钙离子信号及细胞调控信号网络动力学

钙离子(Ca²⁺)是细胞内广泛存在的一种重要的第二信使,参与并控制着几乎所有的生命活动过程.细胞信号分子网络对细胞正常和病理生理活动过程进行着精密调控,确保细胞各项生理功能有序地进行.本文综述了近些年本课题组关于细胞内钙信号及细胞信号网络动力学模型方面的研究进展,包括集团化钙离子通道释放局域钙信号、细胞全局钙波信号、内质网和线粒体钙微域调控钙信号和钙信号调控细胞凋亡信号网络动力学,以及细胞信号调控网络动力学等.这些理论工作为研究钙信号和蛋白质信号网络调控细胞复杂生命过程的动力学机制提供了方向和思路.     

p38MAPK信号传导通路及其与细胞凋亡

丝裂原活化蛋白激酶(MAPKs)是广泛表达的丝氨酸／酪氨酸激酶，在哺乳动物细胞多种信号转导通路中起重要作用，MAPKs有三个主要家族：ERKs。JNKs和p38MAPKs。p38信号通路是MAPK通路的一重要分支，它在炎症、细胞应激、凋亡、细胞周期和生长等多种生理和病理过程中起重要作用。四种已知的p38异构体包括p38a、p38p、p38y和p386。多年来已发现p38MAPK通路可以由应激包括高渗、热休克、放射线和其他应激反应活化。因此，p38MAPK通路参与了多种刺激引起的信号级联反应，表明它在引起多种细胞反应中起重要作用，并且，p38在细胞凋亡和多样性变化中也显示调节效应。     

内质网应激源和雷帕霉素受体蛋白调控的自噬和凋亡

细胞自噬与凋亡是多细胞体生物维持自身稳态的重要生理反应机制。分别将自噬和凋亡诱导剂Beclin1和Caspases被引入到Kapuy等人建立的模型中,这个模型描述了内质网应激压力的条件,雷帕霉素受体蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)调控Beclin1控制的自噬与Caspases导向的凋亡。另外,探讨了内质网应激源和mTOR相关的参数对自噬和凋亡的调控。结果显示,虽然mTOR会抑制细胞自噬活性,但内质网应激压力仍然会引发这一过程。当自噬切换到凋亡时,内质网应激压力与mTOR的共同作用下会加速细胞的死亡。     

鱼类低温应激和损伤的信号通路与调控机制

许多优良水产养殖鱼类不耐低温，冬季冷害常导致大量养殖鱼类死亡和巨大经济损失，严重制约着我国水产养殖业的发展.低温胁迫可导致鱼类在大分子、细胞、组织、器官和系统水平出现严重损伤现象，进而影响鱼体的神经、免疫、心血管等系统功能.鱼体对低温胁迫的响应依赖于细胞内的各种生物学过程和信号传导通路.鱼体细胞内的Ca²⁺、MAPK、FoxO、自噬等信号通路可感知和传递低温信号，并启动低温应激反应，以增强鱼体的低温耐受能力.同时，低温胁迫也能激活鱼体细胞内的p53、凋亡、坏死等信号通路，促进细胞和鱼体死亡.细胞内存活和死亡信号通路之间的相互作用和动态平衡，决定组织、细胞的损伤程度和鱼体生存.通过重点介绍相关研究的新进展，为深入解析鱼类低温适应分子机制和抗寒育种提供参考.     

细胞内钙离子形成的波形图案

目的利用包含缓冲和扩散影响的钙离子Shuai-Jung振荡模型,研究细胞内和钙库上不同的释放位置分布.方法研究细胞内钙离子振荡形成的波形结构,得到细胞内的钙波图案和细胞内一点的钙信号发放.结果细胞内的钙波信号具有各类实验出现的波形结构,细胞内固定点的钙波变化显示钙信号具有传递信使的特性.结论钙离子是细胞内重要的第二信使,其振荡传播可直接传导生理信息.     

