内质网应激
内质网应激及其在疾病中的作用
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内质网应激及其在疾病中的作用内质网(Endoplasmic Reticulum,ER)是细胞质内一种复杂的膜系统,能够合成、修饰和折叠大多数细胞内蛋白。
内质网应激是一种细胞反应,其产生于受到损伤的细胞或遭遇环境应激的细胞。
内质网应激会触发一系列反应,包括细胞凋亡、炎症反应和“不稳定蛋白病理”。
内质网应激的/分子机制内质网应激通常由两种机制引起:第一种机制是质量控制机制(quality control mechanism),当ER无法正确合成或折叠蛋白质时,会将其标记为“使命失败”的蛋白,然后进入类囊体降解途径。
第二种机制是ER膜受损的机制,当细胞受到压力、病原体感染等各种应激时,ER膜就会受到伤害,内质网系中的蛋白就会泄漏到细胞质中,这些蛋白被识别为异常的蛋白,并触发了细胞的应激反应。
当细胞遇到内质网应激后,有两个通路可以响应它:UPR(Unfolded Protein Response)和ERAD(ER-associated degradation)。
UPR通路UPR轨通常被周期性的病理情况打击,它产生在细胞遇到异常或积累在内质网中的未折叠蛋白质的情况下,并且能够适应细胞内的低氧、低钙等应激环境。
UPR 信号通过IRE1、PERK和ATF6等3个部分实现,这些部分构成了一个ER膜的三腔道复合物,它们确保了细胞的生长和适应内部与外部环境。
IRE1激活XBP-1s信号途径,能够改变众多基因的表达,用于调节抗应激反应和减轻细胞内压力。
PERK激活eIF2α口袋,抑制蛋白质合成,从而实现降低压力的目的;ATF6移动到细胞核中,刺激启动信号转录,以提高抗应激性。
ERAD通路ERAD是一种能查岗膜式蛋白网络,它主要是为了取消无法“修复”的蛋白质的积累。
ERAD通过特约功能域包围反常未折叠的蛋白质,并在ER膜下部形成一个空腔,然后将此糖岩,用于“TLR标记的降解”。
这一通路是ER膜下部泡胞糖蛋白和环胞糖蛋白的通路,ERAD由众多因素参与,比如蛋白质甘油基化,ERAD与UBXN1,HRD1,SEL1L,XTP3B4等众多部分合作。
内质网应激在疾病发生发展中的作用研究
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内质网应激在疾病发生发展中的作用研究随着现代医学技术的发展,人们对疾病的认识也越来越深入,越来越多的研究表明,内质网应激在疾病的发生和发展中扮演着重要的角色。
以下就是内质网应激在疾病中的作用进行探讨。
一、什么是内质网应激内质网是指细胞质内被膜包围起来的一个隔室,主要起着蛋白合成和折叠的作用。
而内质网应激是指在某些应激因素的刺激下,细胞内的内质网发生了异常的变化,导致蛋白合成和折叠失调。
内质网应激不仅仅是一种生理现象,而且是一种特定的细胞信号传导途径。
而过度的内质网应激会导致细胞的疾病发生和发展。
二、内质网应激在糖尿病中的作用糖尿病是一种由于胰岛素释放不足或胰岛素作用受阻所引起的代谢疾病。
研究表明,内质网应激可导致胰岛细胞功能异常和胰岛素抵抗,从而导致糖尿病的发生和发展。
内质网应激会导致胰岛β细胞中葡萄糖转运蛋白GLUT2的表达下降和胰岛素原的合成减少,同时还会增加细胞死亡率,从而使得胰岛β细胞数量和功能不断下降,最终导致胰岛素分泌不足。
三、内质网应激在神经退行性疾病中的作用内质网应激也与神经退行性疾病的发生和发展密切相关。
神经退行性疾病是一类由于神经元的死亡和损伤而引起的一系列疾病,如阿尔茨海默病、帕金森病等。
内质网应激会改变神经元外观和结构,损伤神经元的正常功能,并通过激活促凋亡因子,刺激细胞死亡。
此外,内质网应激还会导致神经元突触功能的紊乱和突触前蛋白的合成下降,使得神经元的传导功能受到影响,最终导致神经退行性疾病的发生和发展。
四、内质网应激在癌症中的作用癌症是一种由于细胞遗传突变引起的疾病,而内质网应激在癌症发生和发展中也起着重要的作用。
内质网应激可引起DNA损伤和细胞凋亡抑制,同时也会诱导癌细胞的恶性增殖和侵袭。
内质网应激会导致细胞内游离钙离子浓度升高,受体蛋白的表达和活性发生变化,进而影响信号传导,从而导致抗癌基因的失活和促癌基因的激活。
此外,内质网应激还可影响肿瘤细胞内溶酶体、线粒体的功能,并促进肿瘤细胞的转移和促进炎症反应,导致肿瘤发生和进展。
内质网应激及其在疾病中的作用与治疗
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内质网应激及其在疾病中的作用与治疗内质网是细胞内的一个主要细胞器,参与细胞呼吸、蛋白质合成、修饰、转运等多种生物学过程。
内质网应激是指各种因素引起内质网功能紊乱或失调,从而产生一系列的细胞应激反应和生物学效应的过程。
内质网应激在多种疾病中发挥着作用,比如炎症、肿瘤、心脏病、神经系统疾病等。
下面将详细介绍内质网应激在疾病中的作用与治疗。
一、内质网应激的机制内质网应激的发生源于内质网功能的紊乱,即内质网中的蛋白质合成、修饰、转运等生化过程出现了异常。
当内质网功能受到干扰时,会导致积累在内质网腔中的蛋白质和其他生物分子增加,从而产生内质网应激反应。
内质网应激的机制是内质网膜上的内质网受体(IRE1)和蛋白激酶RNA依赖性细胞信号通路(PERK)及其下游性蛋白聚集酶样受体(ATF6)等,接受干扰信号后开始酶谷反应,调节细胞的翻译后修饰机制和折叠质量控制,促进蛋白质的交通运输和通过界面的控制拉伸,抑制内质网腔中蛋白质的聚集和诱导抗应激反应,完成细胞应对内、外环境变化的生理反应。
二、内质网应激在疾病中的作用1. 炎症疾病:内质网应激和炎症之间有着密切的联系。
炎症会促进内质网应激的发生,而内质网应激则会进一步激活NF-kB、JNK、IRE1等信号通路,增加炎症反应和细胞损伤,导致肺炎、肝炎、肠炎等疾病的发生。
2. 肿瘤:内质网应激与肿瘤的关系复杂,在肿瘤的不同阶段发挥不同的作用,具有双面性。
一方面,内质网应激可以促进肿瘤细胞的生长、增殖和转移,加快肿瘤发展;另一方面,内质网应激也可以通过抑制细胞增殖和诱导细胞凋亡,抑制肿瘤的发展。
