金属转运蛋白SLC39A14的代谢性功能研究进展

微量元素是维持人体生理和代谢功能的重要的营养素之一,既可参与人体生理生化功能调控,亦可作为生物大分子的组成或辅助成分,如激素和维生素有机组成.微量元素对维持机体正常生命活动具有重要意义.其中,必需微量元素是机体内不能产生或合成但又是维持生物体正常生理机能不可或缺的,如铁、锰、锌等,主要通过消化道中不同的金属转运蛋白(metal transporter)转运吸收.近年来,随着金属转运蛋白不断被鉴定与发现以及金属转运蛋白的功能研究进展,认为SLC39A14在不同组织中参与铁、锌、锰等必需微量元素转运,并且参与多种生物学功能.基于目前对金属转运蛋白在代谢性器官以及代谢性疾病中的作用机理的了解和认识,本文回顾性总结了金属转运蛋白SLC39A14在不同代谢组织器官的代谢性功能和作用机制.     

细胞内膜系统的跨膜分子运输

细胞是执行生命功能的基本单位,各种生物分子在脂膜包被的区域内有序协调地行使功能,从而构成了生物活动的基础.脂分子层不仅具有隔绝内外形成微环境的屏障作用,而且还通过受控的跨膜物质运输与信号转导而发挥交通枢纽的功能,实现了膜内外物质与信息交换的精细调节.除此之外,脂分子层由于其形成的疏水环境还为大量的脂溶性生物小分子的合成与代谢提供了加工场所.细胞内膜系统的物质运输是一个高度受控的复杂物流网络,所运输的底物涵盖了无机小分子、有机小分子和生物大分子等众多物质,其运输效率和调节机制与细胞发挥正常功能以及疾病发生发展具有重要关系.由于分子定位、原位成像和蛋白质样品获取方面的困难,目前对于细胞内膜运输系统的研究与了解只是冰山一角.本文就细胞内各膜系统间发生运输和交换的信号分子、营养物质及生物大分子的研究进展做了综述,并且期待在细胞内膜系统研究上新技术新方法的发现.     

再生神经中细胞骨架蛋白含量的分析

神经细胞的恃点之一是轴突缺乏合成蛋白的能力,轴突生长发育和代谢更新所需的结构和功能物质均需由胞体合成经轴浆转运供应,因此轴浆转运不仅为再生神经提供了物质来源,还可能是再生过程的重要调控因素。轴浆转运对神经再生作用的研究起步较晚,多数是再生神经中标记蛋白转运总量或转运速度变化的观察,缺乏深入系统的工作。我们曾发现,虽然再生神经中标记蛋白的转运总量增加并不明显,但某些慢转运蛋白(w_1波)的转运速度却     

植物膜蛋白的囊泡转运及调控机制的研究进展

膜蛋白的囊泡转运对维持植物的生长发育、细胞内外的物质交换、细胞识别、免疫应答、信号转导等生物学过程具有重要的生理学意义.近年来,随着超分辨显微技术和蛋白标记方法的更新和进步,对膜蛋白转运相关机制的研究也取得了很大进展.尽管当前对囊泡转运机制的研究手段或技术方法有很多,但关于膜蛋白囊泡转运途径及其研究技术方法缺少系统的总结.本综述首先介绍了膜蛋白囊泡转运所涉及的相关细胞器,全面总结了植物膜蛋白的不同囊泡转运途径,并在此基础上,系统概括了研究植物囊泡转运所使用的化学方法和突变体;最后,展望了植物膜蛋白囊泡转运途径中的研究前景,以期为了解和阐明植物体如何感知及适应环境的调控机制提供一定的思路和见解.     

肠道菌群调控代谢性疾病发生和发展

人体肠道是一个巨大的复杂生态系统,肠道菌群、营养物质和宿主细胞的相互作用及其稳态对宿主健康以及疾病的发生发展至关重要.肠道菌群的各种菌落具有众多功能,如参与营养物质的合成与分解代谢、形成肠道天然屏障等.肠道菌群紊乱会对健康造成负面影响,许多代谢性疾病的发生和发展均与肠道菌群紊乱存在密切关系.肠道菌群与健康和疾病之间的紧密关系已引起人们对益生菌的关注.益生菌可调节肠道菌群稳态并预防代谢性疾病的发生和发展.本文回顾了肠道菌群尤其是益生菌在肥胖和糖尿病等代谢性疾病发生发展中的作用及其作用机理,并且评估了益生菌在治疗代谢性疾病中的转化应用价值.     

