分子机制（共12篇）
分子机制 篇1
抑郁症是一类常见的心理障碍, 主要表现为显著而持久的心境低落。该病发病率高, 难以治愈, 困扰着患者及家人。目前对于该病的具体发病机制仍没有定论, 有研究指出该病与BDNF, VEGF及活性氧自由基等分子相关, 因此本文对近年来与该病相关的分子机制等几个方面进行综述。
1 抑郁症与认知功能损伤
抑郁症患者的症状通常表现在情感和躯体两方面。情感症状为情绪低落、缺乏快感、无望、自我评价低、记忆损伤、注意力难以集中、焦虑、易怒、自杀倾向等;躯体症状表现为头痛、疲乏、睡眠障碍、头晕、痛性躯体症状、消化道不适、性功能障碍、月经紊乱等。该病发病率、复发率高、自杀率高, 但治愈率低, 且90%的抑郁症患者在工作、生活、人际关系和社会功能上有中到重度损伤, 这给患者、家庭和社会带来沉重的负担。一般认为, 抑郁症的发病受生物、心理、社会等因素的影响, 然而, 抑郁症的病因及发病机制至今仍不得而知, 这也是多年来众多学者努力研究的领域。认知是个体对客观世界的信息加工, 包括感觉、知觉、注意、学习、记忆、思维和语言等方面。认知功能由多个认知域组成, 包括定向力、注意、记忆、计算、分析、理解、判断、执行功能等。认知功能障碍即指由于各种原因导致的不同程度的认知功能受损, 如记忆障碍, 计算障碍等。
大量研究表明, 抑郁症患者存在一定程度的选择性记忆障碍。伴精神症状的患者, 词语记忆成绩明显低于不伴精神症状患者。执行功能是指对个体的意识和行为进行监督和控制的各种操作过程, 包括自我调节、认知灵活性、反应抑制、计划等。抑郁症患者存在明显的情绪面孔知觉障碍。抑郁症患者在奖励、惩罚的认知上普遍存在障碍, 他们对于负性的反馈会产生更大的反应。事件相关电位 (event-related potential, ERP) 是一种特殊的脑诱发电位, 反映了当人们对外界一个或多个认知过程进行加工时, 从头颅表面记录到的脑电位。P300是事件相关电位中的一种内源性成分, 与被试者的精神状态和注意力有关, 反映了被试期待的感觉信息得到确认和知觉任务的结束。Kemp等[1]的研究发现, 抑郁症患者存在较高水平的认知功能障碍。Jandl等[2]发现, P300可能作为一个预测自杀风险的相关指标。N400是另一个事件相关电位内源性成分, 与语言功能相关, 一般认为其异常早于行为表现。抑郁症患者N400活动异常表现为潜伏期和波幅异常。
2 抑郁症与脑源性神经营养因子
脑源性神经营养因子 (brain-derived neurotrophic factor, BDNF) 主要由脑组织合成, 分布于中枢和周围神经系统。在脑内主要存在于海马体和皮质, 另外在纹状体、基底前脑、丘脑、脑干、小脑也有分布。BDNF不仅对中枢神经元的生存、生长、分化、突触连接及维持神经元正常生理功能起重要作用, 还能抗伤害性刺激、促进神经元的损伤后再生等。BDNF的生理功能主要是通过与相应受体Trk B结合实现。近些年, 更多的研究报道BDNF可能与抑郁症的发病机制有密切联系, 其可能具有抗抑郁作用, 而现有的一些抗抑郁药物可能作用于BDNF。神经营养因子在抑郁症的发病过程中起到了极其重要的作用, 进而人们提出了神经营养因子假说[3]。该假说认为神经营养因子在神经元的生长和突触可塑性上具有重要作用, 如前额叶、海马等脑区的神经营养因子缺乏会导致相应脑区功能受损, 进而产生抑郁症状。BDNF在抑郁症的发病过程中主要依赖于CREB-BDNF-Trk B组成的通路。CREB是c AMP反应元件结合蛋白, 是细胞核内的一种调控因子, CREB可以将影响神经可塑性和神经元存活的胞外刺激进行整合, 进而影响下游靶基因的表达[4]。信号分子 (如神经递质、生长因子等) 作用于c AMP或Ca2+活化的激酶或直接激活酪氨酸激酶, 导致转录因子CREB发生磷酸化, 从而增强了有c AMP反应元件介导的下游靶基因BDNF的转录, BDNF再通过激活其特定的受体Trk B发挥作用。实验发现, 应激可以导致血浆皮质类固醇水平升高, 进而引起CREB-BDNF-Trk B通路活性下降。动物实验结果表明, 多种抗抑郁药物可减弱应激诱导的信号系统, 不仅如此, 还能上调CREB-BDNF-Trk B通路的活性。但短期治疗无法起到这种作用, 这也与临床上抗抑郁药物作用效果缓慢的现象一致。
对于自杀抑郁症患者的尸检研究表明, 其海马 (包括齿状回、室上区等) 的BDNF活性明显低于正常人, 而在死前曾接受过抗抑郁药物治疗的患者相比于未接受治疗的患者而言, BD-NF活性显著增强[5]。动物实验也显示, 不同类型的环境应激源会导致BDNF水平降低, 而用抗抑郁药物或电休克方法治疗后, BDNF水平会随之恢复到正常水平[6]。另外还有一些研究与之前的结果刚好相反, Terracciano等[7]发现男性血浆BDNF水平越低, 在应激的敏感性和抑郁征兆测评中得分越低, 表现出更强的责任感和外向性格特征。此外, Barbosa等[8]也发现双向抑郁患者, 尤其是常年患病者, 其血浆BDNF水平不但没有下降, 反而升高。当抑郁症患者接受抗抑郁药物治疗后, 对其血浆BDNF含量进行检测, 发现治疗后患者的血浆BDNF含量显著高于治疗之前, 并且血浆BDNF与HAM-D量表的抑郁得分、抑郁的严重程度呈明显负相关, 即病程越长、症状越严重, BDNF水平降低的越明显[9]。
3 血管内皮生长因子与抑郁症
血管内皮生长因子 (vascular endothelial growth factor, VEGF) 是1989年由美国科学家分离、纯化并鉴定的一种蛋白质, 其在生物体中的主要作用是通过与血管内皮细胞上的酪氨酸激酶受体相互作用, 促进血管内皮细胞的增殖及血管形成。通常在代谢旺盛、供血充足的组织内, VEGF的表达量更高。VEGF家族主要有五个成员:VEGF-A、VEGF-B、VEGF-C、VEGF-D及胎盘衍生生长因子, 他们的生物学功能不完全相同, 其中VEGF-A是含量最丰富的一种生长因子, 主要调节血管生成和神经发生。虽然目前大部分研究均集中在VEGF对血管生长的作用上, 但越来越多的实验发现, VEGF还能通过多种途径影响神经发生、突触可塑性及神经元细胞的存活, 是一种多功能的生长因子[10]。VEGF在学习和记忆等复杂认知过程中起重要作用, 在大脑发育过程中参与调节轴突的生长和成熟, 参与海马区的突触连接。由于VEGF参与调节大脑内神经元细胞的生长和突触形成, 并且关于抑郁症患者VEGF异常的研究结果时有报道, 这些都证明了VEGF可能是另外一种参与抑郁症发病机制的神经营养因子。
抑郁症患者脑内海马区VEGF异常这一现象已经在多个研究中得以验证。在动物实验中, 长期受到慢性应激的大鼠, 其海马区的VEGF表达量明显降低[11]。而另一实验中发现, 不仅VEGF表达量降低, SGZ区的毛细血管增殖数量也明显降低[12]。抗抑郁治疗会改善海马中VEGF的表达。电击治疗可以促进VEGF基因表达量升高。大鼠经过电击治疗后48 h后海马区细胞增殖会明显增加, 而VEGF和电击治疗同时进行会增大细胞增殖的速度和效率[13]。很多抗抑郁药物都会影响VEGF基因的表达, 促进海马区VEGF表达出更多的mRNA和蛋白质.然而, 当VEGF表达通路被阻断后, 抗抑郁药物的治疗作用大大降低[14]。此外, 基因多态性方面的证据也证明了VEGF参与抑郁症发病的分子机制[15]。
VEGF通过细胞信号级联作用, 引起配体和受体二聚化, 进而诱导胞外结构亚基磷酸化, 促进海马神经元的生存、渗透、迁移和增殖[16]。VEGF通过磷脂酰肌醇3-激酶 (PI3-K) /Akt信号通路促进神经元细胞的存活[15]。
4 抑郁症与活性氧自由基
自由基是指含有一个不成对电子的原子团, 由于其极易从其他物质中夺取电子, 因此具有很强的生物活性。在生物体中最常见的是氧自由基, 例如超氧阴离子自由基、羟自由基、脂氧自由基、二氧化氮和一氧化氮自由基, 他们统称为活性氧 (reactive oxygen species, ROS) 。体内的活性氧自由基有一定的生物学功能, 如免疫过程和信号传导等, 但是过量的自由基会导致机体出现病理损伤。正常人体内的活性氧自由基与抗氧化酶系统存在动态平衡, 使自由基可以发挥其功能而不致损伤细胞。然而, 当外界环境等因素发生改变, 打破了这种平衡时, 自由基就变成了人类健康的杀手。自由基可以破坏细胞膜的结构和功能, 破坏线粒体和溶酶体, 致使细胞发生自溶, 还可以侵害核酸和蛋白质等, 使衰老进程大大加快。除了对细胞的损伤, 自由基还会影响非细胞结构, 例如破坏血管壁上的粘合剂, 以致漏血。总之, 一旦体内的自由基清除系统出现障碍, 会给人带来非常大的影响。近些年发现自由基与一些神经类精神疾病相关, 包括精神分裂症、阿尔兹海默病、帕金森综合征等。基于此, 人们希望探究活性氧自由基与抑郁症之间是否存在一定联系。
伴有精神抑郁症患者的抗氧化酶 (如谷胱甘肽过氧化物酶、超氧化物歧化酶) 和丙二醛 (Malondialdehyde, MDA) 显著升高, 经过慢性治疗后, 抗氧化酶和MDA含量均有明显下降[17]。其可能的机制为: (1) 抑郁症患者体内免疫激活水平升高, 免疫细胞, 尤其是白细胞分叶核的激活导致产生过量的ROS, 进而导致MDA和抗氧化酶含量的升高。 (2) 人脑中存在大量的氧化过程, 然而在脑组织中抗氧化酶活性却相对不高, 从而导致对ROS的清除存在一定困难。此外, 抑郁症患者的儿茶酚胺代谢活动升高, 这也会导致ROS的过量生成。 (3) 脑组织中不饱和脂肪酸含量非常丰富, 且易被氧化。过量的ROS会导致磷脂结构的破坏, 从而破坏细胞膜的粘性和流动性, 使膜受体生物活性受到抑制, 以致患病。尽管有研究发现了抑郁症与活性氧自由基之间存在某种联系, 但是其中的具体细节, 仍然有等进一步的研究。
抑郁症是当今人类心理健康的隐形杀手, 大量患者深受其苦。然而目前的科学发展, 还未能对该病的发病机理给出完整合理的解释, 这也表明目前对于该病的治疗还未找到最有效的方法。尽管我们发现了BDNF、VEGF等神经营养因子可能作用于该病, 或者活性氧自由基可能影响该病的发生, 但是对于这些生化改变和发病之前的因果关系还不甚清楚。而对于具体发病的分子通路我们还仅限于猜测, 没有定论, 这些都有待于我们进一步去研究和探索。
分子机制 篇2
细菌抗汞分子机制与进化的研究及应用
微生物中存在一类抗汞细菌,操纵子Mer中的MerRTPA参与细菌抗汞的.调控、转运及还原.汞通过MerTP所表达的蛋白由细胞外转运至细胞内,经还原酶MerA将其还原为毒性小的可挥发的金属汞.细菌抗汞基因的形成有着古老的起源,基因间的整合、转移进化形成了Mer操纵子结构与功能的多样性.抗汞细菌对汞的吸附具有高选择性及专一性,可利用此特性对汞污染环境进行修复,也可作为分子遗传操作中稳定的抗性筛选标记.