3. 心脏病:内质网应激参与了心脏病的多个阶段,包括心肌缺血再灌注损伤、肥厚、心力衰竭等。
内质网应激会引起心脏异常蛋白质合成和降解,加剧心脏病的发展。
4. 神经系统疾病:内质网应激在神经系统疾病中尤为重要。
内质网应激不仅会影响神经元的存活和功能,还会导致神经炎症和自噬现象的发生,加重神经系统疾病的病情,如中风、帕金森病、阿尔茨海默病等。
内质网应激及其在生物医药研究中的作用
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内质网应激及其在生物医药研究中的作用内质网是细胞的重要器官之一,它的主要功能是蛋白质的合成、折叠和修饰。
内质网应激是指内质网在遭受一定程度的损伤或压力后,会产生一系列适应性反应的现象。
内质网应激的调节对于维持细胞正常运转具有重要作用,并在多种疾病发生发展过程中起到重要作用。
本文将对内质网应激的原理和在生物医药研究中的作用进行探讨。
一、内质网应激的原理内质网是一个复杂的细胞器,它对蛋白质的合成、摺叠和修饰等进行重要调控。
在内质网官能异常或受到压力刺激时,会触发内质网应激的保护机制。
内质网应激是指细胞内质网的应答机制,当细胞内出现蛋白质摺叠异常、氧化应激、热应激等情况时,细胞内质网会通过一系列的应激反应来保护细胞。
内质网应激的关键因子是一类称为内质网应激信号调节激酶(ERSKs)的蛋白质,其中包括内质网相关蛋白(ERPs),如PERK、IRE1和ATF6。
当内质网感应到摺叠蛋白异常、氧化应激或危险信号等情况时,ERSKs会被活化并调控一系列信号通路,以期回复内质网正常功能。
内质网应激信号通路的主要作用是调节细胞内质网的质量控制、蛋白摺叠和转运、细胞周期、细胞凋亡等生物过程。
二、内质网应激对生物医药的应用1.药物开发内质网应激反应是生物学一大重要研究领域,因为细胞内珍贵的重要蛋白质若异常折叠,即有助于许多疾病的出现,例如流行病学研究发现糖尿病、阿尔兹海默症等常见疾病与内质网损伤有很大关联。
因此,人们致力于研究设计药物治疗内质网异常,如利用ER调节因子抑制PERK活性,以减缓内质网发炎反应,将会成为新型抗生素和抗病毒药物的开发方向之一。
2.癌症治疗癌症是危害人类健康的一种常见疾病,研究表明内质网应激在癌症的发生发展中起着重要的作用。
内质网应激可以降低细胞对药物治疗的敏感性,因此研究内质网应激对癌症治疗的影响具有重要意义。
科学家通过对某些药物的筛选,发现能够抑制内质网应对反应的药物可以提高化疗的敏感性,增强癌细胞的死亡。
内质网应激和线粒体功能的异常
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内质网应激和线粒体功能的异常随着时代的飞速发展,我们的生活变得越来越快节奏,而环境的污染和压力也越来越大。
这些不利因素使得我们的身体容易出现各种异常,其中内质网应激和线粒体功能的异常是较为普遍的现象。
一、内质网应激内质网是细胞内的一种特殊的细胞器,是细胞合成、折叠和修饰蛋白质的主要场所。
当细胞环境中的压力和蛋白质的合成不平衡时,内质网会出现应激状态。
这种状态会激活内质网应激反应,调节和维护内质网的稳态。
如果内质网应激长期存在,就会导致内质网功能紊乱,从而引发各种疾病。
内质网应激反应具有多个信号通路,其中IRE1、PERK和ATF6是三个被广泛研究的信号通路。
在内质网应激状态下,IRE1和PERK被激活,分别会启动不同的下游信号通路,以恢复内质网稳态。
IRE1切割mRNA,产生出生物学活性的转录因子XBP1,调节bZIP类转录因子的表达,促进蛋白合成、折叠和分泌等。
PERK则抑制全球蛋白质合成,促进ATF4的表达,参与细胞的生存和死亡等。
内质网应激反应紊乱会导致蛋白质的合成和折叠异常,不同程度上也与糖尿病、肥胖等多种疾病的发生和发展相关。
二、线粒体功能的异常线粒体是细胞内的另一种重要的细胞器,是膜结构复杂、细胞内反应的主要场所。
线粒体功能主要与细胞能量代谢和调节、细胞自噬、细胞凋亡等有关,线粒体异常可引起多种疾病的发生和发展。
线粒体功能的异常包括线粒体DNA突变、线粒体膜电位过高或过低、线粒体产生的氧化应激等。
线粒体异常决定了细胞能量代谢的健康,也直接影响细胞内其他重要信号通路的功能。
线粒体氧化应激是一种常见的线粒体异常,这是指线粒体过度产生活性氧自由基,引发氧化应激状态,往往导致细胞疾病的发生和发展。
紫外线、药物等刺激都会促使线粒体产生过度的自由基,进而引发线粒体DNA损伤、蛋白氧化、磷脂过氧化等。
这些过度活性氧因子将影响线粒体的色素颗粒、氧化磷脂酰胆碱、谷胱甘肽等重要物质的结构和功能,进一步引发炎症障碍、细胞凋亡等疾病。
内质网应激
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2.2 内质网应激2.2.1 内质网及内质网应激概述内质网(endoplasmic reticulum,ER)是哺乳动物细胞中一种重要的细胞器,其膜结构占细胞内膜的二分之一,是细胞内其它膜性细胞器的重要来源,在内膜系统中占有中心地位。
ER 的功能包括:①ER 是细胞的钙储存库,内质网的钙离子浓度高达 5.0mmol/L,而胞浆中为 0.1ummol/L。
并能调节维持细胞内钙平衡。
②ER 是分泌性蛋白和膜蛋白的合成、折叠、运输以及修饰的场所。
ER 通过内部质量调控机制筛选出正确折叠的蛋白质,并将其运至高尔基体,将未折叠或错误折叠的蛋白质扣留以进一步完成折叠或进行降解处理。
③ER 还参与固醇激素的合成及糖类和脂类代谢,内质网膜上含有固醇调节元件结合蛋白,对固醇和脂质合成起调节作用。
ER对影响细胞内能量水平、氧化状态或钙离子浓度异常的应激极度敏感。
当细胞受到某些打击(如缺氧、药物毒性等)后,内质网腔内氧化环境被破坏,钙代谢失调,ER功能发生紊乱,突变蛋白质产生或者蛋白质二硫键不能形成,引起未折叠蛋白或错误折叠蛋白在内质网腔内积聚以及钙平衡失调的状态,即内质网应激(endoplasmic reticulumstress,ERS)。
内质网巨大的膜结构为细胞内活性物质的反应提供了一个广阔的平台,在许多信号调控中起到关键作用。
最近的研究表明,内质网是细胞凋亡调节中的重要环节[39]。
ERS可以介导与死亡受体和线粒体途径不同的一条新的凋亡通路。
