钙——钙调素热激信号转导途径研究进展

植物细胞内存在一条新的热激信号转导途径.热激引起细胞内自由钙离子浓度([Ca2+];)迅速上升,而磷脂酶C/1,3,5-三磷酸肌醇(PLC/IP3)信号系统的参与是热激引起[Ca2+]i升高的因素之一.热激也提高钙调素(CaM)基因表达和CaM蛋白的积累,钙调素基因AtCaM3是Ca2+-CaM热激信号转导途径中的重要成员.钙调素下游信号分子研究表明:AtCaM3通过CaM结合的蛋白激酶AtcBK3或CaM结合的蛋白磷酸酶AtPP7改变热激因子AtHSFAla的磷酸化状态以调节AtHSFAla的活性,进而影响热激蛋白基因的表达,最终影响植株的耐热性.     

活性氧与NO在SO2诱导蚕豆气孔运动中的作用

以蚕豆叶表皮为材料,研究SO2胁迫时叶面气孔运动及其调节途径.研究发现,用浓度1～200μmol/L的SO2衍生物(亚硫酸钠与亚硫酸氢钠混合液)处理蚕豆叶下表皮后,气孔开度明显减小,气孔保卫细胞内活性氧(ROS)、一氧化氮(NO)和钙离子(Ca2+)水平显著升高.采用抗氧化剂抗坏血酸和过氧化氢酶,钙离子干扰剂EGTA和LaCl3,以及NO合成抑制剂NaN3与NO清除剂c-PTIO,分别与SO2衍生物同时作用时,SO2诱发的气孔关闭效应得到有效缓解,保卫细胞内ROS、NO和Ca2+水平随之改变.抗氧化剂和NO干扰剂能阻止SO2诱导的胞内ROS、NO和Ca2+水平升高;EGTA和LaCl3能降低SO2诱导的胞内NO和Ca2+升高,但不影响ROS水平.研究结果表明,较高浓度SO2能诱导气孔关闭,SO2胁迫诱导ROS和NO合成增加,ROS和NO通过钙信号系统调节气孔开度.     

G蛋白可能参与细胞外钙调素促进蚕豆气孔关闭的过程

存在于蚕豆保卫细胞质外体的细胞外钙调素(CaM)具有调控气孔运动的重要作用.以蚕豆表皮条为材料,利用激光共聚焦显微技术以及表皮条的生物分析方法研究了细胞外CaM促进气孔关闭的机理.实验结果表明,细胞外CaM能诱导保卫细胞[Ca 2+ ] cyt 升高,且升高程度随细胞外Ca 2+ 浓度的升高而增加;使用Ca 2+ 通道抑制剂的结果表明细胞外CaM诱导保卫细胞[Ca 2+ ] cyt 升高的过程以细胞外Ca 2+ 内流为主.利用G蛋白抑制剂PTX和激活剂CTX后发现,PTX能抑制细胞外CaM诱导的保卫细胞[Ca 2+ ] cyt 升高和气孔关闭,CTX也能通过诱导保卫细胞[Ca 2+ ] cyt 升高来促进气孔关闭,且Ca 2+ 主要来源于细胞外.说明G蛋白可能参与了细胞外CaM促进气孔关闭的过程.根据以上结果我们提出了细胞外CaM调控气孔运动的可能模式:细胞外CaM可能通过激活保卫.     

钙调素参与离子通道和受体功能的调控

离子通道和受体是神经细胞信号发生及传递的结构基础.近年来的研究证明,离子通道和受体的功能受到细胞内及细胞外许多化学物质和信号分子的调控.越来越多的证据表明,正是这些以离子通道和受体为靶标的调控机制决定了中枢神经系统功能的复杂性和可塑性.在众多复杂的调控机制中,Ca 2+ 信号途径对于神经细胞的正常活动和病理改变均是至关重要的.经离子通道和受体内流的Ca 2+ 可对Ca 2+ 内流进行反馈调控,或是调控其他离子通道和受体的功能,它们的共同特点是都有Ca 2+ /钙调素(CaM)的参与.Ca 2+ /CaM通过对离子通道和受体进行反馈调控来保持通道之间的功能协调性和胞内的Ca 2+ 平衡.文中阐述了Ca 2+ /CaM参与调控离子通道和受体功能的分子过程,进一步说明了细胞编码Ca 2+信号的机理.     