作 者：陈丹丹 林建强 刘相梅 林建群 颜望明 CHEN Dan-Dan LIN Jian-Qiang LIU Xiang-Mei LIN Jian-Qun YAN Wang-Ming 作者单位：山东大学微生物技术国家重点实验室,济南,250100 刊 名：微生物学通报 ISTIC PKU英文刊名：MICROBIOLOGY 年，卷(期)： 33(5) 分类号：Q93 关键词：细菌抗汞机理 抗汞机制进化 抗汞特性应用分子机制 篇3
关键词：内质网 成管膜蛋白 膜融合
"Molecular Mechanism for Biomembrane Formation and Maintainance"/Project Report
Hu Junjie Zhang Miao
（Nankai University）
Abstract：The endoplasmic reticulum （ER） is an intracellular membrane system existed throughout the cytoplasm of cells. It forms connections between the cytoplasm， nucleus， and other important cellular membrane structures. The ER is not only required for the transcription， folding， modification and transport of the membrane proteins and secretory proteins， but also responsible for protein quality control. At the meantime it has important functions including synthesis of carbohydrate and lipid， calcium regulation and toxin degradation. The disorders of Endoplasmic reticulum function can result in several metabolic diseases like diabetes， and various neurodegenerative diseases. Given the structurally diversity and functionally importance of the endoplasmic reticulum， it became the concentration and leading edge of the biological membrane structure and function research， which is closely related to overcoming the major human diseases. We will focus on the structure of the endoplasmic reticulum， and systematically study the key mechanisms of intracellular membrane formation， maintenance， and fusion. Ultimately our study may provide new theoretical foundation for ER-related important cellular functions.
Key Words：Endoplasmic reticulum；Tubule-shaping proteins；Homotypic fusion
分子机制 篇4
1 河豚毒素的致毒分子机制
钠离子通道在可兴奋组织中如神经、心脏及肌肉组织中分布广泛,钠离子通道由电压依赖性的跨膜蛋白组成,随着钠离子的渗透性的增加而启动动作电位。钠离子通道是由1个α亚基及β1、β2、β3 3个辅助亚基构成,其中α亚基由4个同源区域(Ⅰ～Ⅳ)构成(图1),每个同源区域又由6次跨膜片段(S1～S6)及1个凹进片段构成,其中S4带有正电荷,起着电压传感器的作用,在电场(膜电位)的作用下,电压依赖性钠离子通道可以打开或关闭,在S5与S6之间凹进片段(P-loops)组成通道的外部结构,起离子选择的作用[4]。
河豚毒素是个刚性杂环分子,含有6个羟基与1个胍基,其中胍基是活性基团,碳-11羟基是河豚毒素与钠离子通道结合必需的,它们位于河豚毒素分子相对的两端,在生理pH下带正电荷(图2)。有研究表明河豚毒素分子中的碳-4、碳-6、碳-8、碳-9、碳-10和碳-11(C-4、C-6、C-8、C-9、C-10和C-11)上的羟基可以与钠离子通道相互作用,促进河豚毒素与钠离子通道的结合。研究表明河豚毒素的C-11羟基可以与Ⅳ区域的1 532位的天氡氨酸形成氢键结合,胍基可以与P-loops结合(图3)。
河豚毒素除了与钠离子通道结合之外,河豚毒素还可以与人心肌细胞中的L-型钙离子通道结合[6]。由于L-型钙离子通道与钠离子通道蛋白序列具有很高的同源性,结构十分相近,钙离子通道与钠离子通道的孔径蛋白都含有4个重复的线性序列,每个重复序列有6个跨膜结构,其中第4个跨膜结构带有正电荷,起电压传感器的作用,在第5到第6个跨膜结构之间有1个凹进的片段,起离子筛选的作用[7](图1)。
上述研究显示河豚毒素的致毒作用主要是与一些离子通道特异性的结合,从而阻止钠离子或钙离子的正常跨膜运输,进而影响到动物的神经兴奋与传导,中枢神经系统的调控功能,心脏搏动,平滑肌蠕动,骨骼肌收缩,激素分泌等一系列的生理功能。
2 河豚毒素的耐受机制
2.1携毒动物钠离子通道特定位点氨基酸发生突变
携带河豚毒素的动物可以耐受很高浓度的河豚毒素,这与这些动物体内特有的河豚毒素耐受机制有关。钠离子通道关键性氨基酸的改变对动物耐受河豚毒素起重要的作用。YOTSU-YAMASHITA等[8]从河豚脑组织细胞膜及肌肉细胞膜上分离出钠离子通道蛋白,对该蛋白α亚基(fMNa1)的1 880个氨基酸进行序列分析,发现通道I区的SS2片段的芳香族氨基酸(Phe/Tyr)被天冬酰胺(Asn)所代替。GEFFENEY等[9]对含有河豚毒素蝾螈的天敌,美州花纹蛇(Thamnophis sirtalis)的钠离子通道氨基酸组成进行分析,发现第1 561位的异亮氨酸(Ile)被缬氨酸(Val)所取代。由于麻痹性贝毒(STX)与河豚毒素的作用机制类似,因此对含有麻痹性贝类毒素动物的钠离子通道进行研究也发现部分氨基酸发生突变[10]。
为进一步确定钠离子通道氨基酸的变化对河豚毒素作用敏感性的影响,VENKATESH等[5]对小鼠细胞钠离子通道进行定点突变,使其与河豚具有相一致的氨基酸结构,利用电生理学方法研究发现河豚毒素与小鼠细胞的钠离子通道蛋白结合能力明显下降,细胞对河豚毒素的抵抗耐受能力提高。MEBS等[11]利用免疫荧光技术研究河豚毒素在东美螈(Notophthalmus viridescens)体内分布,研究发现河豚毒素在东美螈的皮下,肌肉层、肝脏、肠上皮细胞都有分布。推测东美螈耐受高浓度河豚毒素的原因可能也是由于体内钠离子通道关键性氨基酸发生了改变。钠离子通道的氨基酸序列比较保守,而河豚毒素携带动物的钠离子通道部分氨基酸的突变对动物耐受河豚毒素起重要的作用。
2.2毒素结合蛋白(PSTBP)及毒素体内的运输
河豚毒素携带动物可以抵抗高浓度的河豚毒素还与河豚毒素在动物体内的运输机制有关。对人工培养的无毒红鳍东方鲀(Takifugu rubripes)进行河豚毒素肌肉注射,研究发现河豚毒素迅速通过血液传播到鱼的肝脏等其他部位,最终约89%的河豚毒素被贮存在河豚的皮下基层细胞内[12,13]。通过单克隆抗体免疫荧光技术分析河豚毒素在河豚体内分布,研究发现河豚毒素主要分布在雄鱼的皮肤和肝脏中,而雌鱼则分布在皮肤及卵巢中。河豚皮肤中的河豚毒素主要是在皮下基层组织及粘液细胞内[14]。这些研究表明河豚毒素在携带动物体内分布有一定的规律性,河豚摄入河豚毒素后被迅速输送到相关部位,进而减少河豚毒素的致毒作用,这与河豚毒素的特殊运输机制有关。
从河豚体内分离出河豚毒素结合蛋白(PSTBP)之后[15,16],在红脐大玉螺(Polinices didamy)、细纹玉螺(Natica lineata)、橙口榧螺(Oliva miniacea)、台湾榧螺(O.mustelina)和平濑榧螺(O.hirasei)体内也分离出能与河豚毒素结合的高分子量蛋白质(HMWS)[17]。对人工培养的无毒红鳍东方鲀蛋白质表达研究,通过飞行质谱鉴定发现Tr1和Tr2基因表达的C端蛋白质区域与PSTBP有很高的同源性,它们都是编码脂质运载蛋白的基因[18]。PSTBP是一种可溶性的蛋白,首先在河豚的肝脏内合成,通过血液被运输到河豚的皮肤、胆液等部位。PSTBP在河豚毒素含量最高的肝脏及卵巢部位中的浓度不是特别高,说明PSTBP与河豚毒素的富集没有关系。在肝脏中富集河豚毒素可能与其他的蛋白质有关,但目前还不清楚。河豚的皮肤存在分泌河豚毒素的分泌腺或类似腺状组织。河豚血液中的河豚毒素含量很低,而在河豚的特定部位毒素含量很高。这些说明PSTBP可能与河豚体内河豚毒素的运输有关[19]。
MATSUMOTO等[20]对红鳍东方鲀的肝脏组织切片后研究,发现肝脏组织切片可以富集河豚毒素,河豚毒素的富集呈温度依赖性和钠离子依赖性,研究还发现在培养液中河豚毒素浓度低时(类似天然条件),肝脏组织可以富集大量的河豚毒素,而培养液中河豚毒素浓度很高时,肝脏则积累较少的河豚毒素。由于人工体外培养,溶液中没有PSTBP存在,因此推测在河豚中存在跨膜的载体运输蛋白系统负责对河豚毒素进行跨膜运输。目前虽然有许多关于河豚毒素分子机制的研究,但是动物对河豚毒素的耐受机制还有许多没有阐明,如动物体内河豚毒素的贮存、运输相关的蛋白,河豚毒素体内代谢机制等还不清楚。河豚毒素在动物体内的分子机制复杂,涉及动物的生长、代谢等许多生命活动。如MATSUMOTOT等[21]对红鳍东方鲀进行肌肉注射后,用抑制消减杂交法研究河豚毒素对河豚肝脏基因表达的影响。研究发现河豚毒素可以影响河豚肝脏肝杀菌肽前体、血清铁传递蛋白、载脂蛋白、原纤维蛋白β链及热激蛋白等多个基因的表达。因此动物对河豚毒素的耐受机制还有待进一步的研究。
