活性细胞骨架网络中的力传播

在生物系统中,由驱动蛋白和丝蛋白构成的消耗能量的活性网络可以产生驱动力并作用于多种生物过程,包括细胞运动、形状变化和复制等。这种活性网络的功能不可或缺,然而,分子尺度蛋白的相互作用如何能够使力在微米尺度上进行组织和传递仍然难以捉摸。本研究证明了微管的捆绑(增长)可以使活性物质系统在“全局力传递”相和“局部力耗散”相间相互转化。平均微管长度增加5倍会导致局部相到全局相的转变。转变后,力传播的长度尺度增加100倍并且力的大小增加了20倍。全局相下活性物质系统可产生(10 p N)力场,使包括细胞运输和液滴运动等应用成为可能。通过理论和模拟证明,即使存在少数长微管也可以诱导局部和全局相之间的逾渗转变,为细胞中的力传递提供调节机制。本研究结果揭示了细胞中力传导机制,并使活性材料应用于合成生物学和软机器人成为可能。

磷酸化或乙酰化修饰使Fascin的促癌功能翻转

大量研究结果表明,食管鳞癌等恶性肿瘤中,Fascin异常高表达并发挥促癌功能,其与癌症患者的不良预后密切相关。近年来,包括本实验室在内,多家实验室的研究结果一致表明,磷酸化或乙酰化修饰可使Fascin的促癌功能翻转,犹如川剧中的“变脸”。最近,本室进一步研究发现,Fascin的翻译后修饰明显影响Fascin小分子抑制剂的抑癌效果,提示以Fascin为靶点的抗肿瘤药物研究应该将Fascin翻译后修饰状态纳入是否适合用药的评价体系中。为此,本文在系统评述Fascin促癌功能的基础上,重点讨论了翻译后修饰对Fascin功能的调控作用,以及翻译后修饰对Fascin小分子抑制剂抑癌功效的影响;同时还对相关领域针对Fascin的未来研究趋势进行了展望。

细粒棘球蚴囊液通过诱导细胞骨架重排抑制脂多糖诱导的小鼠巨噬细胞迁移和吞噬功能

目的探讨细粒棘球蚴囊液(EgCF)对脂多糖(LPS)诱导巨噬细胞骨架重排及吞噬和迁移功能的影响。方法分离C57BL/6小鼠腹腔巨噬细胞体外培养,分为空白对照组、LPS组、LPS联合EgCF组。处理48 h后,罗丹明标记的鬼笔环肽染色纤维型肌动蛋白(F⁃actin)结合荧光显微镜观察细胞骨架变化,TranswellTM小室检测细胞迁移能力,流式细胞术检测细胞吞噬能力。处理1 h后,Western blot法检测磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)、蛋白激酶B(AKT)、磷酸化的AKT(p⁃AKT)、Ras相关的C3肉毒素底物1(Rac1)、鸟苷三磷酸⁃Rac1(GTP⁃Rac1)、Wiskott⁃Aldrich综合征蛋白(WASP)及肌动蛋白相关蛋白2(Arp2)蛋白表达。结果与对照组相比,LPS刺激后,巨噬细胞变形明显,伪足伸出增多,迁移能力和吞噬能力显著提高,F⁃actin增加,在伪足中分布较多,PI3K、p⁃AKT、GTP⁃Rac1、WASP及Arp2蛋白表达显著增加。与LPS组相比,LPS联合EgCF组中细胞收缩变圆,伪足伸出减少,迁移能力降低,吞噬能力减弱,PI3K、p⁃AKT、GTP⁃Rac1、WASP及Arp2蛋白表达均显著下降。结论LPS诱导巨噬细胞迁移并增强其吞噬能力,EgCF处理抑制以上作用,与肌动蛋白细胞骨架重排有关。

