植物PDR蛋白转运机制及功能的研究进展

植物多向耐药性（pleiotropic drug resistance,PDR）基因亚家族是ATP结合盒（ATP-binding cassette,ABC）基因家族的一员,其编码的PDR蛋白通过水解ATP释放能量、引起蛋白构象变化实现物质跨膜转运。PDR蛋白可以转运萜类物质、植物生长素和金属离子以应答外界生物和非生物胁迫。综述植物PDR蛋白结构、转运机制及其功能,为克隆植物PDR基因并深入研究其结构与功能提供基础知识。     

拟南芥养分离子转运蛋白研究进展

养分离子的跨膜转运是细胞获取养分的重要环节,亦是植物在组织和器官水平上进行 养分吸收运移的基础。文中综述了拟南芥中养分离子转运蛋白在基因克隆、序列与结构分析、功能鉴定、表达与调控方面的研究进展,其中着重讨论了这些转运蛋白在氮、磷和钾等营养元素吸收、运输、分配中的作用。     

拟南芥养分离子转运蛋白研究进展

养分离子的跨膜转运是细胞获取养分的重要环节,亦是植物在组织和器官水平上进行养分吸收运移的基础。文中综述了拟南芥中养分离子转运蛋白在基因克隆、序列与结构分析、功能鉴定、表达与调控方面的研究进展,其中着重讨论了这些转运蛋白在氮、磷和钾等营养元素吸收、运输、分配中的作用。     

ABC转运蛋白结构与转运机制的研究进展

腺苷三磷酸结合盒转运蛋白(ATP-binding cassette transporter,ABC转运蛋白)是一类跨膜蛋白,其主要功能是利用ATP水解产生的能量将底物进行逆浓度梯度运输。这类跨膜转运蛋白具有保守的功能结构域和多样化的生物学功能,广泛分布于原核和真核生物中。近几年的研究结果表明,人类多种疾病,如免疫缺陷、癌症等,都与ABC转运蛋白病变相关,因此这类转运蛋白结构及转运机制的研究受到广泛关注。现对近几年ABC转运蛋白结构及其转运机制的研究进展进行讨论。     

离子转运参与肺纤维化发病机制的研究进展

肺纤维化为临床常见病,严重影响人体呼吸功能,且随着病情和肺部损伤的加重,患者呼吸功能不断恶化,诊断后的平均生存时间很短。迄今为止,作为肺心病、肺水肿等肺部常见疾病的最终结局,肺纤维化的发病机制尚未完全研究清楚。研究表明肺纤维化的发病与多种离子通道有着密切的联系,如上皮钠通道的表达上调,囊性纤维化跨膜转导调节子的基因突变,以及水通道蛋白的异常等。因此,明确各种离子通道在肺纤维化的形成中的表达能够更好地了解肺纤维化的发病机制,为其未来的临床解释、诊断及治疗提供重要的依据。     

植物镁离子转运及镁胁迫响应机制研究进展

镁离子是植物生长发育所必需的矿质元素,参与植物光合作用、碳水化合物代谢等一系列生理生化反应.缺镁严重影响植物生长发育及作物产量和品质.植物细胞中镁含量过高也会抑制植物生长,导致植株产生镁中毒症状.因此,植物细胞中镁离子动态平衡对于维持植物正常生长发育极其重要.植物细胞中镁离子动态平衡由定位于细胞膜及不同细胞器膜的镁离子...     

植物铜转运蛋白结构、功能及调控机制

植物通过转运蛋白吸收和转运矿质离子。为保持离子可用性和避免离子过度积累,离子转运蛋白的丰度和活性受到严格调控。铜转运蛋白(copper transporter, COPT)具有明显的结构特征和独特的亚细胞定位模式,在植物铜吸收、内源免疫和共生固氮等过程中发挥重要作用。该文对植物COPT家族蛋白的结构特征、生物学功能和调控机制等方面的研究进展进行综述,为植物铜稳态机制的揭示及品种改良提供参考。     