代谢调控的新发现

能量代谢一直是最为热门的研究领域之一. 对乙酰化调控代谢的机理的研究发现, 代谢酶类赖氨酸残基的乙酰化修饰与很早就发现的转录调控、反馈抑制、变构调节及磷酸化修饰一样, 是一种广泛存在于原核和真核生物体内的保守代谢调控机制, 即乙酰化修饰不仅可以抑制/激活代谢酶的催化活力、影响蛋白的稳定性, 还可能协调代谢途径中各个代谢酶类的活性, 并在协调不同通路的代谢流分布中发挥更为广泛的生理功能, 进而在细胞整体水平上调控代谢. 最近还发现一些中间代谢物在细胞信号中起重要作用, 不平衡地积累2-羟基戊二酸或减少α-酮戊二酸会对加双氧酶蛋白家族产生重要的影响, 改变包括HIF途径在内的肿瘤相关信号通路, 并可能引起组蛋白甲基化修饰的改变. 由于代谢与人类疾病紧密相关, 这些新的发现在科学界引起了人们广泛的兴趣.     

MFS超家族转运蛋白结构基础及转运机制

MFS(major facilitator superfamily)转运蛋白家族是目前已知的最大的膜转运蛋白家族之一.该家族膜转运蛋白广泛存在于整个生物界,其功能也与很多生命活动现象息息相关.作为膜转运蛋白,其基本功能是协助完成物质的跨膜转运.为了更好地理解MFS超家族蛋白如何实现物质的跨膜转运,科研人员致力于对其进行结构生物学研究.至今为止,总共有16个MFS超家族蛋白成员的结构得到解析.有限的结构信息可以提供一些线索,帮助我们理解跨膜物质转运的机制.本文除了介绍MFS超家族蛋白结构生物学和转运机制的研究进展外,还通过对已有结构和转运机制的介绍,实现对将来研究的展望.     

异源表达一个大豆Na+/H+逆向转运蛋白基因GmNHX2提高拟南芥的耐盐性

Na⁺/H⁺逆向转运蛋白调节细胞内的离子内平衡, 在植物耐盐性起重要的作用. 本研究克隆一个大豆Na⁺/H⁺逆向转运蛋白的同源基因GmNHX2, 编码一条长534氨基酸的多肽并预测有10个可能的跨膜结构域. GmNHX2在大豆的根、茎和叶中表达, 但在根中的丰度最高, 受NaCl和PEG (polyethylene glycol)处理的诱导表达. GmNHX2与LeNHX2和AtNHX2的序列相似性高于AtNHX1和AtSOS1. 尽管系统发育分析将GmNHX2与细胞器(液泡和囊泡)逆向转运蛋白聚成一类, 但亚细胞定位的结果表明GmNHX2-EGFP (enhanced green flurescent protein)融合蛋白可能位于植物细胞的质膜或细胞器膜上. 与野生型植株相比, 异源表达GmNHX2的拟南芥植株在萌发和幼苗期都更加耐高浓度的NaCl. 这些结果暗示, GmNHX2是一个Na+/H+逆向转运蛋白同源物, 可能在盐胁迫下执行调节离子内平衡的功能.     

纤溶酶原激活因子及其抑制因子在大鼠附睾中的表达及调节

附睾是精子成熟的场所,附睾分泌的酶、激素和营养物质对精子成熟起着重要作用,其中蛋白水解酶介导的表面分子修饰或丢失是精子成熟的一个重要方面.纤溶酶(Plas.min)是一种丝氨酸蛋白水解酶,具广泛的蛋白水解酶活性,在细胞外蛋白水解中有重要作用纤溶酶原激活因子(PA)特异激活纤溶酶原转化为有活性的纤溶酶.PA抑制因子(PAI-1)能够特异中和PA活性.为研究附睾蛋白水解酶活性调节机制,本文对PA及PAI-1在大鼠附睾中的表达作了初步研究.结果表明:(1)附睾组织分级组织型(tPA)和尿激酶型(uPA)PA,二者活性受激素调节;(2)mRNA定位证实附睾上皮表达tPA和PAI-1.上述结果提示附睾有完善的PA调节系统,PA和PAI-1的协同表达在附睾蛋白水解酶活性调节中起重要作用.     