当细胞遭到毒性药物、感染、缺氧等刺激时,内质网腔未折叠蛋白增多和细胞内钙离子超载,引起caspase 12活化,继而激活下游的caspase,导致细胞凋亡。
早期的ERS是机体自身代偿的过程,对细胞具有保护作用;如果这种失衡超过了机体自身调节的能力,最终的结局将是细胞的死亡。
ERS的确切机制目前尚不明确。
深入研究ER及ERS,对于完善细胞损伤和凋亡理博具有重要意义,有助于进一步认识疾病发生发展的机制,为临床疾病预防和治疗提供新的理博依据。
内质网应激可能会导致蛋白质表达异常而对细胞产生性影响
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内质网应激可能会导致蛋白质表达异常而对细胞产生性影响内质网是细胞质中的一个重要细胞器,其功能在细胞内代谢与蛋白质合成中起到至关重要的作用。
然而,当内质网受到应激刺激时,其正常功能可能受到干扰,从而导致蛋白质表达异常,对细胞产生性影响。
一、内质网应激的产生原因内质网应激是由多种因素引起的,包括环境压力、细胞内物质不平衡、氧化应激等。
当细胞面临环境压力时,如高温、低温、缺氧等,内质网会进行应激响应,试图恢复细胞的平衡状态。
另外,在细胞内部,当蛋白质合成速度过快,或者细胞缺乏氧气供应时,内质网也会出现应激反应。
二、内质网应激对细胞的影响内质网应激会导致蛋白质合成异常,使得细胞内蛋白质的数量和质量均发生改变。
在正常情况下,内质网中的分子众多,如分子伴侣和葡萄糖调节蛋白等,可协助正确折叠细胞内的蛋白质。
然而,当内质网应激发生时,这一平衡状态将被打破,导致蛋白质无法正确折叠,进而产生异常蛋白质。
三、内质网应激与细胞精子发生的关系内质网应激对细胞的影响还涉及到细胞发育的过程,特别是与细胞精子发生相关。
现有研究表明,内质网应激可能会导致细胞精子发生功能异常,影响细胞的正常发育和繁殖。
细胞精子发生是一种高度复杂的过程,需要正确的蛋白质表达和折叠才能顺利进行。
而当内质网应激发生时,细胞内产生的异常蛋白质可能会影响精子的形成和功能,导致精子发生的异常或失败。
四、对内质网应激的研究和应用为了更好地理解内质网应激对细胞的影响,科学家们进行了大量的研究工作,并取得了一定的进展。
研究结果表明,当内质网应激发生时,细胞会产生一系列的应激信号,参与调控细胞死亡和炎症等生物学过程。
而对于这些信号的研究,有助于我们更好地了解细胞内平衡的调节机制,并可能为相关疾病的治疗提供新的思路。
总结:内质网应激可能会导致蛋白质表达异常,对细胞产生性影响。
内质网应激的产生原因可以是环境压力、细胞内物质不平衡、氧化应激等。
对于细胞来说,内质网应激导致蛋白质合成异常,使得细胞内的蛋白质数量和质量发生改变。
内质网应激及其与多种疾病的关联研究
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内质网应激及其与多种疾病的关联研究内质网是一个细胞内的重要细胞器,在负责蛋白质的合成、修饰以及折叠等生物过程中扮演着关键的作用。
然而,在某些情况下,内质网会受到各种压力的干扰,引起内质网应激。
内质网应激是指在一定程度上,内质网无法正常完成蛋白质修饰折叠等生物过程,从而引起一系列紊乱,导致细胞功能障碍。
内质网应激不仅与许多疾病有关,而且近年来的研究还表明,内质网应激可作为某些疾病的治疗靶点。
一、内质网应激及其机理内质网应激的机制十分复杂,通常被称为ISE(ER Stress Response),即内质网压力应答。
ISE可以通过外部环境因素和内部生理因素来诱导。
1、外部环境因素外部环境因素包括温度、营养供应、氧气浓度等,其中高温、低温和氧气浓度降低都可以导致ISE的发生。
此外,营养供应也是ISE的一个重要诱因。
如细胞在低糖状态下生长和运作可能会引发ISE。
2、内部生理因素生理因素包括变异、炎症以及自身免疫系统异常等,这些都可能引起内质网应激。
例如,某些突变可导致蛋白质合成异常,从而引发ISE。
在炎症过程中,免疫细胞可以升高内质网应答,以应对过多的炎症因素的刺激。
感染、肿瘤和自身免疫疾病等多种疾病在一定程度上都与ISE有关。
二、与多种疾病的关联1、神经精神疾病在神经精神疾病中,如阿尔茨海默病、抑郁症和精神分裂症中存在内质网应激的病理生理变化。
神经元依赖于内质网折叠机构的功能,在ISE的过程中,细胞会通过调节分泌化学物质来适应变化。
在阿尔茨海默病和抑郁症中,动物的内质网应激水平明显升高。
这种应激状态和阿尔茨海默病和抑郁症病理特征有关,因此内质网应激水平的干预是否可能成为阿尔茨海默病和抑郁症治疗的一种途径?2、肿瘤在肿瘤的发生和发展过程中,内质网功能异常可能在一定程度上参与其中。
癌细胞常常处于一种应激状态,需要依赖于ISE来应对繁殖和生存的压力。
某些细胞通过抑制特定的内质网应答机制而增加对化疗药物的耐受性,从而进一步提高了抗癌化疗的难度。
内质网应激与疾病发生的关系分析
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内质网应激与疾病发生的关系分析内质网应激(endoplasmic reticulum stress)是一种细胞应激反应,是指内质网(endoplasmic reticulum,ER)通路的功能和稳定性遭到破坏,引起一系列应激性反应,如蛋白质的异常折叠、聚集、泛素化和膜蛋白酶1(S1P)的激活等。
内质网应激可由各种因素诱导,如病毒感染、氧化应激、营养不良和药物毒性等,而许多疾病的发生与内质网应激密切相关。
本文将从分子生物学角度探讨内质网应激与疾病发生的关系。
一、内质网应激的分子机制内质网应激的分子机制主要包括三条通路:IRE1通路、PERK通路和ATF6通路。
在正常情况下,这三个通路都被阻抗,处于不活化状态,以维持细胞内质网的稳定状态。
当内质网应激发生时,这三个通路被激活,从而调节一系列应激反应。
IRE1通路:IRE1是一种内质网跨膜蛋白,在内质网应激情况下,IRE1被磷酸化活化,进而剪切其下游mRNA分子上的非经典保守的序列XBP1u,使其发生转录后修饰,变为活性的转录因子XBP1s,这样XBP1s可通过转录启动子激活一系列上调ER应激的靶基因。