葡萄糖转运蛋白的转运机制研究

葡萄糖是真核生物体内的重要能源物质。葡萄糖转运蛋白(GLUT1)是细胞获取葡萄糖的最基本需求。GLUT1功能的缺失会造成严重的疾病,尤其是可能造成永久的脑部损伤,包括早发型惊厥,智力缺陷等。此外,肿瘤细胞对于葡萄糖的大量需求也使得GLUT1可以作为肿瘤诊断的分子标记。因此,研究葡萄糖转运蛋白对于研发糖代谢障碍药物以及诊断肿瘤均有重要意义。本实验运用分子动力学模拟的方法,在NAnoscale Molecular Dynamics(NAMD)中使用Chemistry at HARvard Macromolecular Mechanics(CHARMM)力场,构建了GLUT1结合葡萄糖和未结合葡萄糖的膜系统,并分别进行了20 ns时长的分子动力学模拟。运用Visual Merchandising(VMD)和自写脚本对这一轨迹进行分析,探究葡萄糖转运蛋白转运葡萄糖的分子机理。结果表明,20 nano-seconds(ns)的模拟时长能够使这样两个体系构象达到稳定,并且从平均结构和通道直径来看,去除葡萄糖能够使得GLUT1的结构发生翻转,由向胞内释放葡萄糖变为从胞外摄取葡萄糖的构象。同时结合模式的分析表明葡萄糖主要依靠与Gln283和Gln282形成的3个较强的氢键。最后我们通过氢键跟踪分析,发现Asn288和Thr295在这种面向胞外的口袋张开过程中发挥了重要作用。这一结论对研发针对关键氨基酸的葡萄糖代谢药物有指导作用,并且可以为癌症诊断提供一定的理论基础。     

高等植物硝酸盐转运蛋白的功能及其调控机制

硝酸盐是植物从土壤中吸收的重要无机氮素形态。植物为适应含有不同浓度NO3-的土壤环境,进化出了高亲和硝酸盐转运系统(HATS)和低亲和硝酸盐转运系统(LATS),两个基因家族NRT1和NRT2家族分别参与了LATS和HATS的NO3-的吸收和转运。近年来,随着分子生物学技术和植物基因组学的快速发展,研究人员克隆出了大量参与硝酸盐吸收和转运的基因,并对这些基因的功能进行了深入研究,逐渐形成了复杂的硝酸盐调控网络。综述了植物中硝酸盐转运蛋白基因的克隆、表达及调控,并对进一步的研究作了展望,这些结果对于理解植物硝酸盐吸收的调控机制具有重要作用。     

植物蔗糖转运蛋白及其功能调节研究进展

综述了高等植物蔗糖转运蛋白基因家族的分类,蔗糖转运蛋白的细胞定位,蔗糖转运蛋白的功能调节,以及果实中糖运转的特性等方面的研究进展,并提出了深入研究果实蔗糖运转蛋白的展望。     

核转运蛋白的结构及功能

核转运蛋白Imp家族是在其核细胞中广泛存在的一类重要的蛋白质,其成员数目众多,在酿酒酵母菌中有一种Impα,而在脊推动物中现已发现8种不同的Impα。在酵母中有14种Impβ,而在哺乳动物细胞中有超过20种不同的Impβ。并且有新成员正在不断地被发现。Impα是由10个ARM重复序列形成的一个α起螺旋结构。Impβ与不同底物结合时,呈现出不同的构象,它也是由2或3个螺旋所组成的延伸的起螺旋结构。Imp家族成员通过Impβ的单独作用或Impα与Impβ1的协作结合其作用底物,在RM的调节下,完成对大分子蛋白质的穿越核膜的转运,并且以这一作用为基础,参与了细胞的信号转导,细胞分裂及生长发育,细胞调亡等重要生命活动。在细胞分裂时,Imp家族还可与Ran一起参与纺锤体的形成。     

植物跨膜离子转运蛋白与其耐盐性关系研究进展

盐胁迫下植物吸收过多的N a ,使植物体内的离子平衡受到破坏,为了维持其正常生长细胞内的各种离子就必须保持平衡,而这一过程主要是由位于质膜和液泡膜上的离子转运蛋白完成的,并在植物耐盐性方面起关键作用。本文主要对响应盐胁迫的几种跨膜转运蛋白如:K /N a 离子转运蛋白、N a /H 逆向转运蛋白以及与其相关的H -ATPase等,在植物耐盐分子生物学方面的研究进展进行综述。     

ABC转运蛋白的结构与转运机制

腺苷三磷酸结合盒转运蛋白（ATP-binding cassette transponer,ABC转运蛋白）超家族是一组跨膜蛋白,具有ATP结合区域的单向底物转运泵,以主动转运方式完成多种分子的跨膜转运.ABC转运蛋白的一个亚家族与多药抗性（multidrug resistance,MDR）有关,而多药抗性是临床肿瘤化疗中需要解决的主要问题,所以其结构与转运机制一直是研究的热点.最近几年获得了一些高分辨率的ABC转运蛋白的晶体结构,该文将根据ABC转运蛋白的结构的研究进展对其可能的转运机制进行讨论.     