3 河豚毒素在动物体内的作用
3.1防御作用
从河豚毒素在动物体内的分布,可以看出河豚毒素对动物防御起重要的作用。河豚、两栖动物、蓝环章鱼(H.lunulata)及虾虎鱼的皮肤部位均检测出含有河豚毒素。免疫标签技术研究表明河豚毒素分布在虫纹东方鲀(Takifugu vermicularis)的皮肤内腺状组、凹鼻鲀(Chelonodon patoca)的皮肤汁液细胞、四齿鲀(Tetraodon steindachneri)的皮下基质细胞及汁液细胞中[22,23,24]。豹纹东方鲀(Takifugu pardalis)、星点东方鲀(T.niphobles)、异被东方鲀(T.poecilonotus)、环辐东方鲀(T.vermiculare radiatum)、紫色东方鲀(T.vermiculare porphyreum)把河豚毒素贮存在皮肤外分泌腺中[25,26]。SAITO等[2]研究发现星点东方鲀、虫纹东方鲀、豹纹东方鲀在外界刺激时皮肤会分泌大量的河豚毒素。肌肉注射过量的河豚毒素后,红鳍东方鲀在12 h内能把河豚毒素积累到皮肤部位[25]。在有危险的情况下河豚通常会鼓起肚子,同时伴随河豚毒素的分泌[26,27]。河豚的塑料模型可以吓退其他鱼类,甚至支持贝茨氏拟态效应[28,29],这可能就是与河豚含有河豚毒素有关。研究表明产卵后的河豚更容易受到攻击,相比野生幼鱼具有更高的死亡率,这可能与河豚产卵后体内河豚毒素浓度下降有关[30]。线纹玉螺(Natica lineate)在受到外界刺激时肌肉会分泌河豚毒素[31,32]。纽虫(Cephalothrix linearis)把河豚毒素贮存在上皮细胞的杆状细胞内,当受到外界刺激时也会分泌河豚毒素[33]。蓝纹章鱼(Hapaloclaena fasciata)、蓝环章鱼、圈章鱼(H.maculosa)、云斑裸颊虾虎鱼(Yongeichthyscriniger)及陆生河豚毒素携带动物也是把河豚毒素贮存在皮肤组织内[34,35,36]。河豚毒素存在于这些动物的皮肤组织特别是在分泌颗粒腺体内,受到危险时通过皮肤分泌河豚毒素,避免被其他动物捕食,因此河豚毒素在这些动物体内具有重要的防御性功能。
河豚毒素还大量存在河豚毒素携带动物的卵巢及卵母细胞内,如在河豚、鲎、蓝环章鱼等的卵母细胞都含有河豚毒素[37,38,39],这些河豚毒素可以传递给幼鱼。有研究表明河豚幼体可以阻止礁石鱼类的捕食,从而提高它们的成活率[40]。河豚毒素引发的电反应可以降低褐鳟(Salmo gairdneri)及红点鲑(Salvelinus alpinus)的味觉效果,许多鱼类会避开食用含有河豚毒素的食物[41]。这些研究进一步验证了河豚毒素对其携带动物的生存及繁殖起重要的保护作用。
3.2攻击作用
虽然有大部分研究表明河豚毒素对其携带动物有保护作用,但也有研究表明河豚毒素在某些动物捕食时也起着重要的作用。研究发现一种扁形虫(Planocerid flatworm)在捕食后体内的河豚毒素降低,但在1周后又恢复了正常水平[42]。含有河豚毒素的箭虫把河豚毒素贮存在头部附近,通过毒素来麻痹它们的食物[43]。蓝环章鱼把河豚毒素贮存在后唾液腺,遇到猎物时可以释放河豚毒素[44]。上述研究表明某些动物可以利用河豚毒素作为攻击其他生物的工具。
3.3生物信号作用
河豚毒素在一些生物内起着生物信号的作用。雌星点东方鲀体内河豚毒素浓度超过15 pmol·L-1时就对雄河豚有性诱导作用[45]。性成熟时期的雌河豚含有较高浓度的河豚毒素,可以吸引雄性河豚进行受精。还有研究表明河豚毒素对带有河豚毒素的螺[广大扁玉螺(Polinices didyma)、线纹玉螺(Natica lineata)、玉螺(N.vitellus)、素面织纹螺(Zeuxis sufflatus),方格织纹螺(Niotha clathrata)、红口榧螺(Oliva miniacea)、陷顶伶鼬榧螺(O.mustelina)及平濑榧螺(O.hirasei)]有诱食作用,而无毒的福寿螺(Pomacea canaliculata)和淡水蜗(Satsuma bairdi)没有诱食作用,说明带有河豚毒素的螺更倾向于觅食含有河豚毒素的食物[46]。通过在鱼食中添加河豚毒素标准品研究其对河豚的诱食作用,发现星点东方鲀也有类似功能,它们都更倾向于食用含有河豚毒素的食物[47]。因此河豚毒素对动物的性诱导及摄食诱导起重要的生物信号作用。
4 小结与展望
河豚毒素携带动物在自然选择长期的进化过程中,形成积累、富集、耐受河豚毒素的复杂机制,同时河豚毒素在动物体内的富集对动物及其幼鱼又起保护作用,某些动物在捕食及性诱导方面,河豚毒素也发挥着重要的作用,因此河豚毒素对其携带动物物种的生存延续有重要的存在意义。由于河豚毒素是一种小分子,是生物的二级代谢产物,研究表明微生物中二级代谢产物的产生受到微生物种间的相互协调作用的影响,如细菌产生的含有GcnE蛋白及AdaB蛋白的saga/ada复合物是细菌诱导构巢曲霉产生二级代谢产物所必需的[48],目前从河豚中分离的生产河豚毒素细菌经传代后产毒量极大的降低,这说明河豚毒素的产生可能还与微生物种间或微生物与机体的相互协调作用有关,并且这种作用是在携带河豚毒素生物长期进化中形成的。河豚毒素的产生涉及多种蛋白酶的参与,这些蛋白酶可能是由一串基因簇表达的,也可能由多个基因簇共同表达作用的结果,因此对河豚毒素的分子机制进行彻底的研究具有很大的难度。
分子机制 篇5
4.1 Raf/MEK/MAPK信号通路相关抑制剂 丝裂原活化蛋白激酶 (mitogen-activated protein kinase, MAPK) 途径, 是将细胞外刺激信号传递到细胞核, 介导细胞产生反应的最为重要通路之一。当配体与相应受体激酶 (如EGFR) 结合后可以激活Ras-MAPK通路, 而活化后的MAPK进入细胞核, 调节与细胞增殖或分化相关基因的转录, 引起相应的生物学效应。在多种恶性肿瘤细胞中普遍存在MAPK通路的持续激活, 目前已被批准的该类抗肿瘤药主要集中在Raf和MEK两个位点上。
RAF基因家族包括ARAF、BRAF和CRAF, 在多数肿瘤中, BRAF的表达率和突变率[绝大部分为BRAF (V600) 突变] 比ARAF和CRAF更高, 其中黑色素瘤约有40%～68%发生这种突变, 使得BRAF成
为最有吸引力的治疗黑色素瘤的靶标。目前除了前面提到的多靶点小分子抑制剂索拉非尼和瑞格非尼可以部分抑制B-Raf活性外, 已批准上市的、主要针对该靶点的药物有维罗非尼 (vemurafenib, Zelboraf?, 2011) 和达拉非尼 (dabrafenib, Tafinlar?, 2013)。维罗非尼被批准用于BRAF (V600) 变异体阳性的黑色素瘤, 其优异的效果使之成为黑色素瘤治疗上的里程碑式药物[18]。与维罗非尼的研发策略和路径不同, 达拉非尼不是维罗非尼的模拟物, 两者结构类型不同, 药代性质更是差别明显[19]。MEK家族 (MEK1和MEK2) 由于其催化底物的特异性MAPK1和MAPK2, 也成为肿瘤靶向治疗的理想靶点。尽管有许多MEK抑制剂进行了临床试验, 但只有曲美替尼 (trametinib, Mekinist?, 2013) 被批准用于黑色素瘤的治疗[20]。由于单一给药效果不佳, 被批准与达拉非尼 (作用靶点不同) 联合用药。
4.2 PI3K/Akt/mTOR信号通路相关抑制剂 与
Raf/MEK/MAPK一样, PI3K/Akt/mTOR信号传导通路也和肿瘤的发生发展密切相关。多种生长因子和细胞因子与受体结合后引起受体酪氨酸磷酸化, PI3K通过调节亚基与这些分子结合而被募集到质膜, 并由催化亚基催化PI生成PIP3。PIP3进一步激活Akt和mTOR, 促进癌细胞的生长、增殖和血管生成等。整个通路中, 以PI3K和mTOR为靶的抗癌药物研究成为近年研究的热点。
吉利德 (idelalisib, Zydelig?, 2014) 是第1个批准上市的PI3Kδ抑制剂, 高度选择性作用于δ亚基, 可以抑制恶性B细胞的趋化和黏附, 促进凋亡, 现已被批准用于CLL和滤泡型B细胞非霍奇金淋巴瘤等肿瘤的治疗[21]。针对mTOR位点的药物有西罗莫司 (temsirolimus, Torisel?, 2007) 和依维莫司 (everolimus, Afinitor?, 2009)。PI3K/Akt/mTOR通路的持续活化可以导致乳腺癌对于激素产生耐药性, 因此西罗莫司被批准可与依西美坦联合治疗激素受体阳性、HER2阴性的乳腺癌。此外这类药物还可以降低缺氧诱导 因子和VEGF的产生, 从而具有抑制肿瘤新生血管的作用。因此西罗莫司和依维莫司分别在和被批准用于晚期肾癌的治疗。
4.3 Bcr-Abl激酶抑制剂 90%以上的慢性髓性白
血病 (chronic myelognous leukemia, CML) 患者表现为费城染色体阳性, 其编码形成的Bcr-Abl蛋白具 有持续酪氨酸激酶活性, 在CML的发展中扮演着十分重要的角色[22]。20世纪末, 一类针对Bcr-Abl蛋 白的酪氨酸激酶抑制剂的研究广泛开展, 其中伊马替尼 (imatinib mesylate, Gleevec?, ) 首先脱颖而出, 开启了CML治疗的新纪元[23]。随后上市的同类药物主要针对伊马替尼的耐药性进行优化, 包括第二代的达沙替尼 (dasatinib, Sprycel?, 2006)、尼洛替尼 (nilotinib, Tasigna?, 2007) 和博舒替尼 (bosutinib,
Bosulif?, 2012) 及第三代的ponatinib (Iclusig?, 2012)。新型药物的产生主要通过增强结合力, 扩大结合位点等方法增强其抗耐药性, 第三代的ponatinib结构进一步优化 (碳碳三键的引入), 使得ponatinib可以规避T315I突变体上异亮氨酸的位阻效应, 在对dasatinib和nilotinib均耐药的CML患者身上有明显的反应[24]。 4.4 组蛋白脱乙酰酶抑制剂 (histone deacetylase inhibitor, HDACI) 组蛋白脱乙酰酶抑制剂可以抑制HDAC的酶活性, 增强组蛋白的乙酰化, 使得染色质松弛, 基因转录被激活。这种结果可以引起肿瘤抑制因子p21WAF1/CIP1的表达增强, 其作为细胞周期依赖性蛋白激酶 (cyclin-dependent protein kinases,
