正向的跨膜Ca^2＋浓度梯差对腺苷酸环化酶构象与活性的重要性

大多数细胞具有明显的内外Ca~(2+)浓度梯差,一般细胞内Ca~(2+)浓度为10~(-7)—10~(-6)mol/L,细胞外则为10~(-3)mol/L.换言之,细胞内、外Ca~(2+)浓度梯差约为1000—10000倍.通过调控机理细胞内Ca~(2+)的浓度经常保持在一个恒定的低水平,否则会引起细胞功能的一系列异常变化.但这种跨膜Ca~(2+)浓度梯差对跨膜蛋白的构象与活性究竟有什     

胞内、胞外钙对花生四烯酸刺激的人嗜中性白细胞呼吸爆发的调控

呼吸爆发是人嗜中性白细胞行使杀菌功能的重要生理反应。用化学发光方法测量外源花生四烯酸刺激的嗜中性白细胞在体外的呼吸爆发,用荧光探针标记法测量嗜中性白细胞内的自由钙离子浓度,发现用细胞内质网膜上Ｃａ＾２＋－ＡＴＰ酶的抑制剂ｔｈａｐｓｉｇａｒｇｉｎ升高细胞内自由钙离子浓度后,花生四烯酸的嗜中性白细胞的呼吸爆发增强,而用ＥＧＴＡ或ＢＡＰＴＡ螯合胞外或胞内钙离子则会抑制花生四烯酸刺激的呼吸爆发。这些实验结     

跨膜Ca2+梯度的消失影响红细胞膜脂的不对称性分布

正常生理条件下,红细胞内Ca~(2+)浓度为10~(-6)mol/L,而血液中的Ca~(2+)浓度则约10~(-3)mol/L,因此红细胞膜两侧存在着1000倍的跨膜Ca~(2+)梯度.有报道在贫血病人的红细胞或老化的红细胞中,红细胞内的Ca~(2+)浓度大幅度上升,导致了跨膜Ca~(2+)梯度的下降.我们曾报道过一个合适的跨膜Ca~(2+)梯度可通过膜脂调节质膜腺苷酸环化酶、肌质网Ca~(2+)-ATP酶的构象和活力.最近,我们又初步报道了一个合适的跨膜Ca~(2+)梯度是红细胞带3蛋白(Band-3)表现较高阴离子转运活力所必须的.那么这种调节作用是否也是通过膜脂进行的呢?众所周     

DIDS对红细胞膜上葡萄糖运输蛋白功能的影响

膜蛋白功能和其自身特殊结构间的紧密相关是不言而喻的,但在活细胞上,膜蛋白还和周围的脂质、其他膜蛋白及胞质组分存在联系,由此产生的相互作用往往对其正常生理功能的发挥及调控至关重要,本工作利用DIDS(4,4’-二异硫氰基-2,2’-二磺基芪)特异性地抑制红细胞膜上阴离子运输蛋白(Band 3),研究是否会影响膜上葡萄糖运输蛋白(GluT-l)对葡萄糖的运输特性,即确认膜上这二种蛋白质是否有相互作用调节功能.     

跨膜Ca2+梯差对重建β-肾上腺素能受体配基结合功能的影响

在正常生理状态下,真核细胞内Ca~(2+)浓度为10~(-7)～10~(-6)mol/L,细胞外侧为10~(-3)mol/L,即细胞膜的两侧存在1000～10000倍的跨膜Ca~(2+)梯差。当细胞外信息跨膜传递时细胞外Ca~(2+)内流,胞浆中的Ca~(2+)浓度升高,细胞膜两侧的跨膜Ca~(2+)梯差降低约10倍,即膜内外两侧的跨膜Ca~(2+)梯差为100倍;而信息传递完成后胞浆中的Ca~(2+)会通过质膜上的Ca~(2+)-ATP酶或Na~+-Ca~(2+)交换运出细胞外以维持膜两侧合适的跨膜Ca~(2+)梯差。因此,细胞膜两侧的跨膜Ca~(2+)梯差在维持细胞正常功能中具有重要的生理意义。但这种跨膜Ca~(2+)梯差对膜结合蛋白,尤其是对参与构成信息跨膜转导体系的膜蛋白的结构与功能及其相互作用的影响尚未引起足够的重视。     