毫米波辐射对K562细胞作用机制研究

观察了毫米波辐射对K562细胞超微结构,钙离子沉淀分布和线粒体跨膜电位（△ψm）变化的影响,发现低功率密度的毫米波辐射可以引起多数细胞的细胞膜形态立即发生变化,同时引起内质网池极度扩张,边缘钙离子沉淀增多,辐射结束数小时内凋亡细胞逐步增多,表明低功率密度的毫米波辐射通过影响胞膜和内质网,引起胸内钙离子浓度升高从而诱导细胞凋亡。     

声动力疗法诱导S180肿瘤细胞凋亡中相关蛋白的转定位和表达研究

以AIF、Bid和NF-κB 3种凋亡调控相关蛋白为研究对象,应用激光共聚焦显微镜观察、免疫印迹以及PCR等方法,分析3种蛋白在超声和声动力处理后细胞内位置的改变和表达量的变化,初步探讨声动力诱导肿瘤细胞凋亡的信号通路.结果显示:声动力处理后AIF由线粒体释放进入核中,介导S180细胞凋亡,但其蛋白和mRNA表达没有明显变化;NF-κB在单纯超声处理后立即活化,由胞质进入核中,同时在蛋白和mRNA水平表达上调;而Bid在各处理组未观察到活化.研究结果表明:超声和声动力诱导细胞凋亡的主要路径可能不同,超声处理后应激蛋白NF-κB立即活化,启动核信号级联反应参与调节细胞凋亡;而声动力处理损伤线粒体,释放凋亡相关蛋白,介导细胞凋亡.     

益气温阳对脓毒症内质网应激途径淋巴细胞凋亡的作用

目的:研究扶正法对脓毒症内质网应激途径淋巴细胞凋亡的影响.方法:采用盲肠结扎穿孔术(CLP)构建脓毒症动物模型,并分别给予临床等效剂量的参附注射液、参麦注射液进行干预,通过Annexin V-FITC/PI双标记染色法检测细胞凋亡情况,HE染色观察脾脏组织的病理学变化,并检测脾脏细胞内质网应激信号通路关键分子GRP78和CHOP的蛋白及mRNA的表达情况.结果:1.模型组大鼠脾脏组织细胞凋亡率明显高于其他各组(均P0.01);2.模型组大鼠脾脏较正常组破坏明显,呈被膜增厚、白髓减少或消失、淋巴小结结构破坏等表现,给药组脾脏破坏程度有所改善;3.参附注射液和参麦注射液可不同程度降低CLP诱导的大鼠脾脏GRP78、CHOP蛋白和mRNA的表达,均具有统计学差异(P0.05).结论:以扶正立方的参附注射液和参麦注射液均可通过抑制内质网应激途径而减轻脓毒症淋巴细胞凋亡.     

内质网应激反应与衰老相关疾病

内质网是真核细胞合成膜蛋白和分泌蛋白的主要场所,当细胞经历缺氧、钙离子稳态失衡、糖基化异常或内质网内蛋白合成急剧增加时,就会造成腔内未折叠蛋白聚集体的形成,引发细胞毒性.这时便会激活一系列信号通路,通过增加内质网中分子伴侣的数量、降低蛋白合成速率、加快未折叠蛋白降解来保护细胞,当刺激严重或时间过长则会引起细胞凋亡.这种反应就称为内质网应激反应,也叫未折叠蛋白反应.正常人体细胞随着分裂次数增加或受外界因素诱导逐渐进入一种不可逆的细胞周期阻滞,即细胞衰老.细胞衰老会伴随着各种生理生化的变化,如内质网的结果和功能的改变.内质网应激反应会随着细胞衰老而发生一些改变,与衰老相关疾病密切相关而备受关注.因此深入研究内质网应激反应对于揭示衰老及衰老相关疾病的分子机制具有重要的科学意义.     

