跨膜蛋白CD3ε与磷脂酰肌醇二磷酸在脂筏域体系中蛋白质-脂质相互作用的粗粒化模拟研究

细胞膜局部区域可形成富含饱和脂质、胆固醇、鞘脂的脂筏域作为其信号转导调控平台。传统实验手段在研究脂筏及其功能时受到系统复杂度高及区域结构瞬时性强等制约。近年来,分子动力学模拟技术为细胞膜的组织原则提供了重要的理论支撑,从简单的单一组分模型到多组分系统转变,最终形成了越来越多的细胞膜仿真模型。其中,粗粒化模拟由于其简化模型,可大副拓展模拟体系的复杂程度与模拟时间,在细胞膜以及蛋白质-脂质相互作用相关研究中得到了广泛应用。本文采用MARTINI粗粒化力场模拟,构建了一种含有阴离子脂质磷脂酰肌醇二磷酸(phosphatidylinositol diphosphate, PIP2)的混合膜体系。模拟结果表明,该体系在适当温度及饱和度条件下,能自发分层形成脂筏域;膜厚度、膜组分分布、膜组分流动性等多种参数均表明,脂筏结构形成且符合其结构特征;少量PIP2添加不影响分层特性且PIP2对脂筏具有显著亲和性。此外,利用该模型以跨膜信号蛋白CD3ε为例研究了脂筏域体系中蛋白质-脂质相互作用。结果表明,PIP2-CD3ε胞内区相互作用可能是脂筏招募CD3ε的驱动力,且该过程可受钙离子调控。本工作体现了粗粒化模拟在仿真膜相关研究中的巨大优势及良好应用前景。

磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸肌醇-3-激酶对原发性肝癌TACE治疗反应的预测作用

目的探讨经导管动脉化疗栓塞术(TACE)治疗的原发性肝癌患者磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸肌醇-3-激酶(PIK3CA)的表达及其与TACE治疗反应的相关性。方法从TCGA数据库下载425例肝癌患者PIK3CA的表达量。利用GSE104580数据集内TACE治疗敏感和不敏感患者癌组织PIK3CA表达量,分析两组基因表达差异,绘制ROC曲线分析TACE治疗敏感性与PIK3CA表达的相关性。从GSE14520数据集下载具有完整临床资料、接受TACE治疗的肝细胞癌27例,基于PIK3CA的表达量最佳截断值,分成PIK3CA高表达组和PIK3CA低表达组,比较两组患者的临床资料。应用“survminer”R包进行Kaplan-Meier生存分析。结果肝癌组织PIK3CA表达明显高于癌旁组织;TACE不敏感患者癌组织PIK3CA表达量高于TACE敏感患者,TACE治疗敏感性与PIK3CA表达相关性的ROC曲线下面积(AUC)为0.645;生存分析显示PIK3CA表达量越低,患者生存时间越长,且1、2、3年的AUC分别为0.765、0.713、0.633。结论PIK3CA对于肝细胞癌有一定的诊断价值,有可能作为TACE治疗敏感性的预测指标。

磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸3-激酶催化亚基α通过调控跨膜受体蛋白1对子宫内膜癌病人中性粒细胞的影响

目的探究磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸3-激酶催化亚基α(PIK3CA)基因通过调控跨膜受体蛋白1(Notch1)的表达对子宫内膜癌病人血中性粒细胞的影响。方法选择2020年3月至2021年9月在海南医学院第一附属医院接受治疗的50例子宫内膜癌病人(病例组)和50例健康女性(对照组)为分析对象。检测病例组和实验组血清中中性粒细胞(NE)、淋巴细胞(LY)、血红蛋白(Hb)、血小板(PLT),计算NLR指数(中性粒细胞计数/淋巴细胞计数)。逆转录PCR(RT-PCR)和Western blotting检测PIK3CA和Notch1的相对表达量。选取人原髓细胞白血病细胞/全反式维甲酸细胞(HL-60/ATRA细胞),在不同时间下进行培养,验证PIK3CA通过Notch1对NE的影响。结果病例组病人NE、LY、PLT指标以及NLR指数为(6.03±0.40)×10^(9)/L、(2.15±0.31)×10^(9)/L、(257.40±37.51)×10^(9)/L、(3.69±0.41)分别高于对照组的(5.13±0.50)×10^(9)/L、(1.68±0.16)×10^(9)/L、(202.10±23.39)×10^(9)/L、(2.44±0.39),病例组病人Hb水平为(138.72±13.79)g/L低于对照组Hb水平(149.52±10.65)g/L,说明子宫内膜癌病人炎症微环境异常。病例组PIK3CA和Notch1相对表达量为(3.351±0.496)、(3.467±0.440)高于对照组的(1.581±0.275)、(1.519±0.279)。HL-60/ATRA细胞培养实验验证了PIK3CA高表达促进Notch1高表达进而抑制NE的增殖。结论在NE中,Notch1表达量随着PIK3CA表达量升高而升高,NE细胞活力逐渐下降,初步证实了PIK3CA基因通过调控Notch1的表达对子宫内膜癌中NE产生影响。