PERK通路:PERK是一种内质网跨膜激酶,在内质网应激情况下PERK被自我磷酸化活化。
其下游eIF2a一旦被磷酸化,会限制一般翻译启动因子的活性,导致mRNA的聚集和蛋白质的合成减少,以此避免新的蛋白质负担内质网。
ATF6通路:ATF6也是一种内质网跨膜蛋白,ATF6的c-终端是信号识别序列,当ATF6的N-端域受到破坏时,c-端域会摆脱并进入细胞核启动一系列靶基因的转录表达。
这些信号通路虽然沿用了经典的生化途径,但是其活化机制依赖于蛋白质的异常交互和聚集,因而在对蛋白质包括膜蛋白的异常聚集和标记中具有重要的意义。
二、内质网应激与疾病的关系内质网应激与多种疾病,包括神经、心血管、肿瘤、炎症和代谢性疾病等密切相关。
例如:1、神经系统疾病内质网应激在神经系统方面具有重要作用。
内质网应激与疾病发生关系的探讨
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内质网应激与疾病发生关系的探讨内质网应激是一种机体响应异常的状态,它在许多疾病的发生中都起到了至关重要的作用。
内质网应激是指在细胞内环境出现异常时,内质网内已经造出的蛋白无法正常被折叠,从而出现异常。
如果这个状态持续时间过长,就会引发许多不同的疾病。
接下来将会具体探讨内质网应激与疾病发生之间的关系。
一、内质网应激与心血管疾病的关系研究表明,内质网应激与心血管疾病的关系密切。
心血管疾病包括有高血压、冠心病等等。
内质网应激对心血管系统的影响可能是因为肌细胞和内皮细胞受到了慢性压力的影响,在长期的应激下所形成的炎症可能是造成心血管疾病发生的主要因素之一。
因此,内质网应激可能会引发心血管疾病的发生。
二、内质网应激与肝病的关系内质网应激已被证明是许多肝病的共同点之一。
例如,纤维化、肝硬化和乙型肝炎等都与内质网应激有关。
研究人员认为,肝脏中细胞内应激可能是这些疾病一个重要的发生机制。
在乙型肝炎患者中,病毒感染会导致细胞内应激的发生。
在乙肝感染后,肝细胞内可能出现黑素细胞刺激激素及其受体,这可能导致细胞内应激。
这些蛋白的异常表达可能导致炎症和纤维化。
三、内质网应激与肿瘤的关系在癌症研究中,内质网应激也引起了科学家们的广泛关注。
研究发现,内质网应激与癌症的发生相关性很强。
内质网应激可能使癌细胞对环境中的压力和逆境更加敏感甚至导致死亡。
另外一方面,内质网应激也可能对癌细胞的生长和转移起到关键性的促进作用。
因此,内质网应激在癌症的发生和治疗中都有非常重要的意义。
四、内质网应激与神经系统疾病的关系内质网应激可能在许多神经系统疾病的发生和进展中也发挥作用,如帕金森病、阿尔茨海默病、水平位眼震等等。
这些疾病可能与内质网应激相关的是细胞内白质或神经元受到了慢性应激原因下的损伤。
而内质网应激作为一种介导机制,在神经退行性疾病的发生中也可能起到了非常重要的作用。
五、结语总之,内质网应激在许多疾病的发生和进展中都发挥了非常重要的作用。
内质网应激和细胞凋亡之间联系深入详解
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内质网应激和细胞凋亡之间联系深入详解细胞内质网应激是一种常见的细胞应激反应,它与细胞发育、生长、分化以及细胞凋亡等多种生理和病理过程密切相关。
细胞内质网应激是细胞内环境紊乱时的一种保护性反应,但当应激超过细胞承受极限时,可能导致细胞凋亡。
本文将对内质网应激和细胞凋亡之间的联系进行深入详解。
1. 内质网应激的概念和机制内质网(endoplasmic reticulum,ER)是细胞内最大的细胞器之一,负责调控蛋白质的合成、修饰和折叠,并通过调节钙离子的释放参与细胞信号传导。
当细胞内环境受到一系列的物理、化学和生物性刺激导致蛋白质合成和折叠异常时,细胞内质网会发生应激反应,即细胞内质网应激。
细胞内质网应激的主要机制是由于异常的蛋白质积累,导致内质网内钙离子浓度升高。
细胞通过调节内质网膜表面的ER转录因子(ER stress sensors)来应对这一应激,包括IRE1、PERK和ATF6等。
这些蛋白质在正常情况下与内质网的分子伴侣绑定,并保持非激活状态。
当内质网应激发生时,这些传感器蛋白会释放出来,并激活一系列的下游信号通路。
2. 内质网应激的生理和病理意义细胞内质网应激在生理和病理过程中都发挥着重要的作用。
在生理情况下,适度的内质网应激有助于维持细胞内环境的稳定。
例如,在细胞分化和发育过程中,内质网应激可以促进细胞生长和分化,调控抗氧化应激等关键过程。
然而,当细胞内质网应激超过正常范围时,可能导致细胞凋亡。
细胞凋亡是一种程序性的细胞死亡,其过程受到复杂的调控机制影响。
内质网应激在细胞凋亡中起着重要的调控作用,通过调节细胞周期、核酸合成、蛋白质合成和折叠等关键过程,可以诱导细胞凋亡。
3. 内质网应激与细胞凋亡的联系内质网应激与细胞凋亡之间的联系是通过一系列的信号转导通路实现的。
在细胞内质网应激发生时,IRE1、PERK和ATF6等ER转录因子会被激活,并下调细胞内多种抗凋亡蛋白的表达。
此外,细胞内质网应激还可以通过调节Bcl-2家族蛋白、细胞色素c等凋亡相关蛋白,调控细胞凋亡通路。
内质网应激与疾病关系研究
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内质网应激与疾病关系研究近年来,内质网应激与各种疾病之间的关系备受研究人员的关注。
内质网应激是指内质网上有异常蛋白质的积累或在内质网中沉积,导致内质网调节不了细胞环境平衡,进而引起细胞损伤甚至细胞死亡的一种状态。
本文将从内质网应激与疾病的基本概念、内质网应激如何导致疾病发生及其病理生理机制三个方面进行探讨。
一、内质网应激与疾病的基本概念内质网应激是近年来细胞生物学和疾病研究的热点之一。
内质网有多种功能,其中最重要的是在新蛋白质的合成、折叠、组装、修饰和运输过程中发挥作用。
细胞内出现异常蛋白质的积累、或内质网中有大量蛋白质沉淀时,将引起内质网应激。
此时,细胞会通过启动内质网应激反应,调节内质网相关酶的表达和DNA 可能对应物质的序列来应对应激状态。
但是,当内质网应激反应不能及时解决累积的异常蛋白质,出现工作负荷过大、纠错能力不够时,就会导致细胞的损伤甚至死亡。
研究表明,内质网应激的紊乱与多种疾病的发生息息相关。
