分泌囊泡启动步骤和相关调节蛋白研究进展

囊泡启动是细胞调节性分泌中非常关键的一个步骤,囊泡启动后才具备与膜融合的能力。囊泡的启动过程需要SNARE复合体的形成和许多其它蛋白如Munc13、RIM、CAPS等的参与,但不同类型的分泌囊泡其关键的启动因子并不相同。本文主要从分泌囊泡的启动过程和不同囊泡所特异的启动因子着手,综述了囊泡转运过程中启动步骤的最新研究进展。

胰岛素分泌囊泡双层脂膜中胆固醇的可视化与定量研究

目的通过菲律宾菌素III染色和脂质测定法,对胰岛素分泌囊泡双层脂膜中胆固醇的分布进行可视化与定量研究。方法利用胆固醇荧光探针菲律宾菌素Ⅲ标记稳定表达phogrin-GFP的MIN6细胞,对比细胞内游离胆固醇与胰岛素分泌囊泡的分布情况。通过连续蔗糖密度梯度离心法分离MIN6细胞中的胰岛素分泌囊泡,应用钼酸铵分光光度法和薄层分析法分别测定生物脂膜中磷脂和游离胆固醇含量,从而得到胆固醇所占比例。结果 MIN6细胞内菲律宾菌素III标记的游离胆固醇与胰岛素分泌囊泡在胞浆中的分布一致,主要聚集在核周及细胞膜下。此外,连续蔗糖密度梯度离心法分离胰岛素分泌囊泡层中富含胆固醇,该层游离胆固醇摩尔百分比为(48.62±3.28)mol%,高于其余各层的细胞器。结论本研究首次进行了胰岛素分泌囊泡双层脂膜中胆固醇的可视化与定量测定,发现胰岛素分泌囊泡富含胆固醇,为进一步研究胆固醇对胰岛素分泌囊泡形成的影响提供了理论基础和方法学依据。

以消散场成像和单微粒跟踪技术揭示GLUT4囊泡和分泌囊泡的不同动态过程

葡萄糖转运子蛋白4(glucose transporter 4,GLUT4)在维持体内葡萄糖动态平衡的过程中起着至关重要的作用。GLUT4贮存囊泡(GLUT4 storage vesicle,GSV)和神经内分泌细胞中的分泌囊泡含有许多相同的蛋白。研究证明这些蛋白调节了分泌囊泡的胞内转运过程,但是GLUT4囊泡和分泌囊泡是否具有相同的胞内动态过程还未阐明。文章以3T3-L1纤维原细胞中的GSV和神经内分泌细胞PC12细胞中的分泌囊泡:致密核心大囊泡(large dense core vesicle,LDCV)为研究对象,使用消散场显微成像技术和单微粒跟踪技术直观观察了活体细胞内单个GSV和LDCV的三维运动轨迹。通过以适当方程拟合单个囊泡的均方位移曲线,发现两种囊泡都具有三种运动模式。定量分析显示作自由扩散运动和方向性扩散运动的GSV数量明显多于LDCV。对比GSV和LDCV的三维扩散系数,发现GSV的扩散系数中值为7.2×10-4μm2/s,而LDCV的扩散系数中值仅为1.94×10-4μm2/s。这一结果说明GSV的活动性远大于LDCV,提示GSV的胞内转运过程涉及不同的分子机制。

细胞骨架系统调控分泌囊泡与质膜互作的研究进展

胞吐作用是真核生物最基本的细胞活动之一,广泛参与了有机体内的多种生理过程.Exocyst复合体介导的分泌囊泡在质膜的定向栓系以及SNARE(soluble N-ethylmaleimide-sensitive factor attachment protein receptor)蛋白介导的分泌囊泡与质膜的融合过程是胞吐作用的关键步骤,有众多调控因子参与其中.已有的研究表明,细胞骨架的时空动态分布与分泌囊泡在质膜的栓系和融合具有紧密的互作调控关系:一方面,细胞骨架为分泌囊泡在质膜的栓系和融合提供了重要的动力来源;另一方面,栓系和融合相关的调节因子也可以影响细胞骨架的动态结构.深入探究真核细胞中细胞骨架在分泌囊泡与质膜栓系和融合过程中的作用和调控机理,对于理解包括胞吐作用在内的各种细胞生理活动具有重要的科学意义.本文对分泌囊泡在质膜栓系和融合的动态过程进行了系统性的综述,并着重关注了细胞骨架在这两个过程中的调控作用.