蛋白激酶C和磷脂酰肌醇4,5二磷酸之间相互调节作用的研究进展

蛋白激酶C(protein kinase C,PKC)是一个多基因家族,包含多种同工酶,分布广泛且功能复杂,在许多信号转导通路发挥重要作用。磷脂酰肌醇(4,5)二磷酸(PIP2)是分布在细胞膜中的磷脂类信号分子,在细胞中的分布和含量处于动态变化中。PIP2的水解后生成DAG和IP3。DAG可以直接激活PKC,而IP3通过调节细胞内钙离子的浓度从而改变钙依赖型PKCs的活性。同时,PKC通过激活PI4K或PIP5K可以调节细胞膜PIP2水平。PKCs使离子通道蛋白发生磷酸化,改变通道蛋白与PIP2的亲和力,从而影响PIP2对离子通道的调节。该文对PKCs和PIP2在细胞信号转导过程中相互调节的相关研究进展进行综述。

细胞膜磷脂酰肌醇4,5-二磷酸对TRP通道功能的调节作用

TRP离子通道超家族可分为7个亚族,其功能受多方面因素的调节。最近的研究证明磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸(PIP2)对多个家族的TRP通道功能均有调节作用,而且调节的结果既可以是激活也可以是抑制,作用比较复杂,涉及的机制和因素较多。本文综述了PIP2对几种不同家族TRP通道的调节作用及其病理生理学意义。

磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸对线虫Slo2钾离子通道电流的激活作用

目的观察磷脂酰肌醇-4，5-二磷酸（phosphatijdylinositol-4，5-bisphosplate，PIP2）对表达在卯母细胞上的线虫Slo2（cSlo2）钾离子通道电流的影响。方法以非洲爪蟾卵母细胞为表达系统，采用内面向外式膜片钳和双电极电压钳技术，研究PIP2对cSl02钾离子通道电流的影响。结果在内面向外式膜片钳下，灌流不同浓度的diC8PIP2使被Poly-K抑制的cSlo2电流（抑制水平为98％±3％，n=10）得到部分恢复，平均恢复电流水平为91％±2％（n=10）。双电极电压钳下，通过共表达Ci-VSP和用Wortmannin预处理卵母细胞，与对照组相比，相对抑制率分别为46．2％±6％（／7,=26）和51．2％±3％（n=25）。结论PIP，激活cSlo2电流呈浓度和时间依赖性。

磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸对心肌内向整流性钾通道的调节

磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸(PIP2)是调节心肌各种内向整流钾通道(Kir)活动最基本的因素。PIP2与Kir通道氨基端和羧基端的多个氨基酸位点特异性结合,通过静电作用影响通道的空间构型和开放概率。PIP2与Kir通道亲和性的高低决定通道的开放水平。多种生理和病理过程可通过影响细胞膜上PIP2的含量,精细地控制Kir通道的活动水平,并改变通道对若干调控因素和对药物的的敏感性。

阿司匹林对结直肠癌4,5-二磷酸磷脂酰肌醇3激酶基因突变病人生存获益的Meta分析

目的采用Meta分析探讨服用阿司匹林是否改善结直肠癌4,5-二磷酸磷脂酰肌醇3激酶(PIK3CA)突变病人的预后。方法计算机检索2000年3月至2019年5月万方数据库、中国知网(CNKI)、维普数据库(VIP)、PubMed、Embase和Cochrane等数据库中关于服用阿司匹林与结直肠癌PIK3CA突变病人预后关系的文献,提取总体生存的预后相关结果进行效应量的合并,对纳入的数据进行分析、发表偏倚分析等。采用StataSE12.0软件对纳入的文献进行Meta分析。结果共纳入文献6篇,共计结直肠癌病人5574例。服用阿司匹林可提高结直肠癌PIK3CA突变型病人的总生存率(HR=0.67,95%CI:0.48~0.93);而PIK3CA野生型病人并没有显著的生存获益(HR=0.97,95%CI:0.66~1.44)。结论服用阿司匹林可改善结直肠癌PIK3CA突变病人的预后生存。