人参SQS基因的干扰载体构建及转化人参愈伤组织

以5年生人参为材料, 根据人参SQS基因设计正义及反义片段引物, 构建了SQS基因干扰表达载体; 利用农杆菌转化法转化人参愈伤组织, 对获得的抗性愈伤组织进行PCR检测及实时定量PCR检测, 并对抗性愈伤组织的皂苷进行HPLC分析. 实验结果表明, 与非转化人参愈伤组织相比, 转化后的愈伤组织SQS基因表达量降低, 皂苷含量有所变化. SQS是人参皂苷生物合成途径的关键酶, 抑制SQS基因的表达, 可调控人参皂苷含量变化.     

基因表达的钙离子调控机制研究

基于基因调节系统的动力学模型,利用数值模拟方法研究了Ca2+振荡对基因表达活性的影响.结果表明:细胞内Ca2+振荡能降低活化转录因子的有效钙阈值;转录因子的活性随Ca2+浓度平均水平增高而增大,但随着细胞内Ca2+振荡周期的增大而减小.     

人参皂苷Rg3抑制高糖诱导的人肾小球系膜细胞过度增殖、炎症反应和PTX3的表达

以肾小球系膜细胞增殖为特征的糖尿病肾病(DN)是糖尿病患者中最常见的并发症.为研究人参皂苷Rg3在DN中的作用及其体外作用机制,通过使用高糖(HG)刺激的系膜细胞增殖的体外模型,并用不同浓度梯度的人参皂苷Rg3进行干预,检测系膜细胞的增殖情况,并检测其对炎症因子MCP-1和长五聚体蛋白PTX3表达,以及NF-κB信号通路的影响.研究结果表明,人参皂苷Rg3可以一定程度地减轻HG诱导的系膜细胞增殖.在HG诱导的系膜细胞中,人参皂苷Rg3可以降低炎症因子MCP-1的表达水平.另外,人参皂苷Rg3还能显著抑制PTX3的产生,并抑制NF-κB p65的表达,增加IκBα的表达.此外,PDTC组也能显著抑制IκBα降解,降低NF-κB p65,MCP-1和PTX3的表达水平.结果表明,人参皂苷Rg3可减轻HG诱导的系膜细胞增殖,炎症反应和PTX3表达,该过程可能是通过抑制NF-κB信号通路所介导的.人参皂苷Rg3可以作为一种治疗或预防剂在DN中发挥一定的肾脏保护作用,可能与其抗炎作用和抑制PTX3的表达有关.     

原人参二醇、人参皂苷CK和原人参三醇对阿霉素诱导足细胞损伤的保护作用

为探讨原人参二醇(PPD)、人参皂苷CK和原人参三醇(PPT)对肾病综合征(NS)中足细胞损伤的保护作用，本研究采用阿霉素(ADR)诱导足细胞损伤。通过CCK8及细胞划痕、Transwell实验分析，结果表明三种人参皂苷可以改善ADR损伤后足细胞的增殖活力并抑制其迁移能力。Western blot及细胞免疫荧光实验结果表明PPD、人参皂苷CK和PPT均可以通过降低Desmin、NF-κB P65、p-NF-κB P65、p-IκBα及升高IκBα的表达水平缓解足细胞损伤，并且可以促进GR的表达及其核转位，其中PPD的作用效果较好。计算机分子对接结果显示PPD、人参皂苷CK和PPT与GR均具有一定的结合活性，但PPD与GR的结合活性最优。因此，PPD、人参皂苷CK和PPT均可以在一定程度上改善ADR诱导的足细胞损伤，其中PPD在保护足细胞损伤方面具有一定的优势。     