中医药对于脓毒症凝血功能障碍及血小板囊泡分泌功能影响的研究进展

脓毒症是严重创伤、休克、感染、外科大手术等常见的并发症,是临床危重患者的主要死亡原因,凝血功能紊乱是脓毒症加重的重要环节;Rab27b是血小板及其囊泡表面重要的信号转导分子,Rab27b的功能不全可能成为脓毒症时炎症失调与凝血功能紊乱的重要机制。研究中医药干预脓毒症凝血功能异常患者的血小板及其囊泡分泌功能,可能更好地揭示中医药治疗脓毒症的作用机制。

青杄花粉管生长过程中囊泡运输与Ca^(2+)分布的细胞学研究

应用激光扫描共聚焦显微镜技术,研究并同时定位了Ca2+及分泌囊泡在青杄花粉管内的空间分布模式与对应关系。利用钙离子特异性荧光探针Fluo-3及分泌囊泡动态变化的指示性染料FM4-64对正在生长的花粉管进行的双重标记显示,青杄花粉管细胞质内Ca2+从距顶端40～50μm处呈现典型梯度分布,花粉管顶端浓度最高;FM4-64荧光染料主要分布在花粉管质膜周围及花粉管顶端大约15～20μm的地方,而亚顶端区荧光较弱;在正在改变生长方向的花粉管中,FM4-64荧光主要集中在弯曲部位。对二者及与Rop GTPases在花粉管内的空间分布及与功能的关系进行了讨论。

钙离子信号对胰岛素分泌的调控

胰岛素的分泌及其分泌的调控是维持机体内葡萄糖平衡的重要机制,胰岛素分泌量的不足会导致非胰岛素依赖的糖尿病的发生。胰岛素包裹在致密核心大囊泡中,胰腺β细胞通过调控致密核心大囊泡的胞吐过程来调节胰岛素的分泌。胞内Ca^(2+)浓度是影响胰岛素分泌的重要因素。胰腺β细胞主要通过质膜上的ATP敏感的钾通道、钙通道和胞内钙库的活动改变胞内Ca^(2+)浓度,从而调控β细胞胰岛素的分泌活动。

间充质干细胞源性细胞外囊泡在肝脏疾病中的研究进展

间充质干细胞源性细胞外囊泡(MSC-EVs)是细胞间信息传递的载体,在生理、病理过程中发挥着重要作用。MSC-EVs、MSC-EVs-microRNA及基因修饰的MSC-EVs参与多种肝脏疾病的发生、发展,发挥减轻肝细胞损伤、促进肝细胞再生、抑制肝纤维化、调节肝脏免疫、减轻肝脏氧化应激、抑制肝癌发生等保护作用,将代替MSCs成为无细胞治疗的研究热点。现就MSC-EVs在肝脏疾病中的研究进展进行综述介绍,为临床肝脏疾病无细胞治疗提供新的依据。

兰州大学揭示了SM蛋白SEC1A调控花粉管极性生长的分子机制

兰州大学向云课题组于2023年3月在《Journal of Integrative Plant Biology》上在线发表了题为“SEC1A and SEC6 synergistically regulate pollen tube polar growth”的研究论文,发现模式植物拟南芥SM蛋白SEC1A能够与Exocyst亚基SEC6发生相互作用,互相影响花粉管顶端的分布和分泌速度,协同调控分泌囊泡和质膜的融合,从而影响花粉管的生长和宽度。

Rab27对致密核心囊泡分泌调控机制的研究

Rab蛋白是一类属于Ras蛋白超家族的小分子量GTP结合蛋白。Rab家族定位于不同的亚细胞结构并且调控胞内运输的不同阶段。

真菌极性生长结构的研究现状

极性生长的模式普遍存在于真核细胞生物的形态发生过程中,参与真菌的极性生长的结构主要包含顶体(Spitzenkrper)和极体(Polarisome)、胞吐体(Exocyst)、肌动蛋白、微管、脂筏等结构,真菌的极性生长是一极其精细和复杂的过程,需要顶体、极体、分泌囊泡、微管、脂筏以及包括其他相关蛋白在内各种调节蛋白的相互协调,从而促进其菌丝的生长。

