胰岛素分泌及调节的分子机制

胰岛素是机体最重要的激素之一 ,它调节机体的血糖稳定、促进同化代谢、调节细胞的分裂分化和生长发育 .胰岛 β细胞的胰岛素分泌受到营养物质、神经递质和激素的精确调控 .它们的作用部位可分为改变胞内第二信使物质水平的近端调节步骤 (钙依赖性 ) ,和直接作用于胞吐分子构件的末端调节步骤 (钙非依赖性 ) .胰岛素的胞吐过程与神经递质的释放机制类似 .葡萄糖等营养物质主要通过升高胞内的ATP/ADP比率 ,导致ATP敏感钾通道关闭、细胞膜去极化、钙内流这一途径增加胰岛素的分泌 .神经递质和部分激素通过其G蛋白偶联受体 G蛋白系统的跨膜信号转换后 ,影响胞内IP3 、DAG、Ca2 + 等第二信使物质水平 ,主要通过PKA、PKC等蛋白激酶途径 ,调节胰岛素的分泌 .胞内单体G蛋白参与了对囊泡运输和胞吐过程的调控 ,G蛋白也可能直接作用于胞吐过程 。

ATP调控大鼠胰腺β细胞胰岛素分泌的双重作用

实验以大鼠胰腺β细胞为研究对象,采用荧光测钙和全细胞膜片钳膜电容测量技术,研究ATP对胞内钙离子信号和细胞分泌的影响,并初步探讨了其作用机制.实验表明:胞外ATP刺激通过动员细胞内thapsigargin敏感的钙库Ca2+释放,使大鼠胰腺β细胞内的游离钙离子浓度显著升高,细胞外的ATP信号对β细胞胰岛素分泌有双向调节作用,其一,主要通过降低去极化引起的钙电流而对β细胞胰岛素分泌产生较弱的抑制作用,其二,细胞在静息状态下,ATP通过动员胞内钙库的Ca2+释放使胞浆中的钙离子浓度显著增加,触发β细胞强烈分泌胰岛素.ATP的这种双向调节可能对胰岛素分泌的精确调控具有重要的生理意义.

线虫基因显微注射和整合技术——设备、操作与指南

秀丽线虫(Caenorhabditis elegans)是研究动物遗传、个体发育和行为活动的重要模式生物,其主要优点是能够研究从分子细胞水平到整体系统水平的相关生命活动的作用机理.其中基因显微注射和整合是该领域的核心技术,广泛应用于研究线虫的基因表达、功能和基因间的相互作用等.显微注射技术使用尖端开口直径为微米级的玻璃微管,将所研究的目的DNA注射进线虫的性腺.注射的DNA被成熟的卵细胞吸收,以染色体外遗传物质的形式存在.但这种形式并不能稳定遗传,可采用基因整合技术将外源基因整合到染色体上,得到稳定遗传的线虫种系.显微注射是一项精细的实验技术,影响实验成功与否的因素较多,实际操作需要有一定的经验.在实践过程中逐步改进和完善了这项技术,在此主要介绍线虫显微注射技术的操作过程、创新方法以及注意细节.

β-G spectrin的显性基因突变破坏致密核心囊泡的分泌(英文)

β-spectrin是细胞膜骨架的重要组成蛋白,其主要分布于质膜的基底部位.在线虫中只有一个编码β-spectrin亚基(β-G)的基因即unc-70.除了稳定质膜,使细胞产生极性等功能外,有报道称它还参与细胞分泌的调节过程.研究发现,在线虫中β-G spectrin的显性基因突变体unc-70(n493)会导致DCVs的分泌缺陷.在活体下,unc-70(n493)突变虫系的神经多肽分泌显著下降.此外,在主要分泌致密核心囊泡的ALA神经元内,钙光解释放促发的快相分泌也比野生型减少.运用TIRFM成像技术,观察在unc-70缺失的情况下ALA神经元内DCVs的锚定过程,结果显示质膜附近囊泡的密度没有显著变化,但囊泡在细胞膜附近停留的时程变短,表明囊泡锚定受到阻碍.为了验证unc-70是否还同时参与调控突触囊泡的分泌过程,运用电生理记录活体线虫神经肌肉接头的方法,发现自发的突触后电流mEPSCs没有明显变化.上述试验结果表明,β-G spectrin的显性基因突变虫系能够影响致密核心囊泡的分泌过程,其机制可能是影响了囊泡的锚定过程.