FGF-2对大鼠心肌细胞保护作用的机制

目的:探讨碱性成纤维细胞生长因子(FGF-2)在内质网(ER)应激中对心肌的保护作用.方法:建立SD大鼠心肌细胞缺氧/复氧模型,使用衣霉素(TM)建立SD大鼠心肌细胞内质网应激模型.观察对照组与FGF-2及牛磺熊去氧胆酸(TUDCA)治疗组细胞凋亡情况,并使用乳酸脱氢酶(LDH)试剂盒检测各组心肌细胞活力.Western blot和实时荧光定量核酸扩增(q-RTPCR)检测各组内质网应激相关分子的表达.结果:缺氧/复氧可引起心肌细胞内质网应激增加,与缺氧/复氧组相比,FGF-2预处理组及TUDCA预处理组内质网应激减弱;FGF-2和TUDCA均能改善缺氧/复氧引起的心肌细胞凋亡及活力减弱;FGF-2能够抑制TM诱导的内质网应激;与TM处理组相比,FGF-2预处理组心肌细胞凋亡减弱,细胞活力改善.结论:缺氧/复氧及TM均可以通过内质网应激诱导心肌细胞损伤,而FGF-2可以通过抑制内质网应激而保护心肌细胞.     

细胞内钙离子检测技术

钙离子在细胞的生理活动中起着重要的作用，游离钙离子浓度的变化与细胞的功能、信号的传递及其损伤和凋亡都有着密切的联系。钙离子是单个细胞生存和死亡的信号，并调控它的种种功能。本文对细胞内游离Ca^2＋检测方法进行了综述。     

活性氧在肿瘤坏死因子信号传导中的作用

肿瘤坏死因子α(TNF-α)是最强的细胞内信号诱导剂之一。它通过对半胱氨酸蛋白酶家族(caspases)、丝裂原激活的蛋白激酶(MAPK)、c-jun N端激酶(JNK)、核转录因子AP-1和NF-κB的活化,可诱导细胞凋亡、分化和基因转录。此外,TNF也可通过调节细胞的还原状态,特别是内源性活性氧的改变来介导细胞内的信号。综述了ROS在TNF所诱导细胞内信号传导的相关内容,以阐述ROS介导TNF在细胞内信号传导及调节细胞的存活和凋亡中的作用。     

PI3K-Akt和JNK信号通路抑制剂对杆状病毒诱导昆虫细胞凋亡影响的初步研究

为了探讨杆状病毒诱导昆虫细胞凋亡通路与细胞内PI3K-Akt和JNK信号通路的关系,应用PI3K的特异性抑制剂Wortmannin和JNK的特异性抑制剂SP600125处理芹菜夜蛾核型多角体病毒(AfMNPV)感染的斜纹夜蛾SL-1细胞,研究了这些抑制剂对杆状病毒诱导昆虫细胞凋亡的影响.分别使用浓度梯度2.5,25,50μmol的SP600125和0.3,3,30μmol的Wortmannin处理感染了SfaMNPV的SL-1细胞,24h后进光镜观察、DAPI荧光染色,流式细胞术分析显示,抑制PI3K-Akt和JNK信号通路后杆状病毒诱导的细胞凋亡受到明显影响,细胞凋亡水平明显降低.研究结果提示AfMNPV诱导斜纹夜蛾SL-1细胞凋亡过程可能涉及细胞PI3K-Akt和JNK信号通路.     

Wnt信号通路在肝纤维化中的作用

肝纤维化是多种慢性肝病进展至肝硬化的中间过程，特征为以胶原蛋白为主的细胞外基质合成与降解失衡，是多条细胞信号转导通路和一系列细胞信号分子网络共同控制的结果。Wnt信号通路包括经典通路和非经典通路，参与调控细胞的分化，癌变，凋亡，机体免疫及应激等生理病理过程。最近有研究表明Wnt信号通路与肝星状细胞的活化及肝纤维化的发生相关。本文就Wnt通路的组成分子，信号转导路径，在肝纤维化发展中的作用做简要综述。     