CXCL1通过促进蛋白激酶B磷酸化导致bEND.3小鼠脑微血管内皮细胞骨架收缩和通透性增加

目的探讨脓毒症脑病炎症中CXC趋化因子配体1(CXCL1)及其受体CXC趋化因子受体2(CXCR2)对脑内皮细胞骨架重排和通透性的影响及其相关机制。方法野生型小鼠腹腔注射脂多糖(LPS)(10 mg/kg)建立脓毒症脑病模型,ELISA检测全脑组织肿瘤坏死因子α(TNF-α)和CXCL1含量。使用500 ng/mL LPS和200 ng/mL TNF-α刺激bEND.3脑微血管内皮细胞后,Western blot法检测细胞CXCR2的表达。以150 ng/mL CXCL1刺激bEND.3细胞,免疫荧光染色观察脑内皮细胞骨架纤维型肌动蛋白(F-actin)重排的变化。脑内皮细胞通透性实验中,将bEND.3细胞随机分为PBS对照组、CXCL1组、CXCL1联合选择性CXCR2拮抗剂SB225002组,Transwell^(TM)小室检测各组通透性变化情况。CXCL1刺激bEND.3细胞后,Western blot法检测细胞中蛋白激酶B(AKT)和磷酸化AKT(p-AKT)蛋白表达。结果腹腔注射LPS导致小鼠全脑组织中TNF-α和CXCL1水平显著升高;LPS和TNF-α刺激可增高bEND.3细胞CXCR2蛋白的表达。CXCL1刺激bEND.3细胞使其细胞骨架收缩,细胞间隙形成增加,且细胞渗透性增加,而CXCR2拮抗剂SB225002预处理可显著抑制CXCL1引起的脑内皮细胞肌动蛋白应力纤维和细胞间隙的形成、以及通透性的增高,同时CXCL1(150 ng/mL)刺激使得脑内皮细胞AKT的磷酸化水平明显升高。结论CXCL1通过AKT磷酸化激活引起脑内皮细胞骨架收缩、细胞通透性增加,CXCR2拮抗剂SB225002可有效抑制CXCL1诱导的细胞骨架收缩和通透性升高。

通络救脑注射液对脑微血管内皮细胞活性影响的特征

目的:观察通络救脑注射液对培养的正常及缺血脑微血管内皮细胞的活性影响,揭示其通络作用的效应靶点与特征。方法:原代培养大鼠脑皮质微血管内皮细胞,传至第三代,分为正常及拟缺血组,采用培养基氧糖剥夺(OGD)法建立拟缺血模型。通过四甲基偶氮唑盐(MTT)比色分析法测定不同浓度的通络救脑注射液对正常及OGD内皮细胞的活性影响。结果:通络救脑注射液作用于正常脑微血管内皮细胞,与未加药组比较,小剂量药物抑制细胞活性趋势,大剂量促进细胞活性趋势,剂量总趋势呈反抛物线形;通络救脑注射液作用于OGD组脑微血管内皮细胞,小剂量范围促进内皮细胞的增殖活性,呈显著和极显著差异,而大剂量组则抑制细胞活性,剂量总趋势呈抛物线形。结论:通络救脑注射液对正常及缺血脑微血管内皮细胞具有双向调节作用,药物剂量与细胞增殖活性呈非线性关系。大剂量与小剂量可能是不同的作用机制,反映了中药复方药效的多维性。

孤雌活化诱导恢复的小鼠减数分裂期间细胞骨架的动态与作用

减数分裂的顺利完成是胞质分裂和核分裂在时间和空间上的协调结果,细胞骨架系统在减数分裂的一系列事件中具有重要的调节作用.实验通过孤雌活化诱导小鼠MⅡ期卵减数分裂恢复,采用激光共聚焦显微术检测了减数分裂期间的微管、微丝和核的动态变化,并通过细胞骨架药物处理,以分析微管和微丝在减数分裂事件中的不同作用.结果显示:纺锤体微管为核的定位、分离和运动所必需;纺锤体从与质膜平行旋转至与质膜垂直是极体排放的前提;微丝是控制纺锤体旋转的关键因素;纺锤体旋转完成后微丝随即解聚,不参与极体的最后排出。

