要作用的位点。一些K~ 通道阻断剂可以促进胰腺分泌胰岛素,对抗心律失常;而K~ 通道开放剂可使多种平滑肌舒张。胰岛β细胞上的K~ 通道是一种对ATP敏感的K~ 通道。它是细胞内葡萄糖水平和由葡萄糖引起的β细胞膜电位变化的中间环节。葡萄糖在细胞内代谢产生ATP,使β细胞除极,阻断该类K~ 通道而促进胰岛素的分泌。甲糖宁等磺酰脲类的作用位点就在这类K~ 通道上,它们促进胰岛素的分泌,是一种K~ 通道阻断剂。虽然二氮嗪也作用于同类的K. 通道,但作用相反,是一种开放剂。它可通过使K` 通道开放而抑制胰岛素的释放。     

味觉信号的通用编码途径

味觉对于辨别甜味、苦味、酸味、咸味和鲜味 (氨基酸味 )有重要的作用。最近 ,利用遗传学、生物信息学、表达克隆等手段克隆了哺乳动物的味觉受体。甜味和鲜味是由Ｔ1Ｒ家族的三个Ｇ蛋白偶联受体介导的。苦味主要由Ｔ2Ｒ家族约 30个Ｇ蛋白偶联受体所介导。ＴＲＰＭ5是一种新近从味觉细胞中克隆的基因 ,属于ＴＲＰ钙离子通道家族。形态学研究结果表明 ,ＴＲＰＭ5与Ｔ1Ｒ或Ｔ2Ｒ受体共存 ,并且证明ＴＲＰＭ5可以被味觉受体通过磷脂酶Ｃ(ＰＬＣ)所激活。ＴＲＰＭ5或者ＰＬＣβ2基因敲除的小鼠表现出甜味、苦味和鲜味味觉缺失 ,但不影响其酸味和…     

Otop1质子通道研究进展

近期，Otop1通道被鉴定为新的质子通道，其对H⁺具有较高的通透性和选择性。解析的冷冻电镜结构显示，Otop1蛋白质结构为同源二聚体结构，每个亚基包含12个跨膜螺旋(TM1-TM12)。从结构推测Otop1通道存在三种可能的质子传导路径。Otop1通道在前庭、脂肪细胞和味觉细胞中表达，参与许多生理与病理过程。本文就Otop1质子通道的结构、特点及其生理与病理功能做一综述，主要探讨Otop1参与的三个生理病理过程，即在耳石发育过程中的作用以及Otop1缺乏或突变时可能导致的现象、Otop1作为质子通道参与酸味传导过程以及作为信号因子靶标参与肥胖时的代谢稳态，旨在为Otop1通道的更深层次的研究提供基础。     

蚕豆气孔运动中脱落酸对周质微管排列的影响

气孔由一对保卫细胞组成,且其壁具有不均一加厚的特性(图1),并能敏感地感受内、外环境信号而调节K~ 等渗透调节物质进出保卫细胞引起膨压变化,从而控制气孔的大小、调节植物体与外界环境所进行的水分和气体交换。进一步研究发现,以K~ 为主的渗透调节物质引起的膨压变化受到许多因子的调控,如ABA可以中介Ca~(2 )作用抑制K~ 内向通道或直接作用于K~ 外向通道使K~ 外流,但ABA影响K~ 通道的信号转导途径仍是一个有待进一步探索的课题。大量研究表明,细胞运动与细胞骨架有关。如丝瓜卷须的卷曲运动、胞质环流、花粉管萌发与伸长、含羞草的感震性运动,以及细胞器的运动等都与细胞骨架有关。我们用植物微管特异性解聚剂——甲基胺草磷(APM)以及微丝专一性抑制剂——细胞松驰素B(CB)预处理蚕豆开放或关闭气孔后可明显地抑制Ca~(2 )、ABA、光、K~ 等引起的气孔运动,表明微管、微丝可能参与调节气孔的运动过程。Couot-Gastelier和Louguet经电镜观察证     

哺乳动物味觉感受机制研究进展

味觉系统对于食品风味、营养和毒害的"主动认知"对保证哺乳动物生存具有积极意义。哺乳动物具有甜、鲜、苦、咸、酸五类基本味觉。近年来,随着微电子技术及分子生物学等学科的快速发展,人类对味觉系统的研究取得了较大的进展。呈味分子与味觉感受器上的受体结合后,引起味觉细胞去极化和神经递质的释放,神经纤维接收递质并将产生的神经信号传达到脑的味觉感受区,完成味觉识别过程。本文对味觉系统中味觉感受器的组成、味觉受体介导的信号途径以及味觉信息的神经传导过程进行了系统的论述。     