哺乳动物细胞中一氧化氮与MAPK信号转导途径的调节关系

一氧化氮(NO)广泛存在于各种细胞中,在哺乳动物的心血管系统、神经系统、免疫系统和生殖系统等正常的生理活动和病理变化中发挥着十分重要作用.一氧化氮合酶(NOS)催化底物后生成NO,NO与可溶性鸟苷酸环化酶结合,促使GTP转化成cGMP,再激活cGMP依赖性的蛋白激酶(PKG),使蛋白质磷酸化而发挥生物学效应.即NOS/NO/cGMP/PKG作用通路.丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)是哺乳动物细胞内最重要的信号系统之一,在细胞增殖、生长、发育、分化、凋亡以及应激、炎症等多种生理和病理过程发挥十分重要的调节作用,主要是通过MAPKKK/MAPKK/MAP级联系统传递信号.已经在多种细胞中研究发现,NO与MAPK信号转导途径之间有着密切的相互调节关系.因此,加深对信号传导通路各个环节两者调控机理的认识,对某些疾病病理机制的阐明和治疗有重要理论意义和应用价值,因而也受到广泛的关注.文中根据此前的报道,结合该实验室的研究结果,综述了NO与MAPK信号转导途径之间的相互调节关系.     

细胞凋亡效应期的三个关键关卡

细胞凋亡是Kew wylie和Curie在1972年提出的一种细胞主动死亡方式，其效应期由各种信号传导通路参与．本就其效应期的三个关键调控关卡加以简介，并讨论了它们之间的相互关系．     

基于非标记定量法的三疣梭子蟹精子塞蛋白质组学研究

三疣梭子蟹是我国重要经济蟹类。运用基于质谱的非标记蛋白定量技术,对三疣梭子蟹交配后所形成精子塞上下两部分的蛋白成分进行了比较分析。结果表明:三疣梭子蟹精子塞的上下两部分蛋白成分存在明显差异,共有22个差异表达蛋白家族。经生物信息学分析,差异表达蛋白主要来自于细胞、细胞组分、细胞器以及大分子复合物,以结合和催化活性功能为主,主要参与代谢、细胞以及单生物等生物学过程。其中,蛋白表达水平下调27个。差异蛋白富集的主要信号通路有催产素信号通路,内质网蛋白加工通路等。三疣梭子蟹精子塞形成的关键蛋白可能包括肌动蛋白与结合蛋白。同时结果表明精子塞的形成可能还与细胞内质网腔的氧化还原酶有关。     

肿瘤坏死因子受体相关因子2(TRAF2)在TNF信号传导中的作用

肿瘤坏死因子受体相关因子(TRAFs)是经TNF受体超家族和IL-1R/TLR超家族信号传导通路的重要成分.TNF信号传导中,TRAF2作为接头蛋白和调控因子在几乎所有分支通路中起作用,在调节TNF-R1介导的NF-κB和JNK激活过程中起重要作用.近来的研究提示,TRAF2是凋亡信号传导和抗凋亡信号传导的分支点.本文主要阐述TRAF2的分子结构及它的结构与功能的关系,TNF信号传导的分子机制及TRAF2在其中的作用,重点关注TRAF2作为凋亡途径和NF-κB介导的存活途径,即这2条相互拮抗的信号传导途径的分支点的重要性.     

升高细胞外钙离子能抑制和促进细胞凋亡的发生

钙离子是细胞分裂,生长,死亡过程中重要的信号传导分子。为研究胞外钙离子与细胞凋亡的关系,将Ｃａ＾２＋（５￣７ｍｍｏｌ）加入无血清培养液观察钙离子对无血清诱导人胚肺二倍体细胞株ＫＭＢ１７凋亡的影响并将Ｃａ＾２＋（５￣７ｍｍｏｌ）加入含体积分数为２％血清的脊髓灰质炎病毒（ｐｏｌｉｏｖｉｒｉｕｓ）生长培养液中,研究胞外钙离子对ｐｏｌｉｏｖｉｒｕｓ诱导凋亡的影响,经光学显微镜,荧光显微镜,细胞流式仪,电子