植物高亲和钾离子转运蛋白HAK功能研究进展

钾(Potassium,K)是植物生长发育重要的营养元素,素有"抗逆元素"和"品质元素"之称。在低钾环境下植物主要利用高亲和的转运蛋白进行钾离子的吸收和转运,KUP/HAK/KT作为植物体内钾离子高亲和转运蛋白家族中最大,成员最多的家族,在植物高亲和转运钾离子过程中发挥关键作用。系统阐述了植物KUP/HAK/KT家族的基本情况及其分类、高亲和钾离子转运蛋白HAK的系统发育分析、HAK转运蛋白在提高植物钾吸收,影响植物生长发育,增强植物抵抗生物胁迫和非生物胁迫能力等方面的功能研究,最后展望了钾离子转运蛋白HAK后续有待解决的问题。深入了解HAK钾转运蛋白在植物体内的作用机制对于有效提高钾肥的利用效率,提升作物产量与品质,促进农业发展等方面具有重要的现实意义。     

葡萄糖转运蛋白4的转运调控研究进展

GLUT4在胰岛素作用下的转运上膜是血糖调控的一个关键途径.其中包含了两个重要的过程-胰岛素信号转导以及GLUT4转运途径.在这两个过程中新的特异分子的发现以及它们功能特点的研究是发展有效的药物治疗糖尿病的关键因素.本文主要从GLUT4在胞内的循环途径,胰岛素调节的GLUT4的转运以及转运中的调控蛋白三个方面着手,综述了GLUT4的转运调控研究进展.     

葡萄糖转运蛋白1与慢性病关联机制的研究进展

葡萄糖转运蛋白1(glucose tansporter 1,GLUT1)由SLC2A1基因编码,调控不同细胞从多个组织摄取葡萄糖的能力。慢性病是当今人类死亡的第一主因,发病原因与人体内环境紊乱、代谢异常、环境污染相关。GLUT1作为最先被发现的葡萄糖转运蛋白家族成员,对慢性病的调控起到至关重要作用。本文针对GLUT1蛋白的生物学结构和功能及其与慢性病如糖尿病及其并发症、慢性炎症和肿瘤的关联机制进行探讨,试图找到以GLUT1蛋白介导的信号通路治疗慢性病的相关分子机制和有效方案。     

锰离子转运、代谢与稳态平衡调控

金属离子在生命体细胞内的转运、代谢、稳态平衡调控及其相关疾病的研究是生物无机化学、化学生物学和生物医学等研究领域的一个前沿热点。锰被称作“细胞护卫”或“生命体保镖”,在生物体中发挥重要的作用,体内锰离子的含量必须维持在一个恰当的水平,锰缺少或过量都会导致疾病或生物毒性。因此,生物体内锰离子的稳态平衡调控对维持体内锰离子的正常生理功能至关重要。对细菌、出芽酵母、动物的锰离子运输、代谢及其稳态平衡调控的分子机制研究分别进行综述。     

ABC转运蛋白结构及在植物病原真菌中的功能研究进展

ABC (ATP-binding cassette)转运蛋白是最大的膜转运蛋白超家族之一,其主要功能是利用ATP水解产生的能量将底物进行逆浓度梯度运输.所有生物体都含有大量ABC蛋白. ABC蛋白位于细胞的不同空间,如细胞膜、液泡、线粒体和过氧化物酶体.通常,ABC转运蛋白由跨膜结构域(TMD)和核苷酸结合结构域(NBD)组成,分别与底物和ATP结合.NBD执行与ATP结合和水解,是ABC转运蛋白的动力引擎,TMD识别特异性配体.大多数ABC转运蛋白最初是通过研究生物体耐药性而被发现的,包括多效耐药(PDR)和多药耐药(MDR).本文对ABC转运蛋白的结构及作用机制,以及植物病原真菌中ABC转运蛋白功能的研究进展进行综述.     

溶质转运蛋白超家族的功能及结构研究进展

溶质转运蛋白(solute carriers,SLC)超家族是人类细胞膜(含胞内膜)上最重要的膜转运蛋白家族之一,它参与了细胞间的物质运输、能量传递、营养代谢、信号传导等重要生理活动。SLC转运蛋白超家族包含52个亚家族,共有400多名成员。研究表明,人类基因突变所致SLC蛋白表达异常或功能缺陷与糖尿病、高血压、抑郁症等多种重大疾病密切相关,使得该家族蛋白的功能研究近年来备受关注。SLC转运家族蛋白三维结构的解析有助于阐述其底物选择性结合与转运的精确分子机制,为研究该家族功能相关疾病的分子机理以及针对理性药物研发奠定了精细的三维结构基础。本文对近年来溶质转运蛋白超家族的结构及功能研究进展进行了总结,试图对该家族的共性规律进行阐述。     

桥粒蛋白与离子转运相关通道

桥粒为细胞与细胞之间的一种连接结构,参与细胞间机械应力传导. 在心肌组织中,桥粒与粘着连接及缝隙连接共同构成闰盘,对于维护心肌闰盘结构和功能的完整性具有重要作用. 近年来,越来越多的研究表明,桥粒蛋白基因突变、表达的缺失或功能异常,可引起心肌细胞钠、钾离子通道、缝隙连接蛋白等心肌电活动相关结构的重塑,增加心肌电学异质性,进而促发心律失常. 本文将就桥粒蛋白与离子转运相关通道关系的最新研究进展进行综述.