例如,糖尿病、肥胖症、肝病、心血管疾病、阿尔兹海默病、帕金森病等,都与内质网应激反应的失控有关。
这些疾病的发生机制,都与内质网中的蛋白质运输、修饰、折叠等过程有关。
内质网应激和疾病之间的关系十分复杂。
内质网应激可能与细胞的应急反应、信号转导、细胞周期、细胞死亡以及特定蛋白结构和功能的变化等相关。
以下针对几种重要的疾病,分别阐述内质网应激如何导致疾病发生。
1.糖尿病:胰岛素是由胰岛β细胞合成并释放到血液中的多肽激素,它能够促进细胞对葡萄糖的摄取和利用,从而降低血糖浓度。
研究表明,内质网应激在胰岛β细胞中的紊乱,会阻碍包含胰岛素的胰岛体素的分泌,导致胰岛素抵抗和糖尿病的发生。
2.肝病:肝细胞具有重要的代谢、脂合成和尿素循环功能。
肝细胞内的内质网过度应激,会导致肝细胞胆汁淤积,浆膜表面的遗弃和细胞的凋亡,进而引起肝炎、脂肪肝、肝硬化等疾病。
3.心血管疾病:内皮细胞和心肌细胞对内质网缺陷的反应是一种细胞级的生理应激反应,能够导致细胞凋亡、纤维化、肥大和代谢功能异常,从而引发心脏肥大、心力衰竭、动脉粥样硬化和血小板聚集等心血管疾病。
内质网应激和疾病发生
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内质网应激和疾病发生内质网是一个复杂的细胞器,它参与了多种细胞生物学功能,包括蛋白质保护、转运和修复等。
在细胞内,内质网也被称为“细胞工厂”,负责生产蛋白质,并协助细胞完成各种功能。
然而,内质网的不当功能或损伤可能引发多种疾病,例如糖尿病、神经退行性疾病等。
这些疾病的发生与内质网应激变化密切相关。
本文将介绍内质网应激和疾病的发生机制以及相关的治疗方法。
一、内质网应激的概念内质网应激是指在外界环境或内部刺激影响下,导致内质网功能失调,累积大量未修复或不当修复的蛋白质,从而引发一系列病理反应的过程。
一旦内质网应激过度,会对细胞、组织和器官产生不良影响。
内质网应激常见的刺激包括高温、低温、光胁迫、缺氧、毒素等环境因素,以及蛋白质糖基化、氧化还原状态、SWC3合成/分解等内部因素。
二、内质网应激的分子机制内质网应激的发生主要与细胞中3种分子机制的紊乱有关,包括不良的内质网蛋白摄取、变性和聚集、内质网响应性蛋白(UPR)的紊乱、以及细胞器相互作用和信号传递的紊乱。
1.不良的内质网蛋白摄取、变性和聚集内质网负责合成和修复大量细胞蛋白质。
由于环境刺激和其他因素,内质网处理不了它所需要的全部蛋白质,有些蛋白质将会被摄取到淀粉样物质包囊(amyloid-like aggresomes),并在细胞内聚集成大的,有毒的蛋白质堆积。
2.UPR的紊乱当内质网蛋白摄取、反式化、摄影过程变得不正常时,进入细胞的UPR信号将被激活。
UPR的核心由内质网二磷酸鸟苷酵母核酸酶激活因子(PERK)、内质网膜上的稳定环状核苷酸调节蛋白(IRE1)和活化转录因子6(ATF6)能够通过清除不正常的蛋白质之前,所有信息传递方式进行修复。
一旦有毒蛋白质被累积到一定的水平,UPR力量就不够强了,持续的内质网应激就会导致UPR崩溃,疾病的发生就可能发生。
3.细胞器相互作用和信号传递的紊乱细胞中许多器官之间存在着相互作用和信号交换。
因此,当内质网应激发生时,不仅会影响到内质网的功能,还会影响到其他细胞器的功能。
内质网应激与疾病发生的关系
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内质网应激与疾病发生的关系内质网是细胞的一个重要器官,它参与了多个生物过程,如蛋白质合成、脂质代谢、钙离子平衡和细胞信号传导等。
内质网稳态维持是维持细胞正常功能不可或缺的一环,而内质网应激则会影响细胞的正常代谢和功能,从而与多种疾病发生、病理发展有密切关系。
内质网应激的定义内质网应激是指在外界刺激作用下,细胞内内质网受到损伤后的一种保护性应答反应。
一般来说,内质网应激是由于蛋白质在内质网中的正确折叠和质量控制出现故障,从而导致蛋白质聚积、氧化损伤和酸化损伤,最终形成应激状态。
内质网应激信号通路内质网应激状态下,参与内质网蛋白质折叠和翻译的细胞工厂-核糖体等器官向核外传递信号,通路主要包括内质网跨膜受体IRE1α、晚期分化抗原CHOP、ATF4和XBP1等。
IRE1α调节蛋白合成和细胞死亡,CHOP和ATF4参与细胞凋亡过程,XBP1调节细胞生长和分化。
内质网应激与多种疾病的发生和病理发展都有着密切的关系。
例如:1. 糖尿病糖尿病是一种慢性代谢疾病,内质网应激是其发生、发展过程中的重要因素之一。
研究发现,胰岛素分泌异常可引起内质网应激,进而导致胰岛素抵抗和胰岛β细胞死亡,最终导致2型糖尿病的发生。
此外,在糖尿病的治疗过程中,一些药物可以通过调节内质网稳态来发挥其治疗作用。
2. 肝脏疾病肝脏是人体最大的代谢器官,参与了多种生理过程。
内质网应激在肝脏疾病的发生、发展过程中也发挥着不可忽视的作用。
例如,肝细胞在脂质代谢异常时,内质网应激会被激活,从而导致肝炎、脂肪肝等疾病的发生。
同时,内质网应激还被认为是肝纤维化、肝硬化等疾病发生的重要因素之一。
3. 肿瘤内质网应激和肿瘤的关系受到了越来越多的关注。
由于癌细胞活跃的代谢和快速的生长和分裂,内质网应激在其发展过程中被广泛涉及。
研究表明,内质网应激在肿瘤细胞的增殖、凋亡和转移等方面发挥重要的作用。
4. 神经系统疾病神经系统疾病的发生和发展过程也与内质网应激有一定的关系。
内质网应激
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1.Ire1通路
哺乳动物细胞有2个Ire1p同源物,Ire1α和Ire1β,具有和Ire1p相同的3个功能域, Ire1α在各种细胞普遍 存在,而Irelβ主要存在于消化道上皮细胞七。类似于酵母的Ire1p, Irelα活化后,N端和BIP分离,c端具有核酸 内切酶活性,能特异性地剪接转录因子xBPI的mRNA去除26个bp组成的片段,XBP1和HaCI的mRNA不具有同源性,但剪 接机制类似。剪接后的XBP1 mRNA具有活性,翻译产物与剪接前相比C端由于读码框移而改变。类似酵母,哺乳动物 细胞的UPR靶基因含有保守的顺式作用元件ERSE,是由19个bp组成:ccAAT-Ng-ccAcG,当其ccAcG结合活化的xBPI 或ATF6,同时ccAAT结合非特异性转录因子NF-Y,才能上调靶基因表达。有研究表明除了ERSE外,还存在功能类似 的ERSEll(ATrGG-N-eCACG)。xBPI基因本身也含有ERSE,故剪接后的XBP-1蛋白除了能促进VPR靶基因的表达外, 还能促进自身的表达。