呼吸代谢控制在Caspase-3对线粒体凋亡信号正反馈作用中的机制和意义

线粒体通过控制释放促凋亡因子对细胞凋亡的调控起决定作用已经得到广泛认同。Caspase-3是细胞凋亡级联反应下游的一个关键的凋亡蛋白水解酶，但同时也有对线粒体的反馈作用，其机制和意义尚不完全清楚，研究了基因重组Caspase-3对线粒体呼吸、氧自由基和跨膜电位的影响。结果表明，重组Caspase－3使分离的小鼠肝线粒体的态4呼吸速率增加，呼吸控制比下降，线粒体氧自由基生成增加，线粒体跨膜电位下降。Caspase-3对线粒体的上述作用依赖其蛋白水解酶活性并通过线粒体膜透过性转运孔（PTP）起作用。实验结果证明Caspase-3对线粒体凋亡信号有正反馈放大作用，并进一步揭示了Caspase-3对线粒体作用的正反馈放大机制。     

二价铁转运体IRT1的研究历程及最新进展

铁作为生物体内必需的微量元素之一,在细胞的生理生化过程中发挥着重要作用.然而铁营养不足已经严重影响到农业生产乃至威胁着人类健康.铁转运蛋白(IRT1)是植物体吸收二价铁的主要转运体,几乎存在于所有植物中,因此IRT1的研究对了解铁吸收机制和维持体内铁稳态意义重大.近10年对IRT1的研究主要分为3部分:上游转录因子响应环境铁对IRT1表达的调控,IRT1在细胞内的膜泡运输,IRT1在铁生物强化方面的应用.以此为依据,本文首先介绍了IRT1的多跨膜结构及参与金属吸收的位点;其次,总结了对IRT1表达的网络调控;然后分析了细胞水平IRT1细胞内的运输;最后,对IRT1仍有待解决的问题进行分析和展望.     

铁稳态代谢分子机制及铁磁纳米颗粒研究进展

铁是人体必需微量元素,参与血红蛋白及多种酶的合成,在氧气运输、免疫调节、核酸合成及基因表达调控等多种生理过程中发挥重要作用.铁稳态代谢的维持对于机体正常生长发育至关重要,铁稳态代谢失衡会引发多种疾病.机体铁稳态代谢的调控由多个环节协调控制;在分子水平上,铁调素Hepcidin作为铁稳态代谢的关键调控因子,通过降解小肠上皮细胞和巨噬细胞上的铁外排蛋白Ferroportin,调控机体铁稳态.由此可见,机体内铁稳态代谢的维持是由多因素、多层次的复杂调控网络协调完成.铁不仅是必需的营养物质,还是新型生物材料的重要组分.铁磁纳米颗粒是一类以铁蛋白或Fe_3O_4等作为基础的生物大分子纳米粒子,因其较强的磁导向性和较好的生物兼容性,已被广泛应用于生物医学领域.本文围绕我们团队近年在铁稳态代谢领域的系列原创发现,就铁调素调控铁代谢稳态的分子网络及铁磁纳米颗粒研究国际前沿进展进行系统综述.     

葡萄糖转运蛋白细菌同源体的晶体结构

葡萄糖代谢对于细胞维持正常生理功能有着至关重要的作用。然而,葡萄糖无法自由通过细胞膜,从微生物到人,各种生物摄入葡萄糖都需要借助细胞膜上的葡萄糖转运蛋白(glucose transporters,GLUT)来完成。在人的GLUT家族蛋白14个成员中,科     

这些运动减不了肥

大运动量运动若运动量加大,人体所需要的氧气和营养物质及代谢产物也就相应增加,这就要靠心脏加强收缩力和收缩频率,增加心脏输出血量来运输。做大运动时,心脏输出量不能满足机体对氧的需要,使机体处于缺氧的无     

信号转导与细胞癌变

细胞内存在两类调节细胞生长的基因-生长促进基因（即原癌基因或细胞癌基因）和生长抑制基因（抗癌基因和诱导终端分化基因），这些基因编码生长因子（或其受体）、蛋白激酶、某些酶类、鸟苷酸结合蛋白（G蛋白）、转录调节因子以及其他在信号转导中起重要作用的蛋白组分，这些基因的突变或表达异常导致其编码蛋白（癌蛋白、抗癌蛋白）数量或功能异常，引起细胞生长调控紊乱，无限生长、增殖，最终导致细胞癌变，因此，研究认号转导机制对于阐明细胞癌变的化学本质具有重要意义。     