腺苷及其类似物对猪红细胞膜上磷脂酰肌醇磷酸化的抑制作用

本文研究了腺苷及其类似物对猪红细胞膜上磷脂酰肌醇磷酸化的影响。研究结果表明:1、腺苷对磷脂酰肌醇磷酸化有明显的抑制作用,IC_(50)=15μmol/L;动力学分析表明,这种抑制作用机理是与ATP竞争性的;2、腺嘌呤、AMP、ADP、5＇-氯-5＇-脱氧腺苷、阿糖腺苷、2＇-脱氧腺苷对磷脂酰肌醇磷酸化有不同程度的抑制作用;3、cAMP对磷脂酰肌醇磷酸化也有抑制作用,这提示了cAMP与肌醇脂质信使系统有联系;5、6-氯-嘌呤核苷(100μmol/L)对该磷酸化无显著抑制作用。

GABA／孕酮激发豚鼠精子聚磷酸肌醇降解及其在顶体反应中的作用

目的 研究GABA／孕酮（P4）激发精子聚磷酸肌醇（PPI）降解及其在顶体反应（AR）中的作用。方法 将豚鼠精子在MCM培养基获能培养5.5h,^32P-标记精子1h,经Percoll密度梯度离心洗涤，然后以AR刺激剂激发精子AR，并对精子膜脂进行提取、分离和鉴定；同时，以相差显微镜评价精子AR％。结果 1、GABA刺激二磷酸磷脂酰肌醇（PIP2）和一磷酸磷脂酰肌醇（PIP）迅速降解，而磷脂酸（PA）增加；在5min时PIP2和PIP明显下降，10min几近完成。而AR明显滞后，15min才达到峰值：2、A23187、P4和GABA均可激发PPI降解和AR增加，其能力依次为A23187＞P4≥GABA；3、新霉素可明显地抑制Ca^2+/GABA或P4及A23187刺激PIP2和PIP降解，PA产生和AR增加；4、PPI降解需Ca^2+参与。当EGTA或Ca^2+通道阻滞剂（La^3+）存在时，PIP2和PIP降解，PA产生和AR升高均被明显抑制。结论 天然激动剂GABA或P4刺激豚鼠精子膜PPI降解是引起AR的基础，该作用是通过Ca^2+介导，激活膜磷脂酰肌醇特异磷酸脂酶C（PIC)而完成的。

动态观察不同的药理性阻断剂对膜磷脂PtdIns(4,5)P_2的代谢过程的影响特征

目的 时空观察PtdIns(4, 5)P2 在细胞内水解及再合成的动态变化过程,并比较渥曼青霉素 (wortmannin)、氯化锂(LiCl)、U73122和新霉素四种阻断剂对PtdIns(4, 5)P2 代谢过程的影响。方法 利用绿色荧光蛋白 (GFP)与磷脂酶Cδ1 (PLCδ1 )PH区 (PLCδ1PH)的融合体 (PLCδ1PH GFP)作为标记PtdIns(4, 5)P2 的特异性荧光探针,使用激光扫描共聚焦显微镜技术动态观察及测量PtdIns( 4, 5 )P2 位置的变化。结果 在CHO细胞,用ATP刺激内源性表达的P2Y受体,可引起PLCδ1PH GFP荧光转位可恢复性的变化;渥曼青霉素和LiCl不影响PLC激活所介导的PLCδ1PH GFP荧光由胞膜到胞浆的转位变化,但可阻断此转位的恢复;U73122可以阻断PLC激活所介导的PLCδ1PH GFP荧光由胞膜到胞浆的转位变化; 新霉素对PLCδ1PH GFP的转位无影响,但可抑制未表达PLCδ1PH GFP的细胞中PLC激活后水解PtdIns(4,5)P2 的作用。结论 PLCδ1PH GFP可作为一种有价值的荧光探针来标记PtdIns( 4, 5 )P2 的动态变化;渥曼青霉素、LiCl、U73122和新霉素四种阻断剂对PtdIns(4, 5)P2 代谢过程有不同的影响;PLCδ1PH GFP可阻断新霉素发挥其抑制PLC水解PtdIns(4, 5)P2 的作用。