细胞内钙与疾病

现已认识,钙的生物学作用是多能的。许多生理过程都与钙离子浓度有关。特别是神经元内的不少关键性过程如神经递质的释放、膜对特种离子的通透性的调节、膜的稳定性、轴浆流以及许多酶的控制等都是经由细胞内或膜内外钙离子分布的改变来调控的。同时细胞内钙离子的改变在细胞损伤中可能起重要作用。《细胞内钙与疾病》详细论述了各种病理情况下细胞内钙离子的改变及其可能的作用机制,有一定的理论价值和现实意义。     

一氧化氮对拟南芥保卫细胞内向钾通道的作用

研究了一氧化氮(NO)对拟南芥保卫细胞内向钾通道的作用. 当细胞内液不含钙的络合剂EGTA(Ethylene glycol-bis(2-aminoethylether)-N,N,N′,N′-tetraacetic acid)时, NO抑制内向钾通道电流; 当细胞内液含有EGTA时, NO对内向钾通道电流没有明显作用. NO还抑制拟南芥叶片气孔的开放; 当NO和EGTA共同处理叶片时, 气孔开放与对照相比不受抑制. 先前有报道NO能激活保卫细胞质膜钙通道. 由此推测, NO通过激活质膜钙通道引起胞内钙含量升高, 从而抑制内向钾通道电流, 抑制气孔开放.     

跨膜Ca~(2+)梯度与红细胞骨架的稳定性

正常生理条件下,红细胞内Ca~(2+)浓度为10~(-6)mol/L,而血液中的Ca~(2+)浓度则约10~(-3)mol/L,因此在红细胞膜两侧存在着约1000倍的跨膜Ca~(2+)梯度.我们曾报道过跨膜Ca~(2+)梯度对通过膜脂调节质膜腺苷酸环化酶、肌质网膜Ca~(2+)-ATP酶构象和活力的重要性.红细胞骨架(Cell skeleton)是维持红细胞形态和功能的基础.它由两个结构单元组成——细胞膜和膜骨架(Membraneskeleton).     

pH值对红细胞膜力学特性和胞内蛋白结构与功能的影响

利用快速显微动态图像分析技术和快速显微多道分光光度技术, 在无损、在位、实时的情况下, 同时从细胞内分子、细胞膜以及细胞形态3个水平上, 研究单个活态人红细胞的大小形态、膜弯曲弹性模量和血红蛋白的吸收光谱等在不同pH值下的自主变化情况, 表明了红细胞膜的力学特性和胞内血红蛋白分子结构与浓度随pH值发生自主变化及其相互之间的密切联系.     

成骨细胞对周期性拉伸刺激的生理响应和胞内Ca2+浓度变化

骨组织的生长发育受到力学因素的调控. 对大鼠颅盖骨中分离出的成骨细胞施加周期性拉伸刺激, 结果表明500微应变的加载明显促进了细胞的增殖, 而1000和1500微应变的拉伸抑制了细胞的增殖. 各应变水平的拉伸增加了细胞与基底间的黏附力和细胞的铺展面积. 用荧光探针Fluo-3/AM测定拉伸对成骨细胞胞内Ca2+浓度的影响, 发现在500微应变下拉伸5 min后成骨细胞胞内Ca2+浓度比对照组有明显增加. 用三七总皂苷阻断胞内Ca2+通道后, 成骨细胞对应变的响应仍表现出胞内Ca2+浓度的升高; 但与未加三七总皂苷的加载组相比, 胞内Ca2+浓度响应应变后的升高由原来的92.9%的增加降低到28.6%的增加. 说明在成骨细胞响应周期性拉伸应变的过程中胞内Ca2+ 浓度的升高既有胞外钙内流的参与, 也有胞内钙库的释放作用, 其中胞外钙通过跨膜通道的内流起主要作用.     