1.细胞营养物质缺乏包括葡萄糖饥饿和氨基酸饥饿,蛋白质及核昔酸的生物合成均需要必要的营养物质,所以 葡萄糖饥饿和氨基酸饥饿代表一种代谢压力。
2.影响蛋白质翻译后修饰的因素,如还原物质二琉基苏糖醇(DTT)、β琉基乙醇(β-ME)、同型半胧氨酸 (homoeystine);糖基化抑制剂衣霉素(tunieamyein)、葡萄糖胺(glueosamine)、2-脱氧葡萄糖(2deoxyglueose)等。
引起细胞ERstress的因素
引起细胞ERstress的因素
内质网内含有大量的伴侣蛋白、糖基化酶以及氧化还原酶,为新生肽链的折叠提供了优化的环境。同时内质 网质量控制系统(Endoplasmic Reticulum quality control system)能通过内质网相关降解作用 (Endoplasmic Reticulum assoeiated degradation,ERAD)降解非正确折叠的中间产物。凡影晌内质网功能 的因素都能够引起内质网应激的发生,具体包括有下列各种因素:
内质网应激及其与疾病发生发展的关系
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内质网应激及其与疾病发生发展的关系内质网是细胞中最大的细胞器之一,位于细胞质中。
它主要负责细胞内蛋白质的合成、折叠和修饰。
但是,如果细胞受到某些压力,如病毒感染、氧化应激、营养缺乏等,内质网功能会受到破坏,产生内质网应激。
什么是内质网应激?内质网应激是指内质网破坏导致钙离子紊乱和蛋白质聚集。
正常情况下,内质网上的切割酶把UN和蛋白转移酶从内质网膜中促进保持内质网蛋白清洁。
内质网上的膜切割酶(IRE1)能够非常快速的反应细胞压力,组成一个内质网应激信号传递通路,钙离子的稳态维持平衡,细胞正常生理活动的顺#内质网应激会对细胞的功能造成哪些影响?当细胞受到压抑后,IRE1与其他分子如ATF6和PERK相互作用,从而产生上述的信号传递通路作为一种应答。
这种通路将解除内质网内不稳定蛋白积累的方法切换为清除。
例如,在肿瘤和糖尿病中,细胞通过启动内质网清除调节,释放的分子确定了损伤机制的进程。
而且,IRE1在趋化因子发挥作用及灵敏度积聚,说明内质网应激通路的异常活动将在骨髓上皮增殖作用等排出癌细胞的过程中发挥重要的作用。
除此以外,内质网应激也与许多疾病的发生和发展密切相关。
内质网应激与疾病发生发展的关系癌症内质网应激是造成其中一部分癌症的因素之一。
内质网应激通路的正常功能缺失会导致细胞正常的生长和分化过程出现问题,并增加了癌症等疾病的风险。
例如,某些癌症细胞表现出更高的内质网应激,使肿瘤细胞增殖和存活。
神经退行性疾病(NDDs)内质网应激还与神经系统疾病的发生和发展密切相关。
尤其是与NDDs有关的应激通道,如IRE1等通道,已被证明在许多神经退行性疾病的发展过程中发挥重要作用。
例如,某些阿尔茨海默病的患者呈现出IRE1的高表达,其与淀粉样蛋白β(Aβ)的积聚有关。
这表明IRE1的受体可能是被Aβ积聚引起的应激反应。
后天性疾病后天性疾病如2型糖尿病、肥胖和心肌梗塞也与内质网应激密切相关。
肥胖症患者通常表现出脂肪组织的内质网应激增加。
内质网应激反应的分子机制
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内质网应激反应的分子机制内质网应激反应是细胞适应细胞内外环境的重要机制之一,它的发现和研究推动了细胞生物学、生物化学和临床医学等领域的快速发展。
本文旨在介绍内质网应激反应的分子机制。
1. 内质网应激反应的概念内质网是细胞内的一个重要细胞器,它承担着合成、折叠和修饰许多重要蛋白质的功能。
在许多细胞应激情况下,内质网的蛋白质折叠和修饰能力会受到不良影响,从而导致内质网应激。
内质网应激会引发细胞一系列的应激反应,以保护细胞内稳态,维持细胞正常功能。
内质网应激反应,简称UPR(unfolded protein response),是一种正常细胞生物学现象,也是一种适应性细胞反应。
UPR 依靠一系列的蛋白质通路来避免不正确的折叠蛋白的聚集和细胞死亡,同时促进折叠蛋白的适当折叠和修饰。
2. 内质网应激反应的过程UPR 通过三个通路执行其功能:IRE1、PERK 和 ATF6。
当内质网应激发生时,内质网上的膜受到改变,IRE1、PERK 和 ATF6 会解除由邻接膜蛋白BiP 的抑制,从而激活。
这三条通路独立工作,并且相互影响。
以IRE1通路为例,IRE1是内质网上膜受体,最初以其内切酶活性而被发现。
IRE1 在内质网应激后会发生二聚化,激活其内切酶活性,使得 unspliced X-box binding protein-1(unspliced XBP1)mRNA转变为spliced XBP1 mRNA,可以被翻译为一种转录因子。
这种转录因子可以结合 P58IPK 和 Hrd1 等因子,调节 protein folding ,负责出清异常蛋白质聚集和纠正折叠错误。
3. 内质网应激反应的分子机制UPR通路会调节大量的基因表达,有许多分子参与了内质网应激反应的分子机制,其中包括 ER 信号转发通路中的膜受体和内切酶、转录因子、分子伴侣、调节性转录因子等多种蛋白质。
例如,CHOP 作为一种转录因子,被证明可以在细胞应激时被激活,它参与内质网应激反应的基因调控,以对抗细胞应激。
内质网应激及其与疾病的关系
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内质网应激及其与疾病的关系内质网是一个细胞内的膜系统,负责合成、修饰和运输蛋白质。
内质网应激是指内质网受到各种内外因素的干扰,导致内质网功能异常,造成应激状态。
内质网应激与疾病的关系已经得到越来越多的研究和关注。