Calpain对细胞骨架蛋白tau降解作用的研究(英文)

Calpain是钙依赖性中性蛋白酶 ,根据其对钙敏感性的不同 ,可分为m 和 μ calpain两型 .分别用不同浓度CaCl2 溶液孵育Wistar大鼠脑皮质匀浆液 ,并用蛋白质印迹和定量图像分析技术检测不同亚型calpain对tau蛋白的降解作用 .研究发现 :在 3 7℃用 1mmol/LCa2 + 孵育底物 15min ,可见tau蛋白明显降解 ,并在分子质量为 2 9ku处出现tau蛋白降解片段 ;当Ca2 + 浓度为 5mmol/L时 ,tau蛋白几乎全部被降解 ;这种tau蛋白降解可被calpain特异性抑制剂完全逆转 .进一步的研究发现 ,分别用 μ calpain抑制剂 (0 0 5μmol/Lcalpastatin) ,m calpain抑制剂 (10 0 μmol/LcalpaininhibitorⅣ )或总calpain抑制剂 (552 μmol/Lcalpeptin)与 1mmol/LCa2 + 共同孵育Wistar大鼠脑皮质匀浆液 ,Ca2 + 激活的tau蛋白降解分别被抑制8 6% ,92 5%和 97 8% .结果表明一定浓度的Ca2 + 可同时激活 μ calpain和m calpain ,这两种亚型calpain均参与降解tau蛋白 ,但m calpain的作用比 μ

人参皂苷Rg1组合诱导人成骨肉瘤MG-63细胞分化过程中Prohibitin的表达与定位变化

选择性抽提经人参皂苷Rg1组合(RCT)诱导处理前后的人成骨肉瘤MG-63细胞核基质,对prohibitin在核基质中的存在、分布及其与相关基因产物在RCT处理前后MG-63细胞中的共定位关系进行观察研究.蛋白质组学分析结果显示,prohibitin存在于人成骨肉瘤MG-63细胞核基质蛋白组分中,并在RCT处理后细胞核基质中表达下调;蛋白质印迹杂交确证了prohibitin在MG-63细胞核基质中的存在及其在RCT处理后下调变化;免疫荧光显微镜观察进一步证实prohibitin定位在核基质上,经RCT处理后出现分布位置与表达水平变化;激光共聚焦显微镜观察可见prohibitin与c-Fos、c-Myc、p53和Rb基因产物均存在共定位关系,并在RCT处理后共定位分布区域出现变化.本研究证实了prohibitin是一种新发现的核基质蛋白,其在核基质上的定位与表达在RCT诱导分化前后发生显著变化,并与相关癌基因、抑癌基因产物存在共定位关系.实验表明RCT处理引起的prohibitin的变化与人成骨肉瘤MG-63细胞的诱导分化与调控具有密切关系,为深入揭示RCT等中药有效成分诱导肿瘤细胞分化的机理提供了重要科学依据和深入探索的新方向.

微丝骨架与信号转导研究进展

微丝骨架作为细胞骨架的一种 ,它在细胞的许多功能活动中起重要作用。近年来 ,研究证明微丝骨架受信号转导的调节。动物细胞中存在着细胞外基质 (ECM ) 质膜 (PM ) 细胞骨架(CTK)连续体 ,胞内、外信号可以通过此连续体进行双向传递。研究还证明 ,植物细胞中存在细胞壁 (CW ) 质膜 (PM ) 细胞骨架 (CTK)连续体 ,并认为它类似于动物细胞中的ECM PM CTK连续体 ,有着相同的功能。