水稻3-磷脂酰肌醇激酶FAB1/PIKfyve基因家族的鉴定及功能分析

FAB1/PIKfyve是催化3-磷酸磷脂酰肌醇(PtdIns3P)形成3,5-二磷酸磷脂酰肌醇(PtdIns(3,5)P_(2))过程的关键酶,其产物PtdIns(3,5)P_(2)在真核细胞发育中发挥重要功能。为探寻PtdIns(3,5)P_(2)在水稻生殖发育过程中的功能,本研究结合生物信息学和遗传学方法,对水稻FAB1/PIKfyve基因进行鉴定,分析其理化性质、基因结构、保守结构域、系统进化、顺式作用元件和组织表达模式并利用CRISPR/Cas9基因编辑技术获得osfab1b突变体。生物信息学分析结果显示,水稻基因组中共鉴定到9个FAB1基因家族成员;基因结构分析显示FAB1家族基因结构存在差异,外显子数量为8~12个;保守结构域分析表明仅Os FAB1A和Os FAB1B含有N端FYVE结构域,其余成员具有Cpn60_(T)CP1结构域和PIPKc激酶结构域;系统进化分析提示FAB1家族功能在单双子叶植物中具有高度保守性;FAB1基因上游调控区域顺式元件预测发现多种生长发育相关、光响应以及激素和胁迫响应顺式元件;组织表达模式分析显示大多数FAB1基因为泛表达,其中FAB1C亚类基因在内外稃中的高表达提示其可能参与花器官发育。最后通过CRISPR/Cas9系统得到osfab1b突变体,经碘染观察花粉活力无明显异常,暗示FAB1家族在水稻生殖发育调控中存在功能冗余。本研究结果为单子叶模式植物水稻中磷脂酰肌醇调控网络及其生物学功能的研究提供了理论参考。

EGF刺激下PIP_2水解的数学模型

为了研究表皮生长因子刺激下细胞膜上磷脂酰肌醇二磷酸水解的动力学特性,我们根据质量作用定律和准稳态近似原则建立数学模型,模拟磷脂酰肌醇二磷酸的代谢;建立了磷脂酰肌醇二磷酸和表皮生长因子受体间浓度关系的微分方程,讨论了各个参数对磷脂酰肌醇二磷酸浓度变化趋势的影响。这个数学模型描述了磷脂酰肌醇二磷酸代谢的生物学特性以及关键信号分子间的浓度依赖关系。

蛋白激酶C对内向整流钾离子通道的调节机制

内向整流钾离子(Kir)通道是在很多组织中广泛分布的一种钾离子通道,在维持钾离子平衡电位、调节细胞兴奋性和胰岛素分泌等方面发挥着重要的作用。Kir通道是众多调节因素作用的靶点,这些因素包括:K+、Mg2+、pH、ATP、G蛋白偶联受体(GPCR),磷脂酰肌醇4,5二磷酸(PIP2)、蛋白激酶A(PKA)、蛋白激酶C(PKC)、花生四烯酸(AA)等。由于很多细胞外信号是通过PKC信号转导通路来调控Kir通道的,多年来为了更好地界定PKC在调控Kir通道功能中所扮演的角色及机制,人们进行了大量而深入的研究。本文对PKC调节Kir通道机制的研究进展及目前提出的一些新观点进行综述。