拉特罗毒素的结构、受体及促分泌机制

α-拉特罗毒素(α-latrotoxin,α-LTX;也称:α-黑寡妇蜘蛛毒素)是一种从黑寡妇蜘蛛毒液中纯化到的,可以有效地触发神经元轴突终末神经递质的释放和分泌细胞分泌的神经毒素。它在细胞膜上存在三类受体。通过与其受体的结合,α-LTX可以通过对细胞膜的穿孔作用以及受体介导的跨膜信号转导两种方式触发细胞分泌。对α-LTX的促分泌作用机制的研究可以促进人们对分泌及其调节机制的深入认识。

Sec-10影响神经肌肉接头突触后敏感性的研究(英文)

exocyst复合物在分泌过程中起重要作用.可是分子机理尚未研究透彻.通过TMP/UV的基因敲除方法,得到了exocyst复合物中一种组分sec-10的缺陷型线虫.药学结果显示这种线虫神经信号传递存在缺陷,可是电生理的方法证明在神经肌肉接头处的已报道离子型受体和野生型相比并未发生改变.因此猜测,sec-10并未直接影响神经肌肉接头处的离子型受体,而是通过其他途径来行使功能.

膜蛋白转运机制及其相关蛋白质功能的研究

细胞分泌是基本的生命活动,是生物信息传递的关键环节。免疫防卫反应、细胞的生长、受精过程、细胞内外的物质交换、细胞膜上受体蛋白的嵌入以及再循环等细胞生理功能的实现都与细胞分泌活动有关,且所涉及的一些膜转运蛋白和分子机制是类似的。文章对分泌过程、相关蛋白质的功能以及对分泌的调控等进行了概述,介绍了国内外对膜蛋白转运机制及其相关蛋白质功能的最新研究成果,并对目前提出的假设及存在的问题进行了讨论与展望。

秀丽隐杆线虫脂肪染色的方法比较(英文)

肥胖及其相关的疾病影响了越来越多的人.在哺乳动物中调节脂肪代谢的因子和脂肪代谢途径在线虫中也是保守存在的,因此线虫是脂肪研究的良好动物模型.在研究线虫脂肪代谢中,存在多种脂肪染色方法,而不同方法所表征的脂肪含量存在一定的差异,通过各种染色方法检测基因突变或者饥饿引起的脂肪含量变化.实验结果表明,采用油红、苏丹黑、尼罗红染料的固定染色法均能够正确地表征线虫的贮存脂肪.

磷脂酰肌醇-3激酶不直接调控PC12细胞的分泌

磷脂酰肌醇-3激酶(PI3K)是磷脂酰肌醇代谢过程中一种重要的酶,通过其代谢产物参与了对多种细胞生理活动的调节,如囊泡运输、细胞骨架重组、细胞存活、吞噬作用、细胞凋亡等.为研究其对细胞分泌功能的作用,使用磷脂酰肌醇-3激酶家族的特异性抑制剂渥曼青霉素(wortmannin)阻断磷脂酰肌醇-3激酶的活性,以EGFP-2xFYVE融合蛋白与磷脂酰肌醇-3-磷酸(PtdIns-3-P)的结合为指征,使用荧光显微成像技术检测渥曼青霉素对磷脂酰肌醇-3激酶的抑制作用,采用膜片钳膜电容测量方法及光解钙离子释放技术检测渥曼青霉素对PC12细胞分泌功能的影响.实验结果表明,wortmannin阻断了磷脂酰肌醇-3激酶的活性,抑制了磷脂酰肌醇-3-磷酸(PtdIns-3-P)的产生,并使FYVE与PtdIns-3-P解离,但渥曼青霉素处理之前和处理30min后的PC12细胞分泌反应的幅度、动力学特性和分泌的钙依赖性均无显著差异,表明磷脂酰肌醇-3激酶对PC12细胞的分泌无显著的直接影响.

生物物理学大实验课程改革与实践

从推动科研成果转化实验项目、研发教学设备用于教学、开发数字化教学资源加强实验室信息化、推进实验室开放和虚实融合教学模式应用、构建过程考核评价体系等方面,总结近年来在生物物理学大实验课程改革上的探索与实践。这些工作是落实以学生为中心教学理念的重要举措,课程内容丰富具体,实践效果显著,在提升学生创新思维和实践动手能力等方面发挥了积极作用。

光电联合检测技术及其在细胞分泌研究中的应用

分泌由钙离子触发,准确地测量和控制细胞内Ca2+浓度,观察其对细胞分泌活动的调节,对研究分泌的机制是非常重要的。因此以膜片钳技术、膜电容测量技术、碳纤电极安培测量技术、荧光测钙技术和光解钙离子释放技术为核心的光电联合检测技术在细胞分泌研究中起着不可替代的作用。