・ 1236 ・ 药学学报 Acta Pharmaceutica Sinica , 50 (10): 1232?1239
CDKs) 的天然抑制剂, 可以抑制CDKs的活性导致细胞周期G1/S期的停滞。目前FDA批准的上市药物有伏立诺他 (vorinostat, Zolinza?, 2006)、romidepsin (Istodax?, 2009)、belinostat (Beleodaq?, 2014) 和panobinostat (Farydak?, 2015)。其中belinostat属于环肽类, 与其他3个药物的结构类型 (异羟肟酸类) 有所不同。研究表明, 与正常细胞相比, HDACIs对肿瘤细胞的毒性更强, 目前多应用在多发性骨髓瘤, T细胞淋巴瘤的治疗上[25, 26]。
4.5 蛋白酶体抑制剂 (proteasome inhibitor, PSI) 蛋白酶体与泛素化信号构成的泛素?蛋白酶体是哺 乳动物细胞内主要的蛋白水解酶体系, 可降解大多数胞内蛋白, 包括p21、p53、c-myc和NF-κb等众 多调节细胞周期和凋亡的关键蛋白。PSI通过抑制蛋白酶体活性而干扰和影响细胞原有的功能, 尤其是对肿瘤细胞的生长有明显的抑制作用。这类药物有 硼替佐米 (bortezomib, Velcade?, 2003) 和卡非佐米 (carfilzomib, Kyprolis?, 2012)。硼替佐米是一种蛋白酶体可逆抑制剂, 针对26S蛋白酶体中糜蛋白酶样活性位点, 成为美国近十年来第1个批准用于多发性骨髓瘤的药物。卡非佐米为第二代蛋白酶体不可逆抑制剂, 与硼替佐米相比, 选择性更强, 疗效更好且周围神经毒性低[27, 28]。
4.6 已批准上市的其他靶向抑制剂 在异常复杂的细胞信号通路中, 还有其他一些信号分子作为治疗靶点应用于临床, 但由于其研究时间较短, 所上市的药物品种不多, 现对其进行简单介绍。
Palbociclib (Ibrance?, 2015) 作为CDK4和6的抑制剂,近期刚被FDA批准上市, 成为这类抑制剂的代表[29]。CDKs和细胞周期蛋白对细胞周期的调控起到重要的作用, 当细胞受到生长信号的刺激时, 细胞周期蛋白表达上调, 激活相应的CDKs, 导致Rb蛋白磷酸化, 释放出重要的核转录因子E2F, 从而引起一系列与S期有关的靶分子表达, 促使细胞完成DNA复制。体内外实验表明, palbociclib与来曲唑联用, 可以增强乳腺癌的敏感性, 抑制Rb磷酸化水平以及下游信号的传导, 因此比单个药物的抗肿瘤效果明显。
依鲁替尼 (ibrutinib, Imbruvica?, 2013) 是布鲁顿酪氨酸激酶 (Bruton’s tyrosine kinase, BTK) 的小分子抑制剂, 通过与BTK活性位点的半胱氨酸残基共价结合, 抑制BTK酶的活性。BTK在B细胞的生长成熟中扮演着重要的作用, 依鲁替尼被批准用于治疗套细胞淋巴瘤和慢性淋巴细胞白血病的治疗[30]。
奥拉帕尼 (olaparib, Lynparza?, 2014) 是第一
个上市的多聚ADP核糖聚合酶 (poly ADP-ribose polymerase, PARP) 抑制剂, 批准单药治疗BRCA基因突变的卵巢癌患者。奥拉帕尼利用DNA修复途径的缺陷, 优先杀死肿瘤细胞[31]。
克唑替尼 (crizotinib, Xalkori?, 2011) 和ceritinib (Zykadia?, 2014) 是间变型淋巴瘤激酶 (anaplastic lymphoma kinase, ALK) 抑制剂, 属于受体酪氨酸激酶抑制剂家族, 20被批准用于ALK阳性的NSCLC患者的治疗。Ceritinib的作用机制及适用范围与克唑替尼相似, 其抑制ALK的活性更强, 可用
于既往接受过克唑替尼并产生耐药性的患者[32, 33]。 Vismodegib (Erivedge?, 2012) 是hedgehog (Hh) 信号 通路的抑制剂, 通过与平滑跨膜蛋白发生作用,
阻断Hh下游信号产生效应。Hh信号通路的异常激活可以促进下游靶基因如c-Myc, VEGF等表达, 引 起细胞过度增殖, 导致肿瘤发生。研究表明, 在皮肤
基底细胞癌中存在着Hh信号通路异常激活的现象, vismodegib也成为第一个被批准用于治疗基底细胞癌的药物[34]。 5 展望
绝大多数被FDA批准的抗肿瘤药物和分子靶向药物见图1, 从而不难看出抗肿瘤药物的总体发展呈现逐年递增的趋势。自分子靶向药物发现以来 , 后期新上市的抗肿瘤药物中, 分子靶向药物占了很大部分, 后, 分子靶向药物的研发更是进入快速发展阶段。毋庸置疑, 分子靶向药物的发现是传统抗肿瘤化疗药的一次飞跃, 对于肿瘤治疗也是一次重大的进展。由EvaluatePharma公司统计的、20销售前10位抗肿瘤药物中, 至少6个是典型的分子靶向药物, 而销售最好的前3种均为单克隆抗体药 (rituximab、bevacizumab和trastuzumab)。这表明分子靶向药物已经得到了市场的认可, 肿瘤内科治疗的理念正朝着新的方向迈进。虽然目前传统的化疗药依然是多种肿瘤治疗的主力军, 但分子靶向药物的加入无疑对其是一种极大的补充, 随着人们对肿瘤发展分子机制的`逐渐深入, 分子靶向药物将扮演着更加重要的作用, 其针对的靶点也会愈加趋于多样化。本文所涉及的分子靶向药物见表1, 从中也不难发现, 药物的治疗靶点已不再局限于表面生长因子受体或血管抑制等, 更多潜在的靶点正不断被发掘出来, 可以说这种寻找肿瘤分子特异性靶点的策略给现代抗肿瘤药物的研发提供了源源不断的活力。当然分子靶向药物也存在着自身的局限性, 通过
特异性的抑制肿瘤细胞的某种信号分子或单一通路
・ 1236 ・ 药学学报 Acta Pharmaceutica Sinica 2015, 50 (10): 1232?1239
CDKs) 的天然抑制剂, 可以抑制CDKs的活性导致细胞周期G1/S期的停滞。目前FDA批准的上市药物有伏立诺他 (vorinostat, Zolinza?, 2006)、romidepsin (Istodax?, 2009)、belinostat (Beleodaq?, 2014) 和panobinostat (Farydak?, 2015)。其中belinostat属于环肽类, 与其他3个药物的结构类型 (异羟肟酸类) 有所不同。研究表明, 与正常细胞相比, HDACIs对肿瘤细胞的毒性更强, 目前多应用在多发性骨髓瘤, T细胞淋巴瘤的治疗上[25, 26]。
4.5 蛋白酶体抑制剂 (proteasome inhibitor, PSI) 蛋白酶体与泛素化信号构成的泛素?蛋白酶体是哺 乳动物细胞内主要的蛋白水解酶体系, 可降解大多数胞内蛋白, 包括p21、p53、c-myc和NF-κb等众 多调节细胞周期和凋亡的关键蛋白。PSI通过抑制蛋白酶体活性而干扰和影响细胞原有的功能,
尤其是对肿瘤细胞的生长有明显的抑制作用。这类药物有 硼替佐米 (bortezomib, Velcade?, 2003) 和卡非佐米 (carfilzomib, Kyprolis?, 2012)。硼替佐米是一种蛋白酶体可逆抑制剂, 针对26S蛋白酶体中糜蛋白酶样活性位点, 成为美国近十年来第1个批准用于多发性骨髓瘤的药物。卡非佐米为第二代蛋白酶体不可逆抑制剂, 与硼替佐米相比, 选择性更强, 疗效更好且周围神经毒性低[27, 28]。
4.6 已批准上市的其他靶向抑制剂 在异常复杂的细胞信号通路中, 还有其他一些信号分子作为治疗靶点应用于临床, 但由于其研究时间较短, 所上市的药物品种不多, 现对其进行简单介绍。
Palbociclib (Ibrance?, 2015) 作为CDK4和6的抑制剂,近期刚被FDA批准上市, 成为这类抑制剂的代表[29]。CDKs和细胞周期蛋白对细胞周期的调控起到重要的作用, 当细胞受到生长信号的刺激时, 细胞周期蛋白表达上调, 激活相应的CDKs, 导致Rb蛋白磷酸化, 释放出重要的核转录因子E2F, 从而引起一系列与S期有关的靶分子表达, 促使细胞完成DNA复制。体内外实验表明, palbociclib与来曲唑联用, 可以增强乳腺癌的敏感性, 抑制Rb磷酸化水平以及下游信号的传导, 因此比单个药物的抗肿瘤效果明显。
依鲁替尼 (ibrutinib, Imbruvica?, 2013) 是布鲁顿酪氨酸激酶 (Bruton’s tyrosine kinase, BTK) 的小分子抑制剂, 通过与BTK活性位点的半胱氨酸残基共价结合, 抑制BTK酶的活性。BTK在B细胞的生长成熟中扮演着重要的作用, 20依鲁替尼被批准用于治疗套细胞淋巴瘤和慢性淋巴细胞白血病的治疗[30]。
奥拉帕尼 (olaparib, Lynparza?, 2014) 是第一
个上市的多聚ADP核糖聚合酶 (poly ADP-ribose polymerase, PARP) 抑制剂, 批准单药治疗BRCA基因突变的卵巢癌患者。奥拉帕尼利用DNA修复途径的缺陷, 优先杀死肿瘤细胞[31]。
克唑替尼 (crizotinib, Xalkori?, 2011) 和ceritinib (Zykadia?, 2014) 是间变型淋巴瘤激酶 (anaplastic lymphoma kinase, ALK) 抑制剂, 属于受体酪氨酸激酶抑制剂家族, 2011年被批准用于ALK阳性的NSCLC患者的治疗。Ceritinib的作用机制及适用范围与克唑替尼相似, 其抑制ALK的活性更强, 可用
于既往接受过克唑替尼并产生耐药性的患者[32, 33]。 Vismodegib (Erivedge?, 2012) 是hedgehog (Hh) 信号 通路的抑制剂, 通过与平滑跨膜蛋白发生作用,
阻断Hh下游信号产生效应。Hh信号通路的异常激活可以促进下游靶基因如c-Myc, VEGF等表达, 引 起细胞过度增殖, 导致肿瘤发生。研究表明, 在皮肤
基底细胞癌中存在着Hh信号通路异常激活的现象, vismodegib也成为第一个被批准用于治疗基底细胞癌的药物[34]。 5 展望