GABA/孕酮激发豚鼠精子聚磷酸肌醇降解及其在顶体反应中的作用

为了研究ＧＡＢＡ／孕酮（Ｐ４）激发精子聚磷酸肌醇（ＰＰＩ）降解及其在顶体反应（ＡＲ）中的作用，将豚鼠精子在ＭＣＭ培养基获能培养５．５ｈ，３２Ｐ－标记精子１ｈ，经Ｐｅｒｃｏｌｌ密度梯度离心洗涤，然后以ＡＲ刺激剂激发精子ＡＲ，并对精子膜脂进行提取、分离和鉴定，同时，以相差显微镜评价精子ＡＲ％．结果为：（ｉ）ＧＡＢＡ刺激二磷酸磷脂酰肌醇（ＰＩＰ２）和一磷酸磷脂酰肌醇（ＰＩＰ）迅速降解，而磷脂酸（ＰＡ）增加；在５ｍｉｎ时ＰＩＰ２和ＰＩＰ明显下降，１０ ｍｉｎ几近完成，而ＡＲ明显滞后，１５ｍｉｎ才达到峰值；（ｉｉ）Ａ２３１８７， Ｐ４和ＧＡＢＡ均可激发ＰＰＩ降解和ＡＲ增加，其能力依次为Ａ２３１８７≥ＧＡＢＡ；（ｉｉｉ）新霉素可明显地抑制Ｃａ２＋／ＧＡＢＡ或Ｐ４及Ａ２３１８７刺激ＰＩＰ２和ＰＩＰ降解、ＰＡ产生和ＡＲ增加；（ ）ＰＰＩ降解需Ｃａ２＋参与．当ＥＧＴＡ或Ｃａ２＋通道阻滞剂（Ｌａ３＋）存在时，ＰＩＰ２和ＰＩＰ降解，ＰＡ产生和ＡＲ升高均被明显抑制．上述结果表明，天然激动剂ＧＡＢＡ或Ｐ４刺激豚鼠精子膜ＰＰＩ降解是引起ＡＲ的基础，该作用是通过Ｃａ２＋介导、激活膜磷脂酰肌醇特异磷脂酶Ｃ（ＰＩＣ）而完成的．

利用9R-GFP-PHD检测细胞膜上PIP2的动态变化

目的通过原核细胞表达和纯化9R-GFP-PHD重组蛋白,并利用纯化后的9R-GFP-PHD蛋白来检测与磷脂酰肌醇4,5-二磷酸(PIP2)和IP3的结合能力以及细胞膜上PIP2的动态变化。方法通过分子克隆技术将磷脂酶C-δ1的普列克同源域(PHD)、荧光蛋白GFP及细胞穿膜多肽9R融合以构建相应蛋白表达载体。利用原核表达体系BL21大肠埃希菌和镍柱进行重组蛋白的表达和纯化,其中GFP和9R-GFP为9R-GFP-PHD的对照蛋白。获取重组蛋白后,通过同位素实验和液体闪烁计数器,分别检测和比较GFP、9R-GFP和9R-GFP-PHD与[3H]标记的PIP2和IP3的结合能力以及之间的竞争性抑制。另外,利用MDCK细胞检测和比较孵育的GFP、9R-GFP和9R-GFP-PHD后,3种重组蛋白在细胞内的分布情况。通过图片相减处理和荧光实时定量分析MDCK细胞膜上的9R-GFP-PHD在ATP刺激后分布的动态变化,从而间接反映细胞膜上PIP2的水解变化。结果通过原核表达和镍柱纯化体系顺利获得了GFP、9R-GFP和9R-GFP-PHD重组蛋白。体外结合实验证实9R-GFP-PHD与PIP2和IP3均有很强的结合能力,而且IP3能竞争性抑制9R-GFP-PHD与PIP2的结合。在孵育了3种荧光融合蛋白后,荧光共聚焦显微镜观察发现9R-GFP主要分布在细胞质中,而9R-GFP-PHD特异性分布于细胞膜上。荧光实时定量分析显示,ATP刺激通过P2y受体激活磷脂酶C以水解PIP2,从而使MDCK细胞膜上的9R-GFP-PHD减少20%左右。结论本研究中构建的9R-GFP-PHD利用了细胞穿膜多肽、PHD与PIP2和IP3结合特性及GFP的荧光可视和定量分析特性,有效地检测细胞膜上PIP2的动态变化,将为今后进一步研究细胞内钙动员提供新的工具蛋白。

中英文对照名词词汇(二)

儿茶酚胺catecholamine（CA） 4，5一二磷酸磷脂酰肌醇 phosphatidylinositol 4,5-biphosphate（PIP2） 反射性交感神经营养不良reflexsympathetic dystrophy（RSD）

他视角

INPP4A,可抑制兴奋性神经元死亡 尽管磷酸酶调节3,4,5三磷酸磷脂酰肌醇[PtdIns（3,4,5）P3]的生物学功能已经阐述得较深入,但是其调节与PtdIns（3,4,5）P3密切相关的分子3，4二磷酸磷脂酰肌醇[PtdIns（3，4）P2]的功能却少有了解。