Rab27b对小鼠星形胶质细胞脑源性神经营养因子分泌的影响

目的探讨Rab27b对小鼠星形胶质细胞脑源性神经营养因子(BDNF)分泌的影响。方法采用定量PCR和免疫荧光染色法检测Rab27分子的2个亚型Rab27a和Rab27b在野生型小鼠大脑皮层和海马组织中的表达和分布情况。采用免疫荧光染色法检测Rab27b在野生型小鼠海马区星形胶质细胞中的表达情况。采用Western blot方法检测Rab27b基因敲除小鼠星形胶质细胞BDNF和海马区突触可塑性标志分子PSD95及突触素1的表达,ELISA方法检测Rab27b基因敲除小鼠星形胶质细胞BDNF的分泌情况,明确Rab27b基因敲除对星形胶质细胞BDNF分泌水平的影响。结果定量PCR和免疫荧光染色结果显示,野生型小鼠大脑皮层和海马区Rab27b的mRNA水平和荧光强度均高于Rab27a,差异均有统计学意义(均P<0.01)。免疫荧光结果显示Rab27b与星形胶质细胞标志分子GFAP共表达。Western blot结果显示Rab27b基因敲除小鼠星形胶质细胞内BDNF总量与野生型小鼠比较,差异无统计学意义(P>0.05),ELISA结果显示Rab27b基因敲除小鼠星形胶质细胞BDNF分泌水平低于野生型小鼠,差异有统计学意义(P<0.05)。Western blot结果显示Rab27b基因敲除小鼠海马中PSD95及突触素1的表达水平均低于野生型小鼠,差异均有统计学意义(均P<0.01)。结论Rab27b调节小鼠星形胶质细胞分泌BDNF,改善突触可塑性。

肠神经元发育不良的电镜特点

目的 研究肠神经元发育不良（IND）的超微结构特点.方法 分别切取IND和肠神经元正常新鲜组织,常规电镜标本制作;经预切片定位后,再行超薄切片,通过透射电镜观察、对照.结果 IND病变肠神经元细胞形态较小,外形较为规则,细胞质较正常神经元明显减少,细胞质内可见清晰的线粒体、光面内质网和粗面内质网,但神经内分泌囊泡结构很少或没有;细胞核圆或椭圆,核膜完整,往往局部有不规则突起,核仁有或没有,核染色质分布不均,有边聚现象.正常肠神经元细胞形态较大,外形不规则,细胞质丰富,细胞质内可见清晰的线粒体、光面内质网和粗面内质网,伴有大量的神经内分泌囊泡结构,囊泡内可见递质颗粒;细胞核较为规则,核膜完整,核仁明显,核内染色质疏松,分布均匀.结论 电镜下IND病变神经元结构与正常不同,胞质内神经内分泌囊泡的减少或缺乏,伴有核染色质边聚现象.

囊泡运输的分子细胞机制

内膜系统构成了细胞及细胞器之间的天然屏障,保证重要的生命活动在相对独立的空间内进行。细胞内膜性细胞器之间的物质(如蛋白质、脂类)的运输主要是通过囊泡完成的。囊泡运输需要货物分子、运输复合体、动力蛋白和微管等的参与以及多种分子的调节,包括出芽、锚定和融合等过程。从上世纪60年代开始,人们认识到细胞分泌的蛋白需要先进入内质网,再到高尔基体,然后分泌到其作用部位。之后,信号肽假说被提出和证明。随后的研究完善了囊泡运输的过程,包括经内质网到高尔基体的蛋白质分泌运输过程中关键的调控基因及其作用环节、蛋白质复合物SNARE(可溶性N-乙基马来酰亚胺敏感的融合蛋白附着蛋白受体)在囊泡锚定和融合中的作用机制等。在囊泡运输中的具有代表性的神经细胞突触囊泡中,触发突触囊泡融合的钙感受器(synaptotagmin)能快速准确地将钙信号传递到突触囊泡,通过与SNARE复合体等作用,实现与细胞膜融合并释放神经递质,最终完成神经信息的传递。该文从囊泡运输的研究历史回顾、已有研究成果以及未来展望等三个方面对囊泡运输分子细胞机制进行了阐述。