绝大多数被FDA批准的抗肿瘤药物和分子靶向药物见图1, 从而不难看出抗肿瘤药物的总体发展呈现逐年递增的趋势。自分子靶向药物发现以来 (19), 后期新上市的抗肿瘤药物中, 分子靶向药物占了很大部分, 20后, 分子靶向药物的研发更是进入快速发展阶段。毋庸置疑, 分子靶向药物的发现是传统抗肿瘤化疗药的一次飞跃, 对于肿瘤治疗也是一次重大的进展。由EvaluatePharma公司统计的、2014年销售前10位抗肿瘤药物中, 至少6个是典型的分子靶向药物, 而销售最好的前3种均为单克隆抗体药 (rituximab、bevacizumab和trastuzumab)。这表明分子靶向药物已经得到了市场的认可, 肿瘤内科治疗的理念正朝着新的方向迈进。虽然目前传统的化疗药依然是多种肿瘤治疗的主力军, 但分子靶向药物的加入无疑对其是一种极大的补充, 随着人们对肿瘤发展分子机制的逐渐深入, 分子靶向药物将扮演着更加重要的作用, 其针对的靶点也会愈加趋于多样化。本文所涉及的分子靶向药物见表1, 从中也不难发现, 药物的治疗靶点已不再局限于表面生长因子受体或血管抑制等, 更多潜在的靶点正不断被发掘出来, 可以说这种寻找肿瘤分子特异性靶点的策略给现代抗肿瘤药物的研发提供了源源不断的活力。当然分子靶向药物也存在着自身的局限性, 通过
分子机制 篇6
关键词：创新；无党派；代表人物；工作机制
高校无党派知识分子代表人物的“选拔、培养、举荐和使用”既是党的统战工作的一以贯之的优良传统，也是高校统战工作的重要内容。随着高等教育的不断发展，教授、博士、硕士等高学历、高职称的知识分子在高校中的人数越来越多，其中，无党派知识分子所占比例也越来越高。
一、创新思想观念，把“选拔、培养、举荐和使用”无党派知识分子代表人物工作列为高校统战工作的重要内容
在革命时期和建设社会主义及改革开放的实践中，广大无党派知识分子与中国共产党和其他民主党派一道，在许多领域做出了卓著贡献，发挥了特殊的作用。多年来，无党派知识分子代表人物的“选拔、培养、举荐和使用”工作取得成效。但是，在思想上还存有一些模糊观念：有的认为，“统战部积极主动物色、培养和举荐党外知识分子代表人物，是为部门“政绩”。有的认为，“有计划按比例在党外知识分子中举贤荐能，进行政治和实职安排，是为人做嫁衣，有立场不稳的嫌疑”；有的认为，“把党外优秀人才举荐到各级民主党派领导岗位，参政党建设越来越好，党外人士对社会的影响力逐步加大，会从战略上威胁中共的执政地位”。这些思想观念，反映了一些党员或党员领导干部，对党的统战理论、方针和政策，缺乏历史的全面的了解，缺乏战略的思考，认识不到选拔、培养、举荐和任用无党派知识分子代表人物是“争取人心，凝聚力量”的战略性举措；不懂得在中共执政的情况下，党外干部也是党的干部的道理。
二、健全制度机制，把选拔和培养无党派知识分子代表人物作为高校统战工作的长期方针制度建设是长效机制，是创新该项工作的根本保证和前提条件
1.政治理论培训制度
定期对无党派知识分子代表人物进行政治理论培训和形势政策教育，要根据不同情况，有计划、有步骤地分期分批把他们送到中央、省市的社会主义学院进行政治理论培训。
2.学习文件制度
及时向他们传达有关文件、领导讲话及会议精神等。从而在重大问题上形成思想共识，达到步调一致。
3.征求意见和情况通报制度
学校定期召开座谈会或情况通报会，征求意见，听取建议。
4.参加会议制度
学校召开重要会议，听取他们的意见和建议，进一步完善学校重大决策，使党外知识分子代表人物知情，增进共识，依靠他们组织无党派知识分子紧紧围绕学校中心工作开展活动。
5.交友谈心制度
校级领导及各院系、单位的主要党政领导要结交一至二名无党派知识分子代表人物，作为朋友经常与之联系、谈心，就学校、院系的工作交流情况，听取意见和建议，了解他们的思想、工作、生活等情况，明确他们的希望和要求。
6.重大节日走访看望制度
校、院系各级党政领导和学校统战部要利用元旦、春节、教师节等重大节日，走访无党派知识分子代表人物，深入了解情况。
三、严格标准程序，把无党派知识分子代表人物的举荐和任用作为高校统战工作的经常任务
高校的无党派知识分子代表人物具有以下特点：一是“四高”，学历高、职称高、水平高、素质高，有专业、有技术、有智慧、有成就，基本上是本专业研究领域和本学科的“旗帜性”人物或业务骨干；二是“四开放”，他们经常地、广泛地在国内外进行学术交流和科研合作，形成了开放型交往、开放型思维、开放型行为、开放型的视角；三是初步具备了“四种能力”，即王兆国同志提出的新一代无党派代表人物应具备的“政治把握能力、参政议政能力、组织领导能力和合作共事能力”。高校统战部门有责任帮助他们实现合理的愿望和要求，举荐和任用合格的党外知识分子代表人物，为他们干一番理想的事业创造条件。
1.掌握情况，制定标准，为进行政治、实职安排提供翔实充足的人才资源
要建立无党派知识分子信息资料库、基本情况库、党外后备干部队伍库，为及时有效地举荐无党派知识分子代表人物提供准确、可靠的第一手资料。
2.按照党的统一战线的根本任务的需要制定举荐无党派知识分子代表人物的科学化标准，使举荐工作有据可依
3.坚持严格的举荐程序和灵活多样的举荐方法
举荐和任用无党派知识分子代表人物必须遵循党内推荐与党外推荐相结合、由下而上推荐和由上而下推荐相结合、重点推荐与一般推荐相结合、整体推荐与个别推荐相结合的原则。
4.举荐无党派知识分子代表人物重点把握的原则
（1）主动选拔举荐原则。党委要牢牢掌握对无党派知识分子代表人选拔举荐的主动权。要通过主动举荐无党派知识分子代表人物，引导和促进党外力量向着有利于巩固人民政权、维护党的领导和加速社会主义现代化建设的方向发展。
（2）政治素质首要原则。高校党委统战部举荐无党派知识分子代表人物，为上级有关部门进行政治和实职安排提供人才资源，是一项政治性很强的任务。必须坚持政治标准。被举荐者必须具有维护中国共产党领导和坚持中国政党制度、政治制度的自觉意识，具有坚持爱国主义和社会主义的自觉行动。
要通过创新党外代表人士的培养、选拔和安排工作，发挥其专业特长和管理才干的重要作用，为学校改革发展和稳定作出重要贡献。
参考文献：
中共中央统战部研究室.全国统战工作会议精神学习问答［M］.北京：华文出版社，2001-1.
分子机制 篇7
PRRSV属于有囊膜的正链单股RNA病毒, 存在欧洲型和美洲型两类, 我国猪群主要感染美洲型。PRRSV有严格的宿主和细胞嗜性, 猪肺泡巨噬细胞 (Porcine alveolar macrophage, PAM) 是其重要的靶细胞, PRRSV可破坏机体的免疫系统, 导致猪免疫抑制, 抗病力下降, 容易导致继发感染或混合感染。该文通过对其逃逸宿主天然免疫机制方面的研究, 进一步为其防治及免疫提供理论基础。
1 天然免疫系统
天然免疫系统是宿主抵抗病原微生物的第1道防线, 也是获得性免疫的基础, 可识别外源微生物早期感染并诱导炎症反应, 在获得性免疫发挥作用之前起到非常重要的作用。天然免疫系统主要由吞噬细胞和抗原递呈细胞介导, 通过其表面的PRRs (Pattern recognition receptors) 识别病原中的PAMPs (Pathogen associated molecular patterns) 而被活化, 从而激活一系列相关信号通路, 诱导I型干扰素 (IFN) 和炎症相关因子表达, 产生非特异性抗外源微生物反应[4]。天然免疫识别是由种系编码的受体介导的, 受体特异性是由遗传决定。
2 干扰素 (IFN)
干扰素 (IFN) 是一种具有广谱抗病毒、抗肿瘤和免疫调节作用的细胞因子, 是抗病毒天然免疫的核心因子。IFN通过与细胞膜上特异性受体结合激发信号级联放大反应, 并最终将信号传递到胞核内, 调控一系列基因表达, 激活相应AVP表达, 发挥抗病毒效应[5]。IFN参与不同信号通路, 有多重激活机制, 然而抗病毒的核心在于IFN的激活, 以及其下游基因的表达和作用, 启动天然免疫抗病毒机制。
2.1 I型IFN
I型IFN激活可激发第二波的抗病毒反应, 它可诱导下游300多个干扰素刺激基因 (IFN-stimulated genes, ISGs) 的表达, 共同保护宿主细胞免受病毒感染, 抑制病毒复制, 诱导被感染细胞凋亡[6]。I型IFN是抗病毒天然免疫反应中的关键效应分子, 如IFN-α、IFN-β等, 它们受到多种转录因子的精细调控, 主要包括IRF家族成员、NF-κB、ATF2 (Activating transcription factor2) 等[7]。
宿主细胞的PRRs主要有Toll-like receptors (TLRs) 、RIG-I-like receptors (RLRs) 、Nodlike receptors (NLRs) 和C-type lectin receptors (CLRs) 。不同类型的PRRs通过其特定的信号级联反应促使相应的转录因子活化, 转录因子再进一步调控下游一系列靶基因的表达, 如I型IFNs、IL-8、IL-10、IL-12、IL-6、IL-1β和TNF-α等[8]。
2.2 I型IFN参与信号通路
I型IFN参与的信号通路包括JAK-STAT信号通路、RIG-Ⅰ信号通路以及TLR/NF-κB信号通路等。
2.2.1 JAK-STAT信号通路
JAK-STAT通路是目前研究最多也是最重要的IFN信号通路。IFN-α/IFN-β与相应受体结合后JAKs被激活, 活化以后的JAKs可磷酸化受体复合物的其它成分和STATs, STATs形成二聚体, 暴露出入核信号, 从而转移至核内, 结合顺式DNA元件, 这一元件存在于I型IFNs诱导的基因, 调节干扰素激活基因表达抗病毒蛋白 (Antiviral protein, AVP) [9]。在病毒感染的细胞, IFN能诱导产生多种AVP, 它们可破坏病毒RNA、抑制病毒转录或蛋白合成, 从而发挥抗病毒效应。
2.2.2 RIG-Ⅰ信号通路
RIG-Ⅰ及其同源物MDA5以及LGP2检测细胞内RNA病毒的受体。这些受体会将病毒入侵的信号通过一个共有的接头分子IPS-I传递到下游, 并最终诱导I型IFN的产生和抗病毒免疫反应[10]。孙岳平等[11]研究发现, RIG-Ⅰ在介导IFNs对细胞的抗病毒保护作用方面起十分关键的作用, 并参与了IFNs对细胞的生长抑制。RIG-Ⅰ缺失后IFNs对细胞的抗病毒保护作用明显受损, 同时细胞的生长抑制也明显减弱。且RIG-Ⅰ缺失后会导致IFNs对其下游的细胞因子和趋化因子的诱导作用较正常细胞有明显的下降。说明RIG-Ⅰ在IFNs介导的炎症反应中起重要作用。