味觉受体第一家族与味觉识别

哺乳动物味觉受体第一家族(taste receptor family 1 member,T1R)的发现提供了甜味与鲜味(氨基酸味)味觉识别与味觉概念一个重要的新视野。T1R包括T1R1、T1R2、T1R3三个成员。这些受体属于G蛋白偶联受体家族第3亚型,其中T1R2 T1R3以异二聚体形式共表达并参与甜味识别,而T1R1 T1R3也以异二聚体形式共表达并参与鲜味(氨基酸味)识别。对T1R的系列研究证明了味细胞对甜味和鲜味(氨基酸味)的选择性识别及其外周味觉编码的逻辑性。     

细胞膜钠钾泵生理学

动物机体的细胞内外液中,Na~+、K~+浓度有显著差别。以神经细胞为例,静息状态下,膜内K~+浓度高于膜外约30倍,膜外Na~+浓度高于膜内约12倍。这个浓度差是产生静息电位的基础。采用微电极技术可测到各种细胞的静息电位,一般在—10———100毫伏之间。细胞靠什么机制产生并维持着如此巨大的电化学梯度呢?人们早就设想:这些细胞膜上普遍存在一种能逆着浓度差主动地将细胞外液的K~+移入膜内,同时把进入细胞内的Na~+移至膜外的机构,并称之为钠钾泵或简称钠泵。     

钒酸钠、叠氮钠对小麦根细胞K~+吸收和质膜K~+-Mg~(2+)-ATPase的作用

Neurospora细胞膜质子泵(H~+-ATPase)专一性抑制剂钒酸钠,抑制小麦离体根K~+的吸收与H~+分泌,并抑制小麦根细胞膜-K~+-Mg~(2+)-ATPase活力。它对K~+吸收的抑制效应,可能是抑制质膜K~+-Mg~(2+)-ATPase活力的结果。而且在起抑制作用的时间上有明显地不同,表明钒酸钠对K~+、H~+在细胞膜中的通道影响不同。叠氮钠解链小麦根的呼吸,降低根细胞的ATP水平,但从实验开始就完全抑制小麦根K~+的吸收,对质膜K~+-Mg~(2+)-ATP-ase的活力没有影响。可能叠氮钠只阻止“载体”对K~+接受的过程。应用~86R_b+示踪的K~+吸收试验表明,钒酸钠对小麦根K~+吸收的抑制%,不为增加外部溶液K~+浓度而减低。增加底物ATP浓度,也不能减低钒酸钠对质膜-ATPase的抑制%。钒酸钠的抑制作用是非竞争性抑制。~3H-亮氨酸渗入试验表明钒酸钠对“载体”的合成没有干扰作用。VO_4~(3-)离子明显促进小麦根的呼吸,并提高根细胞的ATP水平,这种ATP水平的提高,可能是质膜-ATPase受到抑制,主动运输过程减弱的结果。     

横滨国大测定了味觉变革蛋白奇迹素的氨基酸序列

横滨国立大学教育学部化学教室教授栗原良枝等确立了有味觉变革作用的西非产植物蛋白奇迹素的抽提、精制法,测定了氨基酸序列。奇迹果中只含200μg奇迹素,而且收获后在室温下很快变性,这项成果为利用基因重组技术大量生产奇迹素开辟了道路。另外,栗原除把酸味变为甜味的奇迹素外,还分析了来自植物的抑制甜味的萜类化合物(如森林匙羹藤酸等)的构造。这种味觉变革物质的结构有可能关系到甜味等味觉机制的解明。这项成果还将     

植物钙依赖型蛋白激酶激活液泡膜上的阴离子通道

运用膜片钳技术研究植物钙依赖型蛋白激酶(CDPK)对细胞液泡离子通道的作用,发现它明显地激活液泡膜上一种电流方向与慢液泡(SV)通道电流相反的阴离子通道.用CsCl和GluK作通道阻断试验,结果表明它是一种Cl^-通道,单通道电导约为30pS,不同于SV的50～100 pS.对它在细胞信息传导中的作用作了分析.     

神经胶质细胞的生理

神经胶质细胞(NG)的总体积占脑的一半,数量远远超过神经元。NG膜电位大于神经元的膜电位,且完全决定于[K~ ]_0。NG 不产生动作电位。神经元与 NG 之间为细胞外间隙。神经元活动时(不论是兴奋性或抑制性神经元)有 K~ 释放至细胞外间隙,引起 NG 去极化。NG 去极化值的大小反映神经元活动的数量及频率。NG 可以限制 K~ 的扩散,故 NG 虽不影响神经的传导,却可影响其后电位。尚有一些令人感兴趣的问题,有待进一步澄清或深入。例如:[K~ ]_0的改变是否引起 NG 的代谢反应、NG 对递质的浓度有无影响及能否调节、以及 NG 与癫痫发作有何关系等等。     

生物膜电压门控离子通道的结构和功能性构象

生物膜离子通道具有多种重要的生理功能.近年,已分离、纯化了电压门控的Na~+、Ca~(2+)和K~+通道的蛋白质组分.Na~+和Ca~(2+)通道分别由一个构成离子孔洞的主要亚单位和数目不同的其他亚单位组成,K~+通道是单一的多肽.对Na~+、Ca~(2+)通道主要亚单位和K~+通道的氨基酸序列的测定表明,它们之间有许多相似性.已分别给出了三种通道跨膜排列的二级结构图象.考虑了Na~+通道的功能特性,包括电压敏感性、通道开放动力学、门控电流、神经毒素的作用等,已提出几种Na~+通道功能性构象模型.     