激发子诱导拟南芥悬浮细胞的脱敏性反应

通过真空转化法获得转重组水母发光蛋白基因(aeq)的拟南芥.利用这一转基因拟南芥研究植物对两种不同来源激发子---来源于植物细胞壁的寡聚半乳糖醛酸(OGA)与来源于真菌细胞壁的二十五肽激发子(Pep-25)的反应.OGA与Pep-25都可以诱导拟南芥悬浮细胞的过敏性反应,包括[Ca 2+ ] cyto 的升高,H 2 O 2 的产生与胞外介质的碱化.但是拟南芥在用OGA或Pep-25预处理以后,再用OGA或Pep-25处理时所产生的过敏性反应强度明显低于未经OGA或Pep-25预处理而直接用OGA或Pep-25处理的拟南芥悬浮细胞所产生的反应,即发生了同源或异源脱敏性反应.OGA与Pep-25诱导pal与gst的转录也有同源与异源脱敏性反应现象.推测是OGA和Pep-25诱导产生的胞内Ca 2+ 和H 2 O 2 作为第二信使诱导抗性相关基因的转录,OGA和Pep-25诱导[Ca 2+ ] cyto 的变化和H 2 O 2 产生的同源与异源脱敏现象以及OGA和Pep-25诱导pal与gst转录方面表现的同源与异源脱敏现象可能是相关的.     

大鼠胰腺β细胞内葡萄糖钙信号调控机制

用fura-2显微荧光法测量细胞内自由钙浓度[Ca2+]i,在单个大鼠胰腺β细胞上探讨了葡萄糖诱发的[Ca2+]i初期下降相(GIDP)、钙振荡和钙库释放的影响因素.实验中发现,非刺激浓度的葡萄糖(5 mmol/L)仍可导致β细胞特有的GIDP.GIDP与去极化无关,也不受外钙的影响,但能被内质网钙泵抑制剂thapsigargin抑制,提示此过程可能缘于钙库对胞浆Ca2+的摄取.在胞内钙振荡过程中移去胞外液中的Ca2+,振荡会逐渐停止;若施加thapsigargin,钙振荡仍能继续维持,说明钙振荡主要缘于外钙内流,钙库在钙振荡维持中的作用不大.无外钙条件下,葡萄糖诱导的钙库释放能被钠通道阻断剂TTX所抑制,而高钾对钙库的释放作用却不受TTX的影响,这提示膜去极化可以直接诱导钙库释放.因此,细胞膜去极化、外钙内流、胞内钙库的摄取和释放共同协调着β细胞内的Ca2+平衡.     

牛樟芝鲨烯合酶基因的克隆与表达分析

为了解牛樟芝三萜类生物合成、调控机理,以多孔菌科真菌茯苓(Wolfiporia cocos,AFR13032.1)的SQS基因为模板对牛樟芝基因组数据进行本地Blast,分离获得牛樟芝鲨烯合酶(AcSQS)基因.以该序列为模板设计特异引物Ac SQSF0和Ac SQSR0,通过PCR扩增得到Ac SQS c DNA全长,并对其进行生物信息学分析,检测不同碳氮源添加物的培养基上该基因的表达水平.结果显示:克隆得到的基因为牛樟芝鲨烯合酶(Ac SQS),该基因含4个外显子,3个内含子,外显子拼接总长1 803 bp,编码600个氨基酸;其蛋白序列的1~17位为信号肽位点,具两段跨膜结构,可能定位于内质网;位于该蛋白189~204位的CHYVAGLVGEGLTRL和225~238位的MGLMLQKTNIIRDY的保守基序为鲨烯合酶识别位点,DTIEDD和D(Y/F)RED为FPP绑定位点;蛋白网络分析显示其位于三萜类化合物的代谢网络中;聚类分析显示Ac SQS蛋白和茯苓、硫磺多孔菌、拟蜡菌、灵芝、云芝等的SQS蛋白聚为一支;不同碳氮源添加物培养基上的表达分析显示:果糖诱导该基因表达的能力最强,而不同氮源添加物诱导该基因表达的能力无明显差异.     