钙调素拮抗剂及钙离子螯合剂对叶绿体CF_1-ATP酶的影响

作为胞内信使的钙离子,在与Calmodulin(钙调素,简称CaM)结合后将其活化,从而调节着生物细胞内多种酶的活性和生理过程。在植物方面,已证实Ca~(2+)·CaM系统至少调节着NAD激酶、Ca~(2+)·Mg~(2+)-ATP酶和NAD奎宁氧化还原酶,以及可能参与光合作用、细胞运动、植物激素反应等生理过程的调节。植物上已初步证实与Ca~(2+)·CaM调节有关的ATP     

豚鼠胰腺内钙调素的免疫组织化学定位研究

钙离子是重要的细胞内调节因子.它的作用几乎涉及到所有的细胞生理过程,如物质代谢、激素分泌、神经递质的合成与释放、肌肉收缩以及细胞的分裂增殖等.钙调素(calmodulin,CaM)是一种广泛分布于真核细胞中的小分子蛋白,它作为细胞内主要的钙受体,传递钙离子浓度变化的信息,影响许多关键酶的活性和生理过程的速率.有研究表明,CaM 在神经组织、睾丸和各种内分泌组织中含量丰富.我们曾用免疫组织化学法观察到 CaM 广泛分布于豚鼠胃和小肠粘膜的内分泌细胞中.已发现 CaM 与胰岛β细胞的功能有密切关系.然而     

低能氮离子注入对花粉细胞钙浓度及膜电位的影响

以百合花粉为材料研究顾低能N^ 注入对花粉营养细胞Ca^2 浓度和膜电位的影响,花粉细胞经100keV和10^13离子／cm^2剂量注入N^ 后,胞内明显增加,加下钙通道抑制剂后,Ca^2 浓度的增加受到部分抑制,并且这种抑制作用随着抑制剂浓度的增加而加强,利用细胞内微电极技术测定细胞膜电位的结果表明,注入N^ 后花粉细胞膜出现去极化反应,即膜值升高,加入钙通道抑制剂后,膜电位的上升幅度虽有所降低,但仍明显高于对照细胞,说明至少部分膜电位的升高是由N^ 注入首先引起的,因此推测,细胞膜电位的去极化引起细胞膜钙通道打开从而使细胞内钙浓度升高可能是低能离子注入促进花粉萌发的初始效应。     

成骨细胞对周期性拉伸刺激的生理响应和胞内Ca2+浓度变化

骨组织的生长发育受到力学因素的调控. 对大鼠颅盖骨中分离出的成骨细胞施加周期性拉伸刺激, 结果表明500微应变的加载明显促进了细胞的增殖, 而1000和1500微应变的拉伸抑制了细胞的增殖. 各应变水平的拉伸增加了细胞与基底间的黏附力和细胞的铺展面积. 用荧光探针Fluo-3/AM测定拉伸对成骨细胞胞内Ca²⁺浓度的影响, 发现在500微应变下拉伸5 min后成骨细胞胞内Ca²⁺浓度比对照组有明显增加. 用三七总皂苷阻断胞内Ca²⁺通道后, 成骨细胞对应变的响应仍表现出胞内Ca²⁺浓度的升高; 但与未加三七总皂苷的加载组相比, 胞内Ca²⁺浓度响应应变后的升高由原来的92.9%的增加降低到28.6%的增加. 说明在成骨细胞响应周期性拉伸应变的过程中胞内Ca²⁺ 浓度的升高既有胞外钙内流的参与, 也有胞内钙库的释放作用, 其中胞外钙通过跨膜通道的内流起主要作用.     

跨膜Ca~(2 )梯差与巨噬细胞源性泡沫细胞的形成和凋亡——动脉粥样硬化细胞分子机理的探讨

本实验室对人工膜体系的系统研究[1]表明,一个合适的跨膜Ｃａ2 梯差对于膜蛋白的构象与功能具有重要的调节作用.那么,在活细胞天然膜体系中,特别是在不同生理或病理条件下,跨膜Ｃａ2 梯差又会发生什么变化?为此,我们以Ｃ57ＢＬ/6Ｊ小鼠巨噬细胞为对象,应用激光共聚焦、流式细胞等技术和多种荧光探剂,系统地研究了动脉粥样硬化的关键环节,即巨噬细胞源性泡沫细胞的形成与凋亡过程中跨膜Ｃａ2 梯差的变化及其特征.1　跨膜Ｃａ2 梯差的维持和变化与Ｃａ2 振荡和空间Ｃａ2 梯差是相互紧密联系的事件[2]　　在单细胞水平上,用多种Ｃａ2 荧光探剂…     