一、内质网应激的机制内质网应激是因为内质网中的蛋白质堆积和/或折叠不正确,导致内质网受到应激。
这可能是由于许多内外因素引起的,如热休克、氧化应激、药物暴露、病毒感染等。
当内质网应激在细胞内发生时,将激活称为 "未折叠蛋白质反应" 的信号通路,以恢复内质网的功能并减少蛋白质的异常折叠和失序。
然而,当内质网应激过度或持续时间过长时,衰竭的信号通路不能再保护细胞,从而导致细胞死亡或疾病的发生。
二、内质网应激与疾病1. 帕金森病细胞中的许多变性蛋白质在折叠过程中会出现异常,最终会通过累积成簇的方式积聚在神经元中,导致帕金森病的发生。
内质网应激及其相应的信号通路也被发现与帕金森病的发生有关。
2. 糖尿病内质网应激可以导致细胞内的胰岛素抵抗,引起糖尿病。
当细胞内积聚了大量未折叠的蛋白质,并且内质网不能及时对其修饰和转运时,细胞可以在此状态下自发产生一些化学因子,试图修复这一异常,但这些化学因子是有毒的,往往会导致细胞损伤和,乃至死亡。
3. 阿尔茨海默症阿尔茨海默症是一种以记忆衰退和神经元死亡为主要特征的退行性疾病,该病与内质网应激也有密切关联。
研究表明,阿尔茨海默症患者的脑细胞中溶解内质网的酵母序列在炎症和神经元凋亡过程中被越来越多地富集。
三、内质网应激的治疗目前,对于内质网应激引起的疾病仍然只有少数治疗方法。
一项研究指出,使用钙信号的调制剂和相关通路可以减轻内质网应激,促进胰岛素分泌,从而改善胰岛素抵抗病理学改变。
针对糖尿病以及其他由内质网应激引起的疾病,这种治疗方法具有广泛的前景。
四、结论内质网应激是一种重要的细胞应激响应方式,它可以积极应对各种类型的细胞压力,调节细胞的生存和死亡。
内质网应激
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谢谢
●内质网应激的概念
• 内质网应激(内质网压力ERS)是指由于某
种原因使细胞内质网生理功能发生紊乱的 一种亚细胞器病理状态。目前研究发现ERS 在T2DM的胰岛β细胞功能受损及外周胰岛 素抵抗中占据着重要的地位,也是今年ADA 大会研究热点。
●内质网应激与疾病
内质网应激时间过长可诱发细胞凋亡。 因此,内质网应激与很多因素所致疾病的 发生、发展密切相关,常见有神经系统变 性疾病、糖尿病和病毒感染性疾病以及一 些化学毒物中毒引起的疾病。
内质激网应
制作人:佩敏
●内质网的结构
*内质网结构可以分为粗面型内质网和 光面型内质网
●内质网的功能
• 光滑型内质网的功能与糖类和脂类的合成、
解毒、同化作用有关,并且还具有运输蛋 白质的功能。 • 粗糙型内质网的功能是合成蛋白质大分子, 并把它从细胞输送出去或在细胞内转运到 其他部位。凡蛋白质合成旺盛的细胞,粗 糙型内质网便发达。在神经细胞中,粗糙 型内质网的发达与记忆有关。
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内质网应激庄娟(江苏省淮阴师范学院生命科学学院淮安223300)摘要内质网是真核细胞内蛋白质合成的重要场所,只有正确折叠的蛋白质才能够在内质网驻留或转运至高尔基体。
如果蛋白质合成过多或不能正确折叠与运输,内质网内就会累积大量蛋白质,造成内质网应激,引发未折叠蛋白质反应。
未折叠蛋白质反应主要与内质网感受器蛋白介导的信号通路有关。
关键词内质网应激未折叠蛋白质反应内质网感受器内质网(endoplasmic reticulum,ER)是真核细胞内蛋白质合成、脂质生成和钙离子贮存的主要场所。
多种蛋白需要在内质网中折叠、组装、加工、包装及向高尔基体转运,这是一个需要细胞精确调控的过程。
ER 含有一种免疫球蛋白结合蛋白(immunoglobulin-bind-ing protein,BIP)和蛋白二硫键异构酶(protein disulfide isomerase,PDI),可以帮助与促进蛋白质的正确折叠。
不能正确折叠的畸形肽链或未组装成寡聚体的蛋白质亚单位,无论是在内质网腔内还是在内质网膜上,一般不能进入高尔基体,主要通过泛素依赖性降解途径被蛋白酶体所降解。
当内质网中未折叠或错误折叠蛋白累积,就会造成内质网应激,引发未折叠蛋白质反应(unfolded protein response,UPR)。
1内质网应激内质网应激(endoplasmic reticulum stress,ERS)是指细胞受到内外因素的刺激时,内质网形态、功能的平衡状态受到破坏后发生分子生化的改变,蛋白质加工运输受阻,内质网内累积大量未折叠或错误折叠的蛋白质,细胞会采取相应的应答措施,缓解内质网压力,促进内质网正常功能的恢复[1]。
引发ERS的因素很多,缺血低氧、葡萄糖或营养物匮乏、钙离子紊乱等可造成急性应激损伤;而病毒感染、分子伴侣或其底物的基因突变等能引发慢性应激损伤。
根据诱发原因,可将ERS分为以下3种类型:①未折叠或者错误折叠蛋白质在内质网腔内蓄积引发的UPR;②正确折叠的蛋白质在内质网腔内过度蓄积激活细胞核因子κB(NF-κB)引发的内质网过度负荷反应(ER over-load response,EOR);③胆固醇缺乏引发的固醇调节元件结合蛋白质(sterol regulatory element binding protein,SREBP)通路调节的反应。
ERS是细胞对内质网蛋白累积的一种适应性应答方式,细胞通过减少蛋白质合成,促进蛋白质降解,增加帮助蛋白质折叠的分子伴侣等方式缓解内质网压力[2]。
但ERS过强或持续时间过长,超过细胞自身的调节能力,就会伤害细胞,引起细胞代谢紊乱[3]和凋亡[1]等。
2未折叠蛋白质反应目前对UPR的机制研究较为深入。
如果新合成的蛋白质在N末端糖基化、二硫键形成以及蛋白质由内质网向高尔基体转运等过程受阻时,未折叠或错误折叠的新合成蛋白质就会在内质网中大量堆积,细胞就会启动UPR[2]。
UPR与内质网膜上的跨膜蛋白PERK(PKR-like ER1kinase)、IRE1(inositol requiring enzyme1)和ATF6(activating transcription factor-6)介导的信号通路有关[4,5],这三种膜蛋白也被称为内质网感受器(ER stress sensors)[2]。