2.2.3 TLRNF-κB信号通路
TLR通过选择性地识别PAMP的保守结构, 实现对入侵病原体的早期识别, 激活天然免疫[12]。在TLR识别其相应配体之后, TLR可招募接头蛋白MyD88, MyD88随后可募集IRAK (IL-1receptor associated kinase) 使干扰素调节因子 (Interferon regulated factor, IRF) 磷酸化, 并转移到细胞核内, 从而激活转录因子NF-κB和MAP激酶等, 诱导IFN及炎症细胞因子的表达[13]。
3 PRRSV破坏宿主免疫系统的分子机制
3.1 PRRSV影响I型IFN转录水平的表达
PRRSV可以抑制I型IFN的产生, 从而破坏宿主免疫系统。许多研究表明, PRRSV可下调I型IFN的表达[14], 使宿主失去及时清除入侵病毒的能力。此外, PRRSV可以长期存在于宿主体内逃避宿主的免疫系统攻击[15], 使宿主持续反复地感染发病。于琳琳[16]研究发现PRRSV感染早期对猪体造成较明显的免疫抑制, 感染7~10d, 猪体免疫力才逐渐表现出恢复的趋势。PRRSV感染引起猪的呼吸系统障碍, 主要是因为诱导许多炎症因子 (IFN-γ、IL-10、TNF-α、IL-1β、IL-6以及IL-12等) 的表达造成肺组织损伤。研究发现, 用PRRSV感染MARC-145细胞后, INF-α和INF-β表达没有变化, 但是用外源性dsRNA处理细胞后, 能够产生大量的Ⅰ型IFN;当用dsRNA和PRRSV同时处理MARC-145细胞后, Ⅰ型IFN产生但很快又受到强烈抑制[17]。由此可见, PRRSV感染直接影响了I型IFN转录水平的表达, 逃逸宿主天然免疫反应。
3.2 PRRSV抑制IFNs下游信号通路
用编码猪IFN-α的质粒作为免疫佐剂可暂时性加强PRRSV疫苗免疫后的免疫应答, 但还不足以引起理想的保护性免疫[18]。Brockmeier等[19]发现与直接感染PRRSV的猪相比, 利用Ad5-pINF-α质粒人为上调猪IFN-α表达水平后, 可延迟病毒血症, 降低病毒载量。该方法可在感染早期降低病毒复制, 然而并不能有效提高感染中后期整体免疫反应。这可能一方面是外源的IFNs无法在猪体内有效持续表达, 另一方面是因为PRRSV不仅抑制IFNs激活, 也能抑制IFNs下游的信号通路基因 (ISGs) 而抑制免疫应答[20]。目前, 对于PRRSV抑制Ⅰ型IFN转录及转录后调控的分子机制还知之甚少。Wang等[21]发现, 天然免疫相关miR-125b能显著抑制PRRSV的RNA复制和病毒增殖, miR-125b并不是直接作用于PRRSV的基因组, 而是作用于宿主细胞中NF-κB的抑制因子κB-Ras2, 通过调控NF-κB信号通路抑制PRRSV的增殖。
3.3 Nsp蛋白抑制IFN表达
PRRSV还可采取多重机制作用IFN信号通路。PRRSV的多种Nsp蛋白均可抑制IFN的表达, 如Nsp11和Nsp1β均可抑制IRF3介导的Ⅰ型IFN的激活;Nsp1可通过降解核内CBP (CREB-binding protein) 抑制IFN的表达[22];Nsp1α可抑制IκBα的磷酸化, 阻断NF-κB的核转录过程, 抑制IFN-α的激活[23]。研究表明, 在PRRSV感染的早期阶段 (感染后36~48h) Nsp1、Nsp2及Nsp11可促进病毒性基因和蛋白的表达, 并同时抑制Ⅰ型IFN的产生及其相关的IFN信号通路;而到感染后期, NF-κB信号通路将被激活以协助病毒在宿主体内生存[24]。
4 不同品种猪对PRRSV的易感性差异
不同品种猪猪肺泡巨噬细胞 (PAMs) 感染PRRSV后机体产生Ⅰ型IFN的能力有差异, 抵抗PRRSV感染和抑制PRRSV增殖的能力和细胞因子的变化水平均不同[25]。这是由于不同品种猪对PRRSV易感性存在差异, 国外引进猪种较中国地方猪种易感。如肖犟[26]对比分析了PRRSV对长白、大白、杜洛克、清平、通城及梅山6个品种断奶仔猪的免疫力影响, 发现感染后5~7d开始有仔猪死亡, 3个地方品种清平、通城和梅山抵抗力显著高于3个国外品种, 其中长白猪易感性最高;于琳琳[16]对比分析了莱芜黑猪与长白猪对PRRSV的易感性, 同样发现长白猪较敏感, PRRSV感染后其组织病变明显, 而莱芜黑猪组织病变较轻微。
不同PRRSV毒株对INF-α的敏感性不同[27], PRRSV在不同细胞类型 (如MARC-145和PAMs) 中激活IFN-β的能力也存在差异。如有研究发现PRRSV能较弱激活PAMs细胞的IFN-β表达[28], 而在MARC-145细胞中却不能激活IFN-β表达[29]。不同细胞系不同猪种激活IFN表达的能力不同, 这可能与其PRRSV易感性存在密切联系。
5 结论
研究生入党积极分子培养机制研究 篇8
一、存在问题分析
(一) 部分硕士学制缩短
2009年, 国家开始招收全日制专业学位研究生, 这种两年制的全日制专业学位研究生人数占全体研究生比例逐年增加, 预期在5年之内与学术型研究生的比例 (三年制) 达到1﹕1, 学制的缩短造成党员培养上的困难。入党积极分子培养期至少在1年以上, 而全日制专业学位研究生的培养方式是在校课程学习1年、基地实习1年, 几乎所有的全日制专业学位研究生第二年都会离开学校, 到各自不同的基地 (近90%在外地) 实习。这样势必会打散支部架构, 使得正常的组织生活无法得到保障, 党员发展工作难以开展, 对于一进校就有强烈入党意愿的全日制专业学位研究生造成许多培养上客观存在的阻力。
(二) 入党积极分子培养平台建设滞后
入党积极分子的培养平台主要是在支部。以往研究生支部沿袭本科生支部按年级、专业的设置原则, 一个支部党员人数不超过30人, 这样设置的好处便于班级工作的开展、管理和党员信息化统计, 却不利于党支部建设。因为研究生的培养体制是导师负责制, 党员发展则由辅导员、支部负责。一般说来, 研究生与辅导员、支部成员、班级同学的接触程度远不及导师、师兄弟、师姐妹, 两者之间缺少交集, 容易形成两张皮, 造成辅导员、支部成员对发展对象考察困难、把握不准, 也就不好对党员发展把关。
(三) 党校教育程序化
目前研究生党课采取上大课的形式, 课程内容包括中国共产党的性质、中国共产党的指导思想、党的最终目标和现阶段任务、中国共产党的组织制度、做一名合格的共产党员、党风党纪、共产党员的条件、党内常用文书写作、观看录像一次。这种程序化的理论教育普遍存在三个方面的问题, 即重群体、轻个体, 重形式、轻效果, 重理论、轻实践, 其结果就是教师讲台说教, 学生鲜有互动, 完全应付了事, 党课教育流于形式也就成为一个不争的事实。
二、解决途径探讨
(一) 把握研究生群体的特点
1. 年龄特点
90%的研究生年龄在22—30岁之间, 而且90%以上硕士研究生是应届本科生, 相比较于本科生, 他们思想成熟, 世界观、价值观较为固定, 与老师的关系已不是停留在被动接受教育的阶段, 而是一种逐步互动的关系。但是他们中间绝大多数没有走上社会, 还不具备较强的处事、行事能力。与部分本科生出于从众心里或父母要求入党动机不同, 他们大部分是发自于内心需要或是自我成就动机, 有更强的自主性。
2. 思维特点
本科生的教育主要以课堂教育为主, 研究生阶段是以课题组、团队的形式开展学科专业上的研究。研究生的学业特点决定了他们的思维是充满挑战性的, 不会是老师说什么就服从于什么, 或是有时是带有被动性的服从, 因此研究生入党积极分子的培养应该由自上而下的教导逐步过渡到互动式的引导上来。一方面能够帮助同学真正了解入党的意义, 另一方面有利于党务工作者将成熟的发展对象吸纳到党组织中来。
3. 管理模式特点
研究生的管理体制分为两部分, 培养是导师负责制, 教育管理是辅导员负责, 有的高校设立了专职研究生辅导员, 有的是兼职辅导员。研究生在校期间, 主要是在导师的指导下开展学习活动, 与辅导员的关系更多的是信息传达、事务性管理, 虽然研究生也有校研会、院研会以及科协组织, 但是和本科生相比, 他们和辅导员的关系相对疏远、参与公共事务活动热情度也较低, 基本上是听从于导师的各项安排。这种管理模式下, 党务工作者很难了解研究生的各种表现, 也就很难进行党员发展工作。
(二) 确定研究生党员发展的对象
确定研究生党员发展的对象, 即我们要发展什么样的研究生作为中共党员。研究生党员的发展标准和本科生党员的标准肯定不同, 党员是要发展群体中优秀的人群, 什么是优秀的研究生, 必须具备一定的研究能力、处事能力、协调能力、解决问题能力, 身心健康, 关心公共事务, 具有良好道德品质, 受到师生们一致认可的人。
(三) 开创特色性教育形式
1. 开展“组织员谈心”活动
入党积极分子的教育主要是做人的思想政治教育工作, 做人的工作关键是要真正打动他, 深入到他的内心。谈心是个好方法, 关键是怎么谈, 谈什么, 采取什么方式, 这决定了谈话能达到什么样的效果。“组织员谈心”活动可以根据每个人的情况、愿意交谈的内容进行交谈, 解答、阐述、分析、探讨每个人的实际问题。党员谈话环节以“自己谈自己”为主题, 以自我介绍和一对一的交谈方式展开。“组织员谈心”活动就是让党员谈话变成一种对话, 在对话中了解学生们的真实想法, 深入到他们的思想中去, 有针对性的进行指导。同时, 学生们在谈话中也锻炼了自己的表达能力、思维能力。
2. 开展“党课我来讲”活动
传统式的党课说教性强、被动性强、互动性弱、正效应弱。党课教育是入党过程中的必要一环, 怎么更好地开展这项工作, 是关键所在。研究生是一群有思想、有见识、有观点, 而且具备一点研究能力的青年学子, 他们所要开展的党课教育应该是有创造性的, 符合他们群体特点的方式。开展“党课我来讲”活动, 每一讲由参加党课学习的入党积极分子担任主讲教师, 邀请部分党政工作者参加。此项活动能够让学生在备课的过程中主动学习党的理论知识, 并结合自己的认知进行阐述。对他们自己是一个理论认识的过程, 对我们思想教育工作者是一个了解入党积极分子思想动态最直接最好的方式。
3. 开展“研究生志愿服务岗”活动