生物膜电压门控离子通道的结构和功能性构象

生物膜离子通道具有多种重要的生理功能.近年,已分离、纯化了电压门控的Na~+、Ca~(2+)和K~+通道的蛋白质组分.Na~+和Ca~(2+)通道分别由一个构成离子孔洞的主要亚单位和数目不同的其他亚单位组成,K~+通道是单一的多肽.对Na~+、Ca~(2+)通道主要亚单位和K~+通道的氨基酸序列的测定表明,它们之间有许多相似性.已分别给出了三种通道跨膜排列的二级结构图象.考虑了Na~+通道的功能特性,包括电压敏感性、通道开放动力学、门控电流、神经毒素的作用等,已提出几种Na~+通道功能性构象模型.     

人类味觉与氨基酸味道

1 人类味觉 一般认为人类味觉可分为甜、咸、苦和酸4种,它们在舌上的分布如下:甜味分在舌尖两侧;咸味分布在舌体两侧;苦味分布舌根中央;酸味分布在舌根两侧.     

人类味觉与氨基酸味道

1 人类味觉 一般认为人类味觉可分为甜、咸、苦和酸4种,它们在舌上的分布如下:甜味分在舌尖两侧;咸味分布在舌体两侧;苦味分布舌根中央;酸味分布在舌根两侧.     

川芎嗪增加大鼠远端结肠阴离子分泌的基侧膜机制

本研究用短路电流技术来观察在川芎嗪作用下,电解质在大鼠远端结肠上皮细胞的转运及其细胞机制。在新鲜分离的结肠上皮的基侧膜加入川芎嗪,能产生较大的短路电流。用粘膜下神经元阻断剂——河豚毒素预作用于结肠上皮,不影响随后的川芎嗪所产生的短路电流,前列腺素合成抑制剂indomethacin预作用可使随后的川芎嗪产生的短路电流减少55．2％。在结肠上皮的顶膜加入Cl^-通道阻断剂DPC和glibenclamide,能完全阻断川芎嗪产生的短路电流。Bumetanide,基侧膜钠、钾、氯共转运体阻断剂能抑制川芎嗪引起的短路电流的85．2％,而结肠上皮细胞基侧膜的非选择性钾通道阻断剂Ba^2 能阻断90％以上的短路电流,说明基侧膜的钠、钾、氯共转运体和钾通道在川芎嗪引起的短路电流中起着重要的作用。上述结果表明,川芎嗪刺激大鼠远端结肠上皮细胞分泌Cl^-是通过上皮细胞顶膜Cl^-通道和基侧膜的钠、钾、氯共转体和K^ 通道介导的。     

促细胞分裂剂和癌基因能阻断特异电压-门控离子通道的诱发

以 BC_3HI 肌细胞为模型,用膜片-电压固定(patch-clamp)技术,研究观察在单一细胞或膜单通道的Ca~(2+)、Na~+和 K~+的变化。肌肉的分化与膜的电压-门控离子通道(voltage-gated ion channels)的表达是依赖于促细胞分裂剂的消退和细胞的生长停滞。通常,电压-门控通道能诱发肌细胞的特异基因产物,但其致癌性的基本机理仍不明。分化的 BC_3HI 肌细胞表达了机能性的 Ca~(2+)和 Na~+通道,当细胞生长增殖和为某些等位癌基因转染时,机能性的离子通道被阻抑。这种机能性的 Ca~(2+)和 Na~+通道,在促细胞分裂剂消退约5天后,才首次检出Ca~(2+)和 Na~+的内向电流。在促细胞分裂剂消退时,暂时诱发 BC_3HI 细胞的电压-门控通道。为了试验细胞癌基因是否能阻止膜离子通道的表达,以 BC_3HI 细胞的克隆细胞株,即以 BC_3HI 细胞,用癌基因表达载     

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。     

电压门控钠离子通道β亚基的研究

电压门控钠离子通道对Na+的选择性通透是神经元等兴奋性细胞产生动作电位的基础。该通道为跨膜蛋白,主要是由形成孔道的α亚基和一个或几个辅助性的β亚基组成,近年来发现,β亚基对α亚基的调节主要是在调节钠通道的膜上表达和亚细胞定位方面。由于β亚基的突变不仅能够引起动作电位的传导异常,导致神经元功能障碍,引发多种心脏系统疾病,包括恶性心律失常、Brugada综合征、QT间期延长综合征及其他传导性疾病,还能引起亨廷顿病(Huntigton’s diaease,HD)等神经系统疾病。本文就近几年钠离子通道β亚基生理功能的研究及其突变体与疾病的关系等方面作一阐述。