UNC-10在致密核心囊泡分泌过程中的作用(英文)

Rim是囊泡分泌活性区中的重要组成蛋白,它与细胞分泌和突触可塑性相关.在秀丽隐感线虫中只存在一种编码Rim的基因即unc-10.我们的研究发现,在线虫中Rim的基因突变unc-10(md1117)会导致致密核心囊泡的分泌缺陷.在活体中,unc-10突变虫系的神经多肽分泌显著下降.此外,在主要分泌致密核心囊泡的ALA神经元内,钙光解释放促发的快相分泌也比野生型减少.运用全内反射荧光显微成像技术,我们观察在unc-10缺失的情况下ALA神经元中致密核心囊泡的锚定过程,结果显示在细胞膜附近停留的囊泡数目减少,表明囊泡锚定受到阻碍.上述试验结果表明,UNC-10能够影响致密核心囊泡的分泌过程,其机制可能是影响了囊泡的锚定过程.

大鼠睾丸组织中的含硒蛋白

目的 探讨雄性大鼠睾丸组织中的含硒蛋白。方法 采用 75 Se活体标记、SDS- PAGE和γ射线探测等技术研究睾丸组织中含硒蛋白的分布。结果 在睾丸组织中检测到 9种含硒蛋白质或亚单位 ,其分子量分别为 117.0 ,78.0 ,6 6 .6 ,5 7.2 ,43.0 ,38.1,2 5 .0 ,2 0 .1和 18.0 k Da。结论 其中有些是已知的硒蛋白 ,有些则可能是先前未被认识的新硒蛋白 。

动物学习与记忆的神经机制

学习与记忆对人们的重要性是不言而喻的,笼统地把学习和记忆进行定义和区分并不难。学习就是指新行为的获得和发展,记忆就是指习得行为的保持和再现。人类丰富的知识和灿烂的文化就是学习的产物。但真正让任何一个生理学家或心理学家来准确定义和区分它们。

利用TIRFM技术检测PC12细胞中类突触小囊泡的锚定和融合特性

受到广泛关注的神经递质的释放是通过突触囊泡与突触前膜的融合完成的.通过对单个囊泡动力学的分析发现,在突触囊泡分泌过程中除了"完全融合"(full fusion)模式外,还存在着"部分融合即离开"(kiss and run)和"部分融合且停留"(kiss and stay)两种融合模式.在神经元受到强烈刺激时,这两种分泌模式尤为重要.同时突触囊泡融合前的转运、锚定、激活过程在神经递质的释放和调节过程中起着很关键的作用.在高K+刺激下的PC12细胞中,我们运用全内反射荧光显微镜(total internal reflection fluorescence microscopy,TIRFM)技术,通过VAMP2-pHluorin和VAChT-TDimer2双色荧光成像的方法跟踪类突触小囊泡(synaptic vesicle-like microvesicles,SLMVs)的锚定和融合过程.结果表明,在高K+刺激的PC12细胞中,部分融合即离开这种分泌模式占主导地位,同时发现在高K+刺激下SLMVs在细胞膜上的停留时间增加了,说明被激活囊泡的囊泡数量增加.

突触结合蛋白在调节分泌过程中的作用机制

突触结合蛋白(synaptotagm in,Syt)是一类在细胞分泌过程中感受钙离子信号的蛋白质。SytⅠ存在于神经和内分泌细胞的囊泡膜上,被认为是细胞分泌过程中的主要Ca2+感受器,在Ca2+诱导的分泌过程中起关键作用。在哺乳动物细胞中已发现15种亚型,这些Syt蛋白在细胞胞吐和胞吞活动中具有重要的生理功能。Syt的分布、结构以及在细胞蛋白质与膜转运过程中的调节作用及机制的研究具有重要的生理意义。

α-LTX及α-LTX^(N4C)通过不同机制促进胰腺β细胞[Ca^(2+)]_i升高

α-LTX是一种从黑寡妇蜘蛛毒腺中提取的神经毒素,它通过和受体的结合,可以有效地触发神经末梢突触前囊泡的释放.α-LTXN4C是一种研究α-LTX同CIRL受体作用的有效工具.通过对大鼠胰腺β细胞的研究,发现α-LTX通过在细胞膜上的穿孔引发外钙的内流使[Ca2+]i升高,而α-LTXN4C是通过引起胞内钙库Ca2+的释放导致[Ca2+]i升高,并且α-LTXN4C的作用依赖于细胞外二价阳离子的存在.