“研究生志愿服务岗”活动是一项实践性很强的活动, 是培养研究生入党积极分子的重要举措。“研究生志愿服务岗”活动包括参与研究生事务管理、参加研究生社团工作, 能够扩大入党积极分子与学院、年级、班级、社团、辅导员老师的接触面, 让更多的老师和同学在实际工作中了解该同学的各项表现, 避免了以往发展研究生党员却对其不了解的情况发生。开展此项活动的意义在于这是对研究生导师负责制一个很好的补充, 有利于入党积极分子的有效考察。
(四) 制度建设
1. 文件规定制度
研究生的党员发展要以文件形式做出一些特别要求, 使其更加规范化。例如:入党积极分子培养人必须是本支部同专业的同学;党内外群众意见征求人员范围必须包括导师、同宿舍同学、同一研究方向 (可以是不同年级) 的同学;预审前组织员必须征求申请人导师的意见, 研究生导师须明确提出是否可以发展的书面意见;发展材料预审前, 上级党组织必须派专人同发展对象谈话, 提供对申请人的能否发展的具体意见;入党申请书、思想汇报、转正申请书等材料必须按规范要求直接交给组织员审阅 (查) , 不按规定程序上交材料的不予发展和履行转正手续;发展对象的学习成绩必须保持良好以上, 学位课程加权成绩低于80分的不予发展;在入党积极分子培养期内, 如出现以下任何一种情况, 将延长培养期或取消培养资格:校院重大活动不积极参与的;无故缺席班级活动、经批评仍不予改正的;宿舍卫生被学校勒令整改、违反学校相关规定的;其它不宜继续培养考察的;若在研究生期间公开发表2篇及以上论文者优先。
2. 党员发展延续性制度
党员发展延续性制度是指对研究生新生进行入党积极分子的筛查工作。新生入校两周内对档案袋里有入党材料的同学进行梳理和档案造册, 详细填写每位入党积极分子已有的入党材料内容和时间, 列出每个人的入党进程。及时建立支部、支委会, 安排培养人继续培养, 与其本科阶段积极分子培养有效接轨, 帮助解决部分全日制专业学位研究生因短学制造成的入党困难。
3. 入党积极分子公示制度
将每位研究生入党积极分子进行公示, 张贴于学院学生工作告示栏里, 便于更多的老师、同学鞭策和监督。公示表格如下 (每个季度更新一次进度) : (如表所示)
4. 预备党员发展答辩制度
研究生预备党员发展之前增加答辩这一环节, 作为党员发展预审的重要参考依据。整个答辩制度包括三个部分:首先是确定答辩对象, 参加预备党员发展的答辩对象是各支部推荐的发展对象, 在院党委预审之前进行答辩。其次是组织实施, 预备党员答辩工作由院 (系) 党组织负责, 相关党组织召开答辩会议, 答辩小组成员人数一般为5人或7人, 答辩会应邀请一定数量的入党积极分子和师生代表列席。最后是答辩程序, 答辩过程分为个人陈述、现场问答、现场评议三个环节, 答辩对象面对党员和师生代表就理想信念、党的知识和入党积极分子时期表现等情况接受询问, 公开答辩。答辩时间一般每人不少于10分钟。答辩结束后, 答辩小组填写《预备党员发展答辩评审表》, 并统计汇总形成《预备党员发展答辩情况报告》, 提交党支部。
研究生党建工作是高校党建工作的重要组成部分, 入党积极分子的培养工作更是研究生党建的重要一环, 开展有针对性的研究生入党积极分子培训工作, 将有助于全面推进研究生的思想政治教育工作, 有助于贯彻落实国家的教育培养方针。
参考文献
[1]任富建等.高校入党积极分子培养的模式探索.高校辅导员学刊[J], 2011, (2) :81-83
[2]于淑华, 于德华.规模化培养条件下高校研究生党建工作探讨.西南师范大学学报 (人文社会科学版[J], 2006, (4) :120-122
分子机制 篇9
近日, 中国科学院北京基因组研究所基因组科学与信息重点实验室于军研究员带领其团队与吉林大学第一医院开展合作研究, 比较了中国人群中低级别胶质瘤 (Low-Grade Glioma, LGG) 和高级别胶质瘤 (High-Grade Glioma, HGG) 的基因组变异, 找出了肿瘤相关的不同水平的差异, 比如核酸序列、基因和富集的代谢通路和细胞生物学功能。该学术论文已于2月22日在PLo S ONE杂志发表, 并被Genome Web网站的“The Daily Scan”评论。于军研究组王大鹏博士为论文的共同第一作者。
神经胶质瘤 (Gliomas) 是颅内最常见的恶性肿瘤, 根据恶性分级组织学分为I～IV级。大量的基因组畸变和基因表达研究已经找出在某些方面影响胶质瘤的基因, 包括细胞功能、代谢途径、神经发育、肿瘤抑制等方面。然而, 针对于中国人群的胶质瘤基因组变异和分子机制的研究仍然欠缺。
此次, 研究人员针对于中国人群比较分析了低级别胶质瘤和高级别胶质瘤间的基因组变异, 结果显示高分级胶质瘤基因组在染色体区带 (cytoband) 水平的缺失明显多于低分级胶质瘤。该项研究不仅在不同程度上验证了从前的研究结果, 而且新发现了一些区分这两种级别胶质瘤的功能类别, 比如, 低级别相关的功能为“花生四烯酸代谢”、“DNA结合”和“DNA依赖的转录调控”;高级别相关的功能为“刺激神经组织的配体-受体相互作用”、“神经元胞体”和“对细菌的防卫反应”。该研究发现的两种级别胶质瘤的不同分子信号将为不同级别胶质瘤在诊断、治疗和预后等方面差异化对待提供依据, 为基因学研究成果到临床医学的转化搭建一座桥梁。
分子机制 篇10
衰老是生物有机体发育的必经阶段, 更是生命体命运走向的关键转折点。植物过早启动衰老进程会对植物正常的营养利用和发育产生不良影响。很多杂交水稻品种存在叶片早衰现象, 严重阻碍产量, 且破坏灌浆的形成, 最终降低稻米品质。理论上推算, 有早衰现象的水稻品种在正常生活周期中叶片衰老每推迟一天即可增产2%, 生产实践上也可达到1%左右。因此, 揭示植物衰老的分子调控机制是农业生产需要迫切解决的重大应用课题。
叶片衰老在很大程度上受植物发育年龄和体内信号因子的调节。脱落酸 (ABA) 是植物五大激素之一, 在植物衰老时, 体内ABA含量急剧升高, 被认为是一种重要的衰老促进激素。然而, 水稻中ABA合成和信号传导相关基因的突变体并未表现出延迟衰老的表型。因此, 人们一直困惑ABA是如何参与调控植物的衰老进程。
分子机制 篇11
关键词:次生代谢;信号分子;活性氧;茉莉酸;水杨酸
中图分类号:S5-3文献标识码:A
文章编号:1674-0432(2010)-05-0023-2
植物次生代谢产物合成的多代谢途径性使得人们不得不通过不同的方法来刺激代谢途径以增加目标次生产物的合成量。其中利用诱导子对目的次生代谢产物的生物合成途径进行调控,目前已被看作是大幅度提高培养物中代谢产物含量的重要方法之一。但目前关于诱导子在培养的植物细胞中具体的作用机制尚未形成一套详尽的理论体系,随着人类对于植物次生代谢产物需求量的不断增加,及植物组织/细胞培养技术的不断进步,诱导子详尽的机制越来越受到关注。
一、胞内信号分子的来源与应用
(一)活性氧(ROS)
活性氧是正常细胞新陈代谢过程中通过光合作用产生的超氧化阴离子自由基、过氧化氢、羟自由基。在植物细胞培养生产次生代谢物的过程中也发现诱导物与受体结合可引发胞内活性氧的爆发。研究发现植物体内活性氧(ROS)的反应链为O2→(H)O2"→H2O2→OH+H2O→2H2O,其中O2"和OH的半衰期(分别为2-4s、<1s)很短,H2O2的半衰期为1ms,相对较长,可以从产生位点扩散一定的距离,因此有关ROS信号的研究多集中于H2O2。在红豆杉培养中,通过茉莉酸甲酯类似物(DHPJA)的诱导可以产生活性氧的爆发。金爪炭细胞壁激发子(Cle)激发人参悬浮细胞可通过促进氧进发,进而激活NAD(P)H氧化酶活性,导致H2O2产生,H2O2作为第二信使,激活苯丙氨酸途径,诱发人参皂苷的合成及hrgp防御基因的表达。以下激发子诱导下次生代谢物质的积累同样受到H2O2的介导,如大豆中异黄酮的积累、长春花中吲哚生物碱的积累、人参中皂苷的积累、水稻细胞培养中植保素momilactones的积累等。
(二)钙(Ca2+)
钙是植物体内重要的第二信使,它介导了由包括诱导子在内的许多刺激因子所引发的细胞进程。次生代谢过程中,诱导子或生理性刺激使细胞质膜去极化、超极化或由于机械敏感性,膜上的钙离子通道打开,Ca2+内流;同时,IP3(Inositol trisphosphate)、cADPR等与配体结合,使液泡膜上的Ca2+通道开放,液泡中Ca2+释放,胞质中Ca2+浓度升高。此类诱导子包括:外源ROS、IP3、以及寡聚糖、蛋白质等能够诱导胞内Ca2+浓度的升高,且不同刺激所触发的钙信号在幅度、频率、持续时间和细胞内定位等方面都存在差异。钙峰的形成主要依赖于植物细胞质膜上存在的电压依赖型和牵张激活型两类钙离子通道,进而引起钙离子内流。液泡膜上钙离子通道可分为两类:电压依赖型和膜脂代谢产物IP3及环腺苷二磷酸核糖(cADPR)等配体激活型Ca2+通道。诱导的Ca2+峰直接激活或通过Ca2+传感器(钙调素,CaM)激活Ca2+/CaM依赖的蛋白激酶、蛋白磷酸酶、膜结合酶或转录因子,进而影响细胞内生命活动。岳才军等报道,钙通过激活人参细胞体内葡萄糖转移酶的活性影响人参皂苷的生物合成及其异质性。总而言之,由激发子诱导的钙离子通量对激发子诱导的次生代谢物质的积累是非常重要的,具体的作用机制见下文。
(三)茉莉酸(JA)
JA、MeJA及其他衍生物统称为茉莉酸类(jasmonates,JAs),是通过硬脂酸途径产生的脂肪酸衍生物,是环戊酮衍生物之一。拟南芥中至少存在两条合成茉莉酸族成员的途径,即从亚麻酸开始的十八烷途径和从十六碳三烯酸开始的十六烷途径。多条合成途径的存在为茉莉酸在植物响应生物与非生物胁迫起重要作用奠定了基础。植物体内的茉莉酸及其衍生物是植物受外界刺激后反应最快的信号分子,利用JA生物合成突变体spr-2及JA反应突变体jai-1的研究表明,JA及其衍生物可作为长距离传输的信号分子发挥作用。依赖于茉莉酸类作为调节信号的重要的防御应答也是植物次生代谢物积累的前提,茉莉酸类通过开启一系列生物合成基因的协调表达从而在转录水平上影响植物次生代谢,进而参与调节萜类和吲哚类化学信息分子的合成,如紫杉烷的生物合成基因GGPPS和TS及人参皂苷的合成基因SQS和SE。
(四)水杨酸(SA)
水杨酸是植物体内普遍存在的一类酚类物质,化学名称为邻羟基苯甲酸,在植物的许多生理活动中发挥重要作用。自然条件下,SA可由植物体自身合成,含量较低,于韧皮部运输。除作为生理调节物质在植物的开花、侧芽萌发、性别分化等生长发育过程中发挥作用外,作为植物抗病反应的重要信号分子,它可以激活多种与抗病相关的植物防御机制,涉及并参与植物过敏反应和系统获得抗性(SAR)反应,在植物的抗病反应中起重要作用。
