ATP对胞内钙信号的调控机制研究

以大鼠胰腺β细胞和INS-1β细胞系为研究对象,采用显微荧光测钙技术,研究了胞外ATP对胞内Ca^2＋信号的影响,初步探讨了其作用机制．实验表明：胞外ATP能够分别使大鼠胰腺β细胞和INS-1细胞内的游离Ca^2＋浓度显著升高,但2种细胞的钙信号来源不同．在大鼠胰腺β细胞中,胞外ATP主要通过动员胞内钙库释放而引起胞浆内Ca^2＋浓度显著增高;而在INS-1细胞内,胞外ATP主要通过引起胞外Ca^2＋内流而引起胞浆内Ca^2＋浓度增加．     

钙离子对学习记忆的影响

Ca^2 作为神经信号传递的重要信使，参与学习记忆的神经机制。突触前和突触后细胞内钙离子在长时程突触的可塑性中发挥重要的信息传递作用。研究表明衰老性记忆障碍与中枢神经系统的Ca^2 稳态调节失衡有关。神经细胞内游离钙水平[Ca^2 ]i受多种机制的调节，主要包括Ca^2 的跨膜转运、细胞内钙池摄取与释放Ca^2 等过程；最近的研究表明神经胶质细胞也参与其调节。     

心肌细胞兴奋-收缩耦联过程中钙离子调控的研究进展

Ca^2＋作为细胞内重要的信使在心肌细胞兴奋-收缩耦联过程中起到重要作用,我们将钙离子对心肌细胞兴奋-收缩耦联过程的调控分为三个阶段：上游调控（胞浆中Ca^2＋升高）,中枢调控（Ca^2＋与肌钙蛋白C结合）,下游调控（粗细肌丝结合,形成横桥循环）。本文将对近几年发现的Ca^2＋在兴奋-收缩耦联过程中的调控作用进行介绍。     

大黄酸抑制脂多糖刺激巨噬细胞升高[Ca2+]i和释放TNFα的作用特征

以正常腹腔巨噬细胞(PMφ)和脂多糖(Lipopolysacharide，LPS)刺激的PM垂为对象，用MTT法和激光共焦扫描显微术检测肿瘤坏死因子α(TNFα)释放量和单细胞[Ca^2 ]i的动态变化，研究了大黄酸(Rhein)的作用特征和机理．结果显示，大黄酸对正常PMφ释放TNFα没有明确的影响，但对LPS刺激的PMφ释放TNFα有显的抑制作用，其抑制作用随浓度增加而增强，10^-4mol／L大黄酸抑制了10μg／mL LPS效应的72％．值得注意的是，大黄酸不但抑制了LPS引发的PMφ[Ca^2 ]i的升高，而且使LPS引发的[Ca^2 ]i由宽平台峰状转变为振荡动力学模式，胞外介质无钙时又转变为更低幅值的峰．以上结果表明，大黄酸降低LPS引发的PM垂的[Ca^2 ]i升高是其抑制TNFα释放的信号传导通路的重要环节，并提示大黄酸在降低胞内钙释放和胞外钙内流的同时又对其动力学进行了类周期性的调制．     

Ca2+在H2O2促进蚕豆气孔关闭过程中的作用

利用表皮生物分析法，通过表皮条缓冲液中加CaCl2研究了Ca＾2＋在H2O2促进蚕豆气孔关闭过程中的作用．研究发现在不同浓度的H2O2溶液中加入0．05mol/L和0．005mol/L CaCl2均能加强H2O2对蚕豆气孔关闭的促进作用，H2O2和Ca^2 浓度越高，气孔开度减小越明显．推测在H2O2促进蚕豆气孔关闭过程中，保卫细胞质中Ca^2 浓度升高时的来源可能是质外体中的Ca^2＋．     

水分胁迫下Ca2+与甘蔗内源ABA的关系

本文选取甘蔗（Saccharum officinarum L．）福农95—1702为材料，结合钙离子螯合剂EGTA预处理，对水分胁迫下Ca^2＋与内源激素ABA的关系进行研究。结果表明，30％PEG处理下，甘蔗幼苗叶片中的内源ABA含量升高。1—3mmol／L的EGTA预处理显著抑制了水分胁迫下内源ABA的累积。这些结果表明Ca^2＋可能参与了水分胁迫下ABA的合成和释放，第二信使Ca^2＋与ABA所介导的信号转导之间可能存在交流与互作，协同调节甘蔗的抗旱性。     

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.     