钙-钙调素热激信号转导途径研究进展

植物细胞内存在一条新的热激信号转导途径．热激引起细胞内自由钙离子浓度（[Ca^2＋]i）迅速上升,而磷脂酶C／1,3,5一三磷酸肌醇（PLC／IP3）信号系统的参与是热激引起[Ca^2＋]i升高的因素之一．热激也提高钙调素（CAM）基因表达和CaM蛋白的积累,钙调素基因AtCaM3是Ca2＋-CaM热激信号转导途径中的重要成员．钙调素下游信号分子研究表明：AtCaM3通过CaM结合的蛋白激酶AtCBK3或CaM结合的蛋白磷酸酶AtPP7改变热激因子AtHSFAla的磷酸化状态以调节AtHSFAla的活性,进而影响热激蛋白基因的表达,最终影响植株的耐热性．     

一氧化氮可能参与细胞外钙调素诱导蚕豆气孔关闭的过程

细胞外钙调素(CaM)被发现能够调节蚕豆及拟南芥气孔运动,而且G蛋白、H_2O_2及Ca~(2 )参与这一过程．从接受刺激到引起气孔关闭保卫细胞要经历复杂的信号转导,因此细胞外CaM调控气孔运动的信号转导途径还需要深入探讨．研究中以蚕豆下表皮条为材料,用表皮条生物分析和荧光显微技术研究了一氧化氮(NO)在细胞外CaM促进气孔关闭过程中的作用．结果表明:细胞外CaM能诱导保卫细胞内NO升高,一氧化氮合酶(NOS)抑制剂N~G-氮-L-精氨酸-甲酯(L-NAME)和NO清除剂2-苯-4,4,5,5-四甲基咪唑-1-氧-3-氧化物(PTIO)抑制了这一过程,而硝酸还原酶(NR)抑制剂NaN_3则没有抑制作用;L-NAME和PTIO也抑制细胞外CaM诱导的气孔关闭过程,而NaN_3不能抑制这一过程．说明细胞外CaM主要通过NOS途径诱导NO合成,从而诱导气孔关闭．质膜Ca~(2 )通道抑制剂及Ca~(2 )螯合剂处理实验结果表明,细胞外CaM对保卫细胞内NO的诱导过程依赖Ca~(2 )内流．文中结果为NO参与细胞外CaM调节气孔运动的过程提供了直接证据．     

α-亚麻酸对胰岛素抵抗HepG2细胞脂类合成基因表达的影响

目的分析在α-亚麻酸(ALA,C18:3)干预后,胰岛素抵抗Hep G2(insulin resistance Hep G2,IR-Hep G2)细胞模型脂类合成关键基因表达水平的变化。方法 Hep G2细胞造模期分为两组,由无血清培养基培养的对照组(normal control group,NC)以及含有0.25 mmol/L软脂酸的无血清培养基培养的软脂酸组(palmitic acid,PA),培养24 h后鉴定细胞胰岛素敏感性并测定细胞内胆固醇(total cholesterol,TCH)、甘油三酯(Tryglyceride,TG)水平,然后用ALA替代20%的PA培养12 h,再次鉴定细胞胰岛素敏感性并检测细胞内TCH、TG水平,real time q PCR检测TG、TCH合成关键基因mRNA水平,Western blot检测TG、TCH合成关键基因蛋白表达量。结果 IR-Hep G2细胞模型建立成功,并且PA组TCH水平显著高于NC组(P=0.0016),出现了脂代谢紊乱;ALA干预IR-Hep G2细胞12 h后,细胞活性有所恢复,与PA组相比,ALA组胰岛素诱导基因(insulin induced genes,INSIGs)及脂类合成关键蛋白的mRNA表达无明显变化;与基因表达结果不一致的是,ALA干预后可以特异性提升细胞内INSIG-2蛋白相对表达量,但对INSIG-1蛋白相对表达量没有明显影响。同时,ALA可以显著抑制55k Da固醇调节元件结合蛋白-2(sterol regulatory element-binding protein-2,SREBP-2)、HMG-Co A还原酶(3-hydroxy-3-methyl glutaryl coen-zyme A reductase,HMGCR)及脂肪酸合酶(fatty acid synthase,FASN)蛋白的表达,且ALA组细胞内TG水平显著降低(P=0.0119)。结论 0.05 mmol/L ALA干预IR-Hep G2细胞后,通过提升INSIG-2蛋白的表达,抑制SREBP-2从内质网到高尔基体的剪切成熟活化,降低细胞内55k Da SREBP-2水平及HMGCR的表达,并且抑制FASN表达,从而抑制了TG/TCH的合成。     

STDIn的耐受性研究及其在影响研究中的应用

细胞Ca2+紊乱常常是与氧化应急相关的机体功能异常的基础,诸如心律不齐、局部缺血再灌流、神经变性和缺氧再给氧等.为了深入探讨这些现象产生的机理,大量研究以细胞外产生活性氧(或利用可诱发胞内氧化作用发生的化合物)并采用Ca2+荧光探针来探测细胞内Ca2+的变化.     