2.1内质网感受器蛋白的激活BIP(immunoglobulin -binding protein)是ER腔内的一种分子伴侣,为热休克蛋白70(heat shock protein of70kDa,HSP70)家族成员,又称为葡萄糖调节蛋白78(glucose-regulated pro-tein of78kDa,GRP78),由N端的ATP酶结构域和C 端的待折叠蛋白结合结构域组成,从酵母到高等哺乳动物高度保守。
BIP能结合未折叠蛋白质富含疏水氨基酸区域,利用ATP水解释放能量帮助蛋白质折叠,并阻止未折叠、错误折叠的蛋白质聚集。
非应激状态时GRP78/BIP与PERK、IRE1及ATF6这三种感受器的ER腔部分结合在一起,此情况下感受器蛋白没有活性。
当ER内蛋白聚集,内质网处于应激状态时,与未折叠蛋白结合能力较强的BIP就解离释放到ER腔内,执行蛋白质折叠功能。
此时内质网感受器被激活,产生PERK-eIF2α、IRE1-XBP1s和ATF6-ERSE三条主要的信号通路,进行UPR[2,6]。
内质网应激条件下,BIP/GRP78表达上调明显,因而BIP/GRP78的诱导表达可作为ERS和UPR的激活标志[7]。
2.2信号通路PERK-eIF2α的应答反应PERK是内质网单次跨膜蛋白,胞质区有激酶结构域。
内质网应激时,与BIP/GRP78解偶联的PERK蛋白形成同源二聚体,胞质区结构域自身磷酸化被激活,与真核生物起始因子2(eukaryotic initiation factor2,eIF2)的α亚单位(eIF2α)结合并促使eIF2α上的N端第51位丝氨酸磷酸化。
磷酸化的eIF2a蛋白能抑制翻译起始复合物中GDP与GTP的交换,阻断了翻译起始复合物eIF2-GTP-tRNAMet的组装,从而抑制蛋白质的翻译与合成,减少新生蛋白质向内质网的内流,减少未折叠蛋白的进一步增加[8]。
磷酸化的eIF2α虽然能够非特异性地抑制细胞内一般蛋白的合成,但也会特异性提高某些基因的表达,如磷酸化eIF2α可选择性介导转录激活因子4(activating transcription factor4,ATF4)的mRNA表达水平升高,翻译水平显著增加。
ATF4属于CCAAT增强子结合蛋白(CCAAT/enhancer-binding protein,C/EBP)的转录因子,进入细胞核后可以作用于下游因子,通过促进氨基酸代谢、氧化还原反应,蛋白质分泌和缓解细胞应激反应使细胞存活[9],持久的ERS也会激活CCAAT增强子结合蛋白(C/EBP homol-ogous protein,CHOP)和细胞生长抑制与DNA损伤诱导基因(growth-arrest and DNA damage-inducial gene 34,GADD34)等蛋白的表达,使细胞进入内质网应激诱导的凋亡程序[10,11]。
2.3信号通路IRE1-XBP1s的应答反应IRE1是单次跨膜内质网驻留蛋白,胞质区具有丝氨酸/苏氨酸受体蛋白激酶活性和核糖核酸内切酶活性。
发生UPR 时IRE1蛋白形成二聚体,激活IRE1蛋白激酶活性并发生自身磷酸化。
X盒-结合蛋白1(X box-binding protein1,XBP1)mRNA为ATF6的诱导产物,XBP1 mRNA编码具有碱性亮氨酸拉链(basic leucine zipper,bZIP)结构的转录因子[12]。
磷酸化激活IRE1的核酸内切酶活性,可以与底物XBP1前体mRNA分子结合,并剪切其一个26nt的内含子,产生新的mRNA转录本,翻译生成有活性的转录因子XBP1s(box binding protein1splicing)。
XBP1s进入细胞核后与内质网应激反应元件(ER stress response element,ERSE)的基因启动子结合,诱导CHOP、BIP/GRP78等分子伴侣和折叠酶基因的表达,上调内质网相关蛋白降解(ER asso-ciated degradation,ERAD)组份,加快蛋白折叠和错误蛋白降解[13]。
IRE1在哺乳动物和人类细胞中有IRE1α和IRE1β两种构型。
研究表明,IRE1α和IRE1β都能与ER定位的mRNA分子(ER-localized mRNA)作用[14],IRE1α剪切前体XBP1mRNA能力较IRE1β强[15],而在IRE1β过表达的HeLa细胞中,IRE1β剪切28S rRNA的能力较强[16]。
Nakamur等[9]的研究表明,人类细胞IRE1β能抑制膜结合核糖体的翻译活性,广泛抑制内质网相关蛋白的合成,而游离核糖体蛋白合成功能不受影响。
因此,在发生UPR时IRE1β活化,通过降解内质网定位的mRNA而减少分泌性蛋白的合成,有效缓解ERS。
2.4信号通路ATF6-ERSE的应答反应内质网驻留蛋白ATF6为跨膜蛋白,内质网腔内区负责感知蛋白折叠情况,胞质区由转录激活结构域和含bZIP的DNA结合结构域构成[17]。
ERS发生时,BIP/GRP78偶联解除,ATF6从内质网转位至高尔基体,并被高尔基体内S1P与S2P蛋白酶(site-1,site-2protease)先后切割,释放出N端转录激活结构域,产生活化型ATF6。
活化型ATF6作为转录因子进入细胞核,诱导含有内质网应激反应元件(ER stress response element,ERSE)的基因启动子起始转录[8]。
一些重要的内质网分子伴侣,例如BIP、GRP94、PDI以及一些转录因子XBP1、CHOP/GADD153都被鉴定为ATF6的下游靶基因[18,19]。
3结语综上所述,内质网不仅是蛋白质和脂质合成的重要场所,也是细胞内信号转导的关键场所,与细胞存活或凋亡的命运密切联系。
当内质网内蛋白合成过多超过其折叠能力,或者合成蛋白不能正确折叠,内质网内就会累积大量蛋白质,引起内质网应激。
细胞为了缓解内质网压力,启动未折叠蛋白质反应。
内质网膜上的三种压力感受器蛋白:PREK、IRE1和ATF6与BIP/ GRP78解偶联,激活三条信号转导途径,抑制一般蛋白合成,上调内质网应激相关蛋白的表达,使细胞得以存活。
但是,内质网压力过强或持续时间过长,超过细胞处理的能力时,应激信号通路就会切换至细胞凋亡通路,造成细胞死亡。
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