增强UV-B辐射和He-Ne激光对小麦原生质体微管骨架的影响

以小麦叶片原生质体为材料,采用间接免疫荧光定位法标记其微管系统,并利用激光共聚焦扫描显微系统进行观察。研究了低剂量He-Ne激光(5mW.mm-2)、增强UV-B辐射(10.08kJ.m-2.d-1)及二者的复合处理对小麦幼苗叶肉细胞中微管骨架的影响。结果表明,增强UV-B辐射后,小麦叶片细胞中微管骨架发生解聚,呈短棒状或点状分布,微管束弥散且荧光强度减弱;而增强UV-B辐射后再施以He-Ne激光处理,小麦叶肉细胞微管骨架有部分断裂,但较单独UV-B处理组的损伤程度轻,说明低剂量的He-Ne激光可以部分修复增强UV-B辐射对微管骨架的损伤,且对微管的聚合有促进作用。

PGC-1β和SREBP-1c在猪脂肪细胞分化过程中的相互作用

为研究过氧化物酶体增殖物激活受体γ辅激活因子1β(PGC-1β)与SREBP-1c在猪前体脂肪细胞分化过程中的表达规律及其相互作用,分析二者功能上的联系,采用Western印迹及细胞免疫荧光技术检测PGC-1β与SREBP-1c在猪脂肪细胞分化过程中的表达,shRNA干扰和免疫共沉淀技术分别探讨了PGC-1β对SREBP-1c的调节作用及2种蛋白质在体内的结合活性.结果显示,PGC-1β与SREBP-1c蛋白的表达均随猪脂肪细胞分化逐渐增加,且在分化细胞的核和胞浆中均有分布.干扰PGC-1β显著下调了SREBP-1c和脂肪细胞分化标记基因C/EBPα的表达(P<0.05),同时降低了细胞内甘油三酯的积累.免疫共沉淀证明,PGC-1β与SREBP-1c蛋白在猪脂肪细胞分化过程中存在结合作用.以上结果表明,PGC-1β能够促进猪脂肪细胞分化并对SREBP-1c有调节和结合作用,推测二者的结合可能与其对脂肪细胞的分化调节机制相关,将对PGC-1β调控脂肪细胞分化的功能和机理研究提供新途径.

细胞内微丝骨架的变化对人肝癌Bel-7402细胞形态的影响

癌细胞的形态及癌细胞的生物学行为(如粘附、迁移和浸润)与细胞内骨架系统密切相关,本研究利用Phalloidin FITC标记人肝癌Bel 7402细胞内F 肌动蛋白(F actin),使用激光扫描共聚焦显微镜观测细胞微丝骨架与癌细胞形态的关系,及Cyt B处理Bel 7402细胞后,癌细胞内微丝骨架的变化。结果显示:癌细胞内F actin解聚,F actin小体的聚集重组是癌细胞的形态变化的主要因素之一。

细胞骨架生物力学进展

细胞骨架力学作为力学细胞生物学的一个新兴领域,其研究方法突破传统细胞力学思想,不再把活细胞简化为皮质膜包着的弹性、黏性或黏弹性连续介质体,而是基于在细胞变形和功能中发挥重要作用的细胞骨架离散网络结构,在微／纳米尺度建立一种集细胞形态和功能于一体的离散网络结构．这种细胞骨架模型作为细胞变形和生化事件调控的纽带,能从分子层次上阐述细胞运动、能量转换、信息传递、基因表达等重大生命活动的潜在机制,同时也能解释生物大分子间相互作用、受体／配体特异性相互作用、大分子自装配、细胞及分子层次的力学- 化学耦合,为定量研究细胞-亚细胞-生物大分子等在多种力学刺激下的响应建立了良好的平台,对于理解生物模式形成、生物复杂性以及解决重大生物学难题具有深远意义．本文基于细胞骨架三维离散网络结构特点及其生物学背景,从生物力学角度详细阐述近几年国际上流行的细胞骨架模型理论分析和研究成果的最新进展．