ABA与Ca~(2+)-CaM对草莓叶片抗氧化防护酶系统影响

用外源植物激素脱落酸ABA(abscisic acid,ABA)处理草莓叶片,草莓体细胞的抗氧化防护酶活性升高,表明ABA作为植物信号分子可以诱导草莓这一对干旱较为敏感的植物的逆境响应.Fluridone处理未能抑制草莓细胞对外源ABA的响应.进一步研究表明,钙调素(Calmodulin,CaM)作为Ca2+传感蛋白,介导了草莓叶片细胞ABA的下游信号事件.     

大黄酸对IL-2诱发T淋巴细胞增殖和细胞[Ca2+]i变化的作用

研究大黄酸对IL-2引起大鼠T淋巴细胞增殖和细胞内[Ca2+]i变化的影响.采用MTT法检测细胞增殖,用单细胞钙成像系统记录胞内游离Ca2+浓度([Ca2+]i).结果表明,大黄酸对IL-2引起的细胞增殖有显著抑制作用,且抑制效果与剂量有关;IL-2引起[Ca2+]i升高,并持续维持高[Ca2+]i水平,[Ca2+]i升高的机制包括胞内Ca2+释放和胞外Ca2+内流;大黄酸显著抑制IL-2引起的[Ca2+]i升高.结果提示大黄酸可抑制T淋巴细胞增殖,作用机制可能与抑制细胞内[Ca2+]i升高相关.     

机械拉伸对人角膜基质细胞水通道蛋白AQP1表达的影响

通过探讨机械拉伸对人角膜基质细胞中水通道蛋白1(AQP1)及下游信号通路相关基因表达的影响,为揭示圆锥角膜等术后并发症的发生机制提供参考。采用FLEX-4000对人角膜基质细胞进行周期性机械拉伸处理,采用Fluo-3荧光探针检测细胞内Ca~(2+)的浓度,ELISA法检测拉伸处理后胞内cAMP的含量,Real-time PCR分析拉伸和Ca~(2+)螯合剂BAPTA处理后AQP1及其下游信号通路相关基因的表达变化。结果发现:机械拉伸可诱导角膜基质细胞中AQP1及其下游FAK、Wnt通路相关基因的表达。机械拉伸处理后胞内Ca~(2+)、cAMP含量显著上升。BAPTA能够抑制拉伸诱导的AQP1及下游ARHGEF2、Wnt11、MMP2基因的表达。结果提示机械拉伸能够通过调节胞内Ca~(2+)浓度和cAMP浓度促进AQP1的表达,并进一步通过下游的FAK、Wnt信号通路诱导MMP2的表达,参与角膜细胞外基质代谢的调节。     

钙释放激活钙离子通道的发现及研究现状

Ca2+释放激活Ca2+(CRAC)通道是位于非兴奋性细胞质膜上的慢Ca2+通道,是非兴奋性细胞(尤其T淋巴细胞和HEK 293细胞)中胞外Ca2+进入细胞内的主要途径.Ca2+内流是T淋巴细胞激活的最重要的生理生化特征之一.Orai1蛋白单体是组成CRAC通道的亚基,4个Orai1蛋白亚基构成一个四聚体CRAC通道.内质网Ca2+浓度的降低使得STIM1发生定向运动并产生聚集,从而激活了CRAC通道.STIM1蛋白把内质网Ca2+的损耗与CRAC通道上的Ca2+内流联系起来,行使了Ca2+浓度感受器的功能.     

脑缺血再灌注损伤中IL-1β的作用及机制

生理情况下,白细胞介素-1β在脑内表达很低,但脑缺血再灌注后其表达大量增加,其机制与诱导粘附分子合成,激活内皮细胞产生多种活性因子,促进自由基的产生,增加细胞内的Ca2 浓度和促进NO的合成有关.