改进双钙库模型的分岔分析

钙离子(Ca~(2+))是细胞内最常用的信号分子,它通过钙振荡的形式调节多种不同的细胞活动。双钙库模型是一个经典的钙振荡模型,它描述了细胞内钙振荡发生的详细机制。但是,该模型中的希尔系数高,不利于数学分析。本文在降低希尔系数的基础上提出了改进模型,并应用定性理论和分岔理论对其进行了数学分析。改进双钙库模型的动力学性质与原始双钙库模型相似,但其钙振荡区间更大,振幅变化更明显,更好地体现了Ca~(2+)编码细胞信号的方式。双参数分岔分析结合参数敏感性分析的结果表明:Ca~(2+)流出细胞的速率常数、钙库上钙释放通道和钙泵的激活常数均可对钙振荡产生明显影响,这些参数的改变可能会引发Ca~(2+)相关的疾病。本研究有助于人们更好地从数学层面研究双钙库模型,对理解钙信号及其相关疾病也有一定帮助。     

被子植物的双受精作用

双受精作用是被子植物的重要胚胎学特征。在被子植物胚囊中，助细胞吸引花粉管进入胚囊，促进花粉管释放内含物，使精子达到受精的靶区，配子以细胞融合的方式进行精卵结合。本文主要概述了被子植物的双受精过程，介绍了精子二型性现象、偏向受精和精卵识别的研究进展。     

Sr^2＋诱导尖吻蝮蛇毒中抗凝血因子I的结构稳定性及重新折叠

尖吻蝮蛇毒抗凝血因子I（ACFI）是活化凝血因子X（FXa）结合蛋白，具有显著的抗凝血活性．用荧光光谱研究了Sr^＋诱导ACF I的结构稳定性及重新折叠．结果表明，脱钙ACF I（apo-ACFI）可结合两个Sr^＋．ACF I与FXa的结合反应不是绝对依赖于Ca^2＋，Sr^2＋也可以诱导ACF I与FXa的结合反应．盐酸胍诱导的Sr^2＋重组ACFI（Sr^2＋-ACF I）去折叠过程是一个三态过程，有一个稳定的中间态．像Ca^2＋一样，Sr^2＋不仅能显著增加ACF I的结构稳定性，而且在不改变变性剂浓度条件下，能诱导去折叠的脱钙ACF I重新折叠成Sr^2＋-ACF I的中间态．Sr^2＋诱导apo-ACF I重新折叠过程包含快慢两步反应，Sr^2＋取代Ca^2＋只降低快折叠反应速度，而不影响慢折叠反应速度．这说明，金属离子影响快折叠过程，而慢折叠过程只决定于蛋白质本身性质．     

钙延缓黄瓜子叶衰老及其对RNase与活性氧清除有关酶活性的反应

在黄瓜子叶衰老期间外源 Ca~(2+)延缓内源结合 Ca~(2+)和总 Ca~(2+)含量的降低.Ca~(2+)处理5d的子叶,各亚细胞结构部分 RNase 活力均有明显的抑制效应,但不同亚细胞组分的反应程度不尽相同,线粒体对外源 Ca~(2+)处理最敏感,叶绿体则较迟钝,1mMCa~(2+)处理的子叶,SOD 活力高于对照47%.10mMCa~(2+)处理的子叶仅是对照的48%,Ca~(2+)对衰老过程中 SOD 活力作用可能与体内 Ca·CaM 系统有关.子叶衰老过程中过氧化物酶和过氧化氯酶活力均受到 Ca~(2+)的刺激.但 Ca~(2+)对过氧化氢酶活力刺激效应比过氧物酶小得多.上述结果表明,Ca~(2+)的作用可能与体内自由基清除有关的酶有关;外源 Ca~(2+)对暗诱导黄瓜子叶过氧化物酶作用通过释放胞壁以离子键结合的酶来完成.     

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.     

去白云化作用机理的实验模拟探讨

通过实验模拟,讨论了自然界中广泛存在的去白云化作用机理。在近地表的酸性条件下,尽管有溶解CaSO_4的参与,方解石的溶解速率仍大大超过白云石,因而认为人们长期用来解释去白云化作用的假想化学反应很难从动力学的角度进行合理的解释。在溶解CaSO_4的参与下,白云石中Ca~(2+)的释放受到抑制,Mg~(2+)的释放速率加快,先转变成一种富Ca~(2+)的白云石,最后转变成方解石。该过程可能部分类似于从原白云石到有序白云石过程的逆过程。     

SO_2诱导拟南芥保卫细胞凋亡

以拟南芥叶片下表皮为材料,研究了SO_2体内衍生物-亚硫酸钠和亚硫酸氢钠混合液(3:1,mmol·L~(-1)/mmol·L~(-1))对气孔保卫细胞的致死效应.结果表明,浓度1.0～5.0 mmol·L~(-1)的SO_2衍生物处理表皮3 h可引起保卫细胞死亡,死细胞出现核固缩、核断裂、凋亡小体等典型的核凋亡特征,且胁迫组细胞内活性氧和钙离子水平升高.蛋白酶抑制剂Z-Asp-CH_2-DCB和TLCK能减少SO_2衍生物诱导的细胞凋亡;过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸(AsA),及Ca~(2+)螯合剂乙二醇双四乙酸(EGTA)和Ca~(2+)通道抑制剂LaCl_3均可使SO_2衍生物诱发的细胞死亡率降低.0.1 mmol·L~(-1)的AsA或EGTA能降低胁迫组胞内的活性氧和Ca~(2+)水平,与死亡率降低相伴发生.以上结果表明,一定浓度的SO_2可诱导拟南芥保卫细胞凋亡,胁迫可能通过诱导活性氧产生、胞外钙内流,造成胞内Ca~(2+)浓度升高,引发细胞程序性死亡.     