G蛋白偶联受体的结构研究与药物研发

G蛋白偶联受体(G protein coupled receptors,GPCRs)是人体内最大的膜受体蛋白家族,具有保守的7次跨膜螺旋结构.GPCR可识别细胞外的各种信号分子,如激素、神经递质、离子、光、气味分子等,与之结合后发生构象改变,随后与细胞内的效应蛋白(包括G蛋白、GPCR激酶GRK和阻遏蛋白)相互作用,从而诱导各种细胞反应.作为分布最广泛的细胞表面蛋白,GPCR在所有重要的生理活动中发挥不可或缺的功能作用,是心血管疾病、神经系统疾病、炎症、代谢性疾病、癌症等多种疾病的重要药物靶点.美国食品药品监督管理局(FDA)批准的药物中约34%以GPCR为作用靶点,2011~2015年间,GPCR药物的销售份额占据全球上市药物的27%.近年来,GPCR的结构生物学研究取得了长足的发展,研究成果揭示了GPCR对配体识别和信号转导的分子机制,并为基于结构的药物研发提供了重要信息.本文详细介绍GPCR的结构研究与药物研发进展,并就GPCR结构和功能研究的未来发展方向提出建议.     

家蚕硒蛋白组的计算机识别

硒是一种生物必需微量元素, 主要以硒蛋白形式发挥生物学功能. 硒蛋白的生物合成取决于硒代半胱氨酸插入蛋白质的合成过程. TGA码既是终止码, 又可翻译成硒代半胱氨酸, 这使普通基因注释软件无法正确预测硒蛋白, 导致现有数据库中许多物种的硒蛋白被错误注释或丢失. 本研究基于已公布的家蚕基因组预测信息、采用PERL语言编程, 对家蚕基因组中硒蛋白进行了计算机检索与分析. 结果表明, 在家蚕数据库18510个已注释基因中, 以TGA码终止的基因有6348条, 其中含有SECIS结构的基因249条, 兼含半胱氨酸同源类似物的基因52条. 再经硒代半胱氨酸(Sec)侧翼序列比对, 最终检索到完全具备硒蛋白特点的基因5条, 其中谷胱甘肽硫转移酶(GST)是一种已知微生物硒蛋白, 而其他4种则是新硒蛋白, 分别在已有基因表中被注释为CG6024蛋白, CG5195蛋白, ATP-结合盒转运蛋白A型(ABCA)和核VCP相似蛋白. 通过对GST, ABCA和VCP主要性质的分析, 推测家蚕硒蛋白在氧化调节、硒储存运输和细胞凋亡等过程中起重要作用.     

驱动蛋白超家族在多种疾病的发生和发展中的作用

细胞内物质运输是细胞发挥正常生物学功能的基础.驱动蛋白可作为运送细胞内物质的载体,通过与不同的骨架蛋白结合以识别不同的分子货物,从而参与这些分子货物下游的生物学效应.没有运输活性的驱动蛋白也可以通过其自身对某些分子信号通路的调节而发挥其功能.大量研究表明,驱动蛋白广泛地参与了多种疾病的发生发展过程,如神经性疾病、代谢性疾病、肾病、癌症等.本文将对近年来诸多关于驱动蛋白与疾病的研究进行综述.     

青蒿素作用机制之谜

青蒿素类药物是抗疟神药,同时也发现还有其他生物活性,但研究者对其作用机制一直存在争论.一般认为,青蒿素的过氧桥是其发挥功能必不可少的基团.青蒿素的作用分为两步:首先被激活,打开内氧键,然后破坏细胞功能.但在具体作用方式上没有定论,引起青蒿素的激活是铁、血红素还是其他如线粒体内某个未知的因子?青蒿素激活后是破坏血红素代谢还是靶向某个特异蛋白还是相对无选择地靶向一系列蛋白?作用部位是液泡还是线粒体?本文将针对青蒿素的作用机制研究现状进行综述.     

质体磷酸转运器的专一性和功能的多样性

本文将对植物细胞的不同质体中磷酸转运器,(一种执行跨质体膜载运物质功能的蛋白复合体——译者注)专一性的差异进行比较。C_3植物菠菜的磷酸转运器承担着质体膜内外无机磷酸、二羟丙酮磷酸和3-磷酸甘油酸之间的反向交换;C_4植物和CAM植物叶绿体中的磷酸转运器除转运上述代谢物外,还能运输磷酸烯醇式丙酮酸;豌豆根的质体中,磷酸转运器还转运葡萄糖-6-磷酸。立足于不同质体各自的特殊功能,我们将阐述磷酸转运器的这种多样性。