Aβ1-40三聚体分离分析及其对神经细胞内游离Ca2+的影响

利用体积排阻色谱(SEC)和非变性凝胶电泳(native PAGE)分析了Aβ_1-40在溶液中的寡聚体存在形式, 并对三聚体进行了分离, 并利用荧光显微镜观察了Aβ_1-40可溶性三聚体对离体培养的大鼠海马神经元细胞内游离钙离子浓度的影响. 结果显示, 在pH 7.4的磷酸盐缓冲液中, 0.231 mmol/L的Aβ_1-40能在24 h内以稳定的低分子量寡聚体混合物的形式存在, 主要成分为可溶性三聚体. 通过SEC分离得到的Aβ_1-40三聚体, 可以明显升高神经元细胞内游离钙离子的浓度, 作用强度高于同浓度的Aβ_1-40纤维. 另外, Aβ_1-40三聚体与Aβ_1-40纤维所引起的胞内钙升高的方式不同, 提示其作用机理可能存在差异.     

生物膜的离子转运和酶

生物细胞的一个重要特征是细胞内外液体的离子浓度有着显著的差异,特别是细胞内K~+离子的浓度明显地超过细胞外液中K~+离子的浓度,细胞内Na~+离子的浓度则比细胞外液Na~+离子浓度低得多.现以人红细胞和大肠杆菌为代表来了解其跨膜离子分布的情况(表1).     

Aβ1～40对神经细胞膜通透性及胞内游离Ca2+的影响

利用激光共聚焦显微镜技术研究了可溶和纤维化的Aβ1～40对神经细胞膜通透性及胞内游离Ca2+的影响. 结果表明: ①可溶和纤维化的Aβ1~40对细胞膜通透性的影响均是浓度依赖的. 可溶的Aβ1~40只有当其浓度达到3 μmol/L时才能使膜的通透性增加, 而纤维化的Aβ1~40的毒性作用远远强于可溶性的Aβ1～40, 当浓度为1μmol/L时, 即有明显作用. 当其浓度达到3μmol/L时, 不但细胞膜的通透性大大增加, 而且核膜也有严重破损. ②高浓度可溶的和纤维化的Aβ1～40均能使胞内Ca2+升高, 升高的幅度呈浓度依赖的. 纤维化的Aβ1～40诱导的胞内Ca2+的上升比较同步, 且反应很快. 这提示高浓度可溶的和纤维化的Aβ1～40神经毒性与细胞膜物理化学性质的改变及胞内Ca2+平衡失调有一定的相关性.     

铝抑制拟南芥根尖PIN2循环和囊泡运输

铝对植物毒害作用最明显的症状是迅速抑制根尖生长. 然而, 铝抑制根尖生长的机制并不清楚. 本文研究了铝对生长素和生长素运输载体(PIN2)囊泡运输的影响. 结果表明, 铝抑制拟南芥根尖生长素运输, 其中过渡区生长素抑制率最高, 达66%. 布雷菲尔德菌素(Brefeldin A, BFA, 一种囊泡运输抑制剂)明显诱导PIN2囊泡在细胞内形成点状结构, 铝处理降低点状结构的大小, 表明铝抑制PIN2囊泡在细胞内的运输. 实时定量PCR和蛋白印迹反应发现, 铝增加PIN2基因的转录表达, 促进PIN2蛋白在细胞膜水平方向累积. 细胞骨架解聚药物处理表明, 铝抑制PIN2囊泡的运输, 主要通过破坏肌球蛋白微丝来完成. 铝处理下, 拟南芥根尖伸长区细胞比过渡区具有较少的铝吸收和较低的囊泡运输频率. 上述结果表明, 通过调节生长素运输载体(PIN2)在质膜与胞内移动, 阻碍生长素的运输, 铝抑制了拟南芥根尖的生长.     

人红细胞带3蛋白结构域间的通讯

带3蛋白(Band 3)是人红细胞膜上的主要蛋白质,具有阴离子转运的功能.它是目前被研究得最广泛的膜蛋白之一.从结构上看,Band 3可分成两个结构域.其中膜结构域负责其阴离子转运功能,而细胞质结构域则与细胞膜骨架蛋白(如锚蛋白ankyrin等)相联从而起到稳定膜骨架的作用.尽管细胞质结构域对于Band 3膜结构域的阴离子转运功能并不是必需的,然而最近有些证据表明这两个结构域之间可能存在一定的联系,但迄今为止人红细胞Band 3两个结构域之间通讯的分子机制和结构基础仍不清楚.