光强对砀山酥梨果实发育期Ca2+、Zn2+含量变化的影响

本实验以砀山酥梨为实验材料研究梨果实发育期间C a2+、Zn2+含量的变化规律以及与光强的关系。结果表明:(1)砀山酥梨果实C a2+、Zn2+浓度在盛花后第1周和第7周出现两次高峰,这正是石细胞形成的关键期,说明C a2+、Zn2+浓度大小与石细胞的形成有关;(2)梨果实吸收C a2+、Zn2+主要在幼果期,且表现出高光强>中光强>弱光强>极弱光强。     

Calpain的激活与鱼藤酮导致的细胞凋亡

在缺氧或呼吸链抑制剂存在条件下,细胞的呼吸链受到抑制,线粒体的功能受到直接干扰,细胞色素C通过线粒体的外膜特异性通道进入细胞浆内,启动了procaspase-3等一系列凋亡因子,细胞发生与线粒体相关的凋亡。另一方面,因线粒体的功能被抑制,细胞内的钙离子浓度升高,calpain被激活并裂解细胞膜蛋白及细胞内的生物化学分子,促进了细胞凋亡的发生。鱼藤酮作为线粒体呼吸链complexI的抑制剂可导致细胞凋亡,其凋亡途径不仅与caspase介导的机制有关,还有可能与calpain有关。     

木麻黄幼苗小枝质膜离子泵活性对酸雨的响应

对模拟pH4.5～2.5酸雨胁迫3个月后木麻黄幼苗小枝质膜离子泵活性测定结果表明,木麻黄幼苗嫩枝质膜H -ATPase和Ca2 -ATPase对酸雨非常敏感,常随酸雨强度的加大其活性受愈来愈强的抑制.pH4.5～2.5酸雨处理使质膜H -ATPase活性被抑制76.64%～85.88%,而Ca2 -ATPase活性仅为对照的14.12%～4.7%.在pH3.0酸雨处理组,质膜H -ATPase和Ca2 -ATPase活性均出现反弹升高.酸雨对质膜H -ATPase和Ca2 -ATPase活性所产生的相似作用,体现出质膜H -ATPase和Ca2 -ATPase对酸雨胁迫信号具有某种程度上相同的活性响应调节机制.     

包台型水稻不育系花药发育过程中的Ca2+分布

用焦锑酸钾沉淀法研究了包台型不育水稻及其保持系花药发育早期细胞中的Ca²⁺分布变化.从花粉母细胞时期开始,不育系与保持系花药中的Ca²⁺分布出现差异,不育系药壁外层和药室内壁及药隔中均有Ca²⁺出现,而保持系花药中基本没有Ca²⁺分布,在减数分裂时期表现更加明显,不育系药壁和药隔中的Ca²⁺相对于花粉母细胞时期明显地有所增加,特别是绒毡层细胞和药隔中木质部细胞的次生加厚壁上Ca²⁺增加尤其明显,而保持系花药中的Ca²⁺较少.笔者从花药发育的更早期去寻找水稻雄性不育的机理.     

不同pH值对Au/CaM膜结合Ca2+的电化学行为研究

采用交流阻抗的方法,在包含1 mmol/L Fe(CN)63-/4-的0.15 mol/L的NaCl溶液中,研究了Au/CaM膜在不同的酸碱环境下结合Ca2 的电化学行为.结果表明:在pH为6.5的环境下Au/CaM膜结合Ca2 的能力要比在pH为4.5环境下的强.     

八肋游仆虫中心蛋白N-端半分子金属离子结合性质的光谱研究

Ca~(2+)在中心蛋白调节许多生理过程并发挥生物功能中起到很重要的作用.本文分别使用TNS、Tb~(3+)为荧光探针研究了八肋游仆虫中心蛋白N-端半分子(P_(12))与不同稀土离子的结合性质及对其构象变化的影响和P_(12)与Tb~(3+)结合的热力学性质.结果表明,在pH 7.4、0.01 mol/L Hepes条件下,中心蛋白与稀土离子结合的稳定性和稀土离子饱和的蛋白质疏水区暴露程度与稀土离子静电势成正比;稀土离子主要以静电作用占据八肋游仆虫中心蛋白N-端区域的金属离子结合部位.