微管骨架在植物适应低温胁迫中的功能研究进展

植物细胞骨架对低温胁迫的响应是近年来研究的一个活跃的前沿领域。本文综述了该领域研究的进展情况和发展趋势:植物微管骨架的结构和功能的简介,低温诱导植物细胞微管骨架稳定性的变化;并对微管骨架在冷信号传导中的作用进行了探讨。

Centrobin与BRCA2蛋白间相互作用及其细胞定位

为分析乳腺癌易感基因2（breast cancer susceptibility gene2,BRCA2）蛋白与中心体BRCA2相互作用蛋白（centromal BRCA2interacting protein,centrobin）间相互作用及其细胞定位的关系,探讨二者功能上的联系,本研究采用哺乳细胞双杂交实验检测体内结合并初步判定BRCA2分子上的结合区域 免疫共沉淀实验进一步验证其体内结合活性,GST-pulldown法检测其体外结合活性,免疫组织化学染色观测BRCA2蛋白的细胞定位及在有丝分裂各期centrobin的细胞定位.结果显示,BRCA2与centrobin间存在体内和体外结合,且BRCA2分子的结合区域主要位于2393-2952氨基酸残基处 外源表达BRCA2定位于中心体,在有丝分裂各时相centrobin均定位于中心体.BRCA2与centrobin在体内形成复合物,并存在直接物理结合作用,二者存在细胞空间定位的一致性.该结果为进一步研究BRCA2在中心体复制中的调控作用提供了线索.

细胞结构的张力完整性

张力完整性结构由承受压力构件和一系列连续的张力构件相互连接组成 .这种结构的稳定性取决于结构内部张力的完整性的保持 ,因而被称为张力完整性 .生物学研究表明细胞的结构符合张力完整性原理 .而且细胞骨架的张力完整性影响细胞的形状及其功能 .应用张力完整性原理可解释细胞内力化学转导的一些基本规律 .

通络救脑注射液对大鼠脑微血管内皮细胞活性及其条件培养液影响的初步研究

目的:观察通络救脑注射液对正常及拟缺血大鼠脑微血管内皮细胞的活性影响,并初步探讨细胞条件培养液内蛋白分泌的时效特征、奠定可溶性蛋白深入分析的技术基础。方法:通络救脑注射液作用于正常及拟缺血脑微血管内皮细胞之后,用MTS/PMS比色分析法测定细胞的活性,Bradford法测定细胞培养液总蛋白含量,比色分析法测定细胞培养液乳酸脱氢酶(LDH)漏出值,同步观察了5个时间点的细胞活性及条件培养液总蛋白量及LDH释放量。结果:通络救脑注射液能够提高拟缺血细胞的活性,且抑制LDH释放量;正常组分泌总蛋白量3h达到高峰,此时细胞活性最佳,LDH释放量亦少。拟缺血组分泌总蛋白量是6h达到高峰,此时LDH释放量最少,但细胞活性与3h比较有所下降。结论:通络救脑注射液对拟缺血细胞损伤具有保护作用;以3h至6h的细胞条件培养液做为收集目标是研究条件培养液的最佳时间段。

亮氨酸拉链结构域在p57与actin结合中的重要作用

Actin结合蛋白p57与actin之间存在相当复杂的作用机制.为深入了解这一机制,利用体外F-actin结合共沉淀、细胞内免疫荧光共定位以及免疫印迹和吸光度扫描分析等实验技术,系统地研究了亮氨酸拉链结构域在p57与actin结合中的作用.结果显示,亮氨酸拉链序列区域本身没有actin结合活性,但该区域缺失突变以及破坏亮氨酸拉链结构域的点突变都可以显著降低p57同actin的结合能力.同时,体内和体外的半定量分析结果表明,这两种突变导致p57同actin的结合能力的降低程度十分相近.这些结果充分说明亮氨酸拉链结构域在p57与actin的结合中起到了重要作用.