在真菌诱导子诱导红豆杉细胞时加入一定量的水杨酸促进紫杉醇的合成。如在红豆杉细胞培养生产紫杉醇的实验中,SA的类似物三氟水杨酸也可以发挥诱导子的功能。应用毛状根培养Brugmansia candida生产东莨菪碱和莨菪时,SA能够刺激两种药物在培养物中的释放。Krinke et al认为在SA所诱导的信号通路中,有磷脂酶D(PLD)的参与,PLD作为它的下游分子诱导基因表达。
二、胞内信号分子的作用机制
(一)活性氧
一般情况下,胞内H2O2浓度水平保持稳定,但在胁迫条件下,H2O2浓度升高且作为第二信使引发胞内一系列抗性反应,防卫基因和次生代谢物合成基因的表达,它可专一性地诱导谷胱甘肽转移酶以及谷胱甘肽过氧化物酶的表达,外源H2O2处理菜豆悬浮培养细胞可诱导PAL、查尔酮合成酶等的表达。外源H2O2处理后拟南芥悬浮细胞中PAL的mRNA丰度增加。胞内超量的H2O2可以通过NADPH氧化酶和脂氧合酶途径启动茉莉酸生物合成,进而激活下游防御基因的表达。
在Fe2+压力下培养柏细胞时,同样产生大量的活性氧,进而提高乙烯量及β-thujaplicin 的产量。这一结果证实,对于β-thujaplicin的产生,H2O2是积极的信号,而超氧阴离子自由基负面影响β-thujaplicin感应并强烈诱导细胞死亡。
适量的活性氧可以提高植物次生代谢物的产量,但过多的活性氧对细胞是有害的,自由基具有很强的氧化能力,很不稳定,能持续进行连锁反应,对许多功能分子有破坏作用。水杨酸作为一种过氧化物酶可有效地消除H2O2等自由基,从而有利于降低膜脂的过氧化程度,因而在诱导子应用中应考虑互作。
(二)钙离子
Ca2+通过两种方式发挥其调节作用,直接激活Ca2+依赖的蛋白激酶或通过激活Ca2+调节蛋白(如CaM) 的活性传递Ca2+信号,响应各种环境刺激。负责茉莉酸或其它信使如IP3、磷脂酸(PA)和甘油二酯(DAG)生物合成的磷酸酶是受Ca2+调节的一类主要酶。另外,伤害及MeJA 均可诱导番茄植株中CaM mRNA 的积累。Ca2+峰的另一个重要的作用是不同转录因子的激活,而转录因子则直接调节所有防卫基因的表达。JA也可促进水稻悬浮细胞中钙调蛋白基因osMLo的表达。在拟南芥依赖JA 的伤害信号转导通路中,CaM可能作用于JA 的下游。
钙诱导的钙释放是作用的第二种机制:即PLC对磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸(PIP2)(一个重要的磷酸肌醇)水解产生2个第二信使IP3和甘油二酯(DAG)。PLC需要Ca2+峰的形成来激活IP3能动员植物细胞内Ca2+库(内质网、高尔基体或液泡)中的Ca2+。因此IP3、Ca2+信号通路与激发子诱导的植物抗毒素的产生有关。
(三)茉莉酸
茉莉酸类可作为细胞内或细胞间的信号分子,通过与转录因子相互作用而调节防御基因的表达及次生代谢物质的合成。其中作为诱导子诱导植物细胞生产更多的次生代谢产物的报道很多,如前所述,具体的作用机制目前认为:茉莉酸类诱导与次生代谢物合成有关的关键酶基因的表达。茉莉酸进一步诱导转录因子进入细胞核,活化蛋白酶抑制剂基因表达。但是有关JA在植物体内信号转导的分子机制及JA信号通路与其他信号通路间的相互关系尚不清楚。再有如对JA的受体缺乏了解。利用茉莉酸类对植物次生代谢途径进行诱导,结合功能基因组学等相关技术,进行转录物分析,能进一步阐明许多尚不清晰的次生代谢途径.
Goossens研究组以烟草为实验材料,采用cDNA扩增片段多态性分析技术(cDNA-AFLP),以茉莉酮酸甲酯作为诱导子,鉴定出近600个茉莉酮酸甲酯诱导的烟碱合成相关基因,更加明确了烟草中烟碱的生物合成途径。此小组还利用CDNA-AFLP技术,结合代谢组学方法,发现了长春花生物碱代谢途径中417个基因标签的转录图谱,和178个峰的代谢物图谱,进一步深入研究了长春花中生物碱的代谢途径。Choi等利用EST数据库,通过研究茉莉酮酸甲酯诱导的人参毛状根系鉴定出了与人参皂甙生物合成有关的基因,进一步阐释了人参皂甙的合成途径。目前已经利用微阵列技术与功能基因组等研究方法筛选了一些茉莉酸类应答基因,今后还要对这些基因的应答机制进行深入研究,以便进一步了解其信号转导机制及植物次生代谢途径。
(四)水杨酸
水杨酸发挥作用没有特异性。能够诱导与次生代谢物质合成有关的基因的表达。植物细胞对于SA信号的反应目前已取得重大进展。然而当SA信号通路未能揭开之前,主要工作侧重于相关转录调节因子的确定与识别。如SA处理后一个迅速发生的事件就是磷脂酰肌醇的水平的剧烈变化取决于PI4K的活力。应用拟南芥细胞悬浮培养研究发现,激活磷脂酶D(PLD)是水杨酸信号通路中的一个早期信号。在系统获得性抗性中,生物体内的SA同外源SA都能够诱导相同的信号通路,最终导致发病机理相关(PR)基因的表达及防御蛋白的产生。如在烟草细胞中水杨酸触发的蛋白磷酸化级联反应涉及到MAP激酶,特别是伤口诱导的蛋白激酶和SA诱导的蛋白激酶。另据报道,表达发光蛋白的烟草BY-2细胞经SA处理后,其胞内的钙离子浓度升高。由此看来,SA的另一个作用机制与生物体内的钙信号有所相关,具体相关机制有待进一步研究。
通过多个信号通路进行交谈是植物转导网络的重要机制。本文综述了当前应用诱导子对植物次生代谢进行调节过程中,胞内信号分子如Ca2+、ROS、JA、SA等介导的植物次生代谢信号转导在实际生产中的应用及其作用机制。文中部分环节是在前人实验基础上的推测、假设,许多环节的机理还不清楚,需要进一步研究证明。植物次生代谢信号转导过程中,有关ROS是否直接参与JA合成的调节,JA和SA相互影响的机理,活性氧、Ca2+与胞内SA、JA等植物激素如何沟通进而通过与次生代谢相关的代谢途径如苯丙烷代谢途径、异戊二烯途径以及含氮次生物质合成途径的调控提高次生代谢物质的产量等问题急需早日解决,以为实际生产提供理论依据。
参考文献
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分子机制 篇12
花青素属于黄酮类化合物,易溶于水,基本结构是2-苯基苯并吡喃型阳离子(花色基元),通常所说的花青素为其去糖基化或糖苷配基形式(结构如图1所示)。根据结构式中B环上取代基的不同基本可以把植物中常见的花青素分为6种:矢车菊素、天竺葵色素、飞燕草色素、锦葵花色素、牵牛花色素、芍药色素。黄酮类化合物在肿瘤防治和治疗上有着广泛的应用前景。近几年来的研究主要集中于黄酮类化合物抗肿瘤作用机制和构效关系,以期发现具有高活性、抗耐药低毒副作用、等性质的化合物。黄酮类化合物的抗肿瘤作用机制主要包括抑制肿瘤细胞增殖、促进肿瘤细胞凋亡、干扰肿瘤细胞信号转导和控制基因表达等。而花青素作为黄酮类化合物的一员,是一种强有力的氧化剂,能够保护人体免受自由基的损伤,抑制炎症和过敏,花青素广泛存在于葡萄、紫甘薯、血橙、红球甘蓝、蓝莓、红橙、草莓、桑葚、山楂皮、牵牛花等植物的组织中,又加上其细胞毒性小、食用安全等,其抗肿瘤作用已成为近些年来人们关注和研究的热点。
1 花青素的抗肿瘤特性
研究表明,花青素的抗氧化作用存在于多类细胞系统中,如肝[1]、结肠[2]、宫颈[3]、乳腺[4]、前列腺[5]等器官和组织细胞中及白血病细胞[6]。在这些细胞系统中,花青素具有抗毒和抗肿瘤特性,通过清除活性氧、增强细胞清除氧自由基的能力、降低养活的DNA(脱氧核糖核酸)加合物水平等,抑制由环境毒素和致癌物质诱发的突变。
相关研究表明[7],从红酒提取出来的花青素能明显抑制结肠癌HCT-15细胞和胃癌AGS细胞的生长。还有研究者表明,花青素可以明显抑制人类HCT-116结肠癌细胞的转移和侵袭,而这些作用的发挥则是通过P38促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)和PI3K/AKt通路抑制基质金属蛋白酶(MMP-2/MMP-9)而实现的。花青素在抗乳腺癌方面也起到一定的作用,相关研究[8,9]表明,用花青素处理过的MCF-10A乳腺癌细胞,花青素能够阻碍肝细胞生长因子(HGF)对NF-κB和STAT3的激活作用,而NF-KB和STAT3是与细胞增殖有重要关系的信号转到和转录激活子,所以说花青素具有抑制乳腺癌细胞增殖的作用。而从蓝莓中提取的花青素在Du145前列腺癌细胞中通过调节PKC(磷酸肌醇)和MAPK通路下调MMP-2/MMP-9,上调TIMP-1/TIMP-2,抑制前列腺癌细胞的转移和侵袭,促进癌细胞凋亡,从而抑制前列腺癌的进展[10,11,12]。Bishayee A等[13]证明了黑加仑子花青素提取物具有预防肝癌的作用。实验通过对小鼠给与花青素饮食预处理4周,腹腔注射DENA诱导小鼠肝脏癌变,然后继续给予花青素饮食22周,结果表明,黑加仑子花青素可以降低肝癌癌前异常增生的发生率,减少增生结节的数目,减小结节的体积,并呈现剂量依赖性。
2 花青素关于防治肿瘤疾病的机制如下
2.1 抑制癌细胞的增殖
纯花青素或从蔬菜和水果中提取的富含花青素的萃取物显示出对于多种体外癌细胞的抗增殖效应[14,15,16]。花青素的抑制细胞增殖效应是通过作用于细胞周期调控蛋白(p53、p21、p27、细胞周期蛋白D1、细胞周期蛋白A)来阻滞于细胞周期的各个阶段。研究表明,花青素在细胞外信号调节激酶(ERK)信号通路的早期和C-Jun氨基酸末端激酶信号通路(JNK)的晚期阻断蛋白激酶的磷酸化,而P38激酶没有被花青素抑制,这表明花青素通过阻断促分裂原活化蛋白激酶MAPK通路的激活抑制肿瘤发生的[17]。
2.2 诱导细胞凋亡
研究表明,山楂原花青素(hawthorn procyanidins,HPC)通过磷脂酰肌醇3激酶/丝苏氨酸蛋白激酶(phosphatidylinositol 3-kinase/serine threonine protein kinase,PI3K/Akt)信号通路调节环氧酶-2(cyclooxygenase-2,COX-2)表达诱导食管癌细胞凋亡,在HPC的作用下,caspase-3蛋白表达在48h、72h最强(P<0.01),COX-2蛋白表达于72h表达最低(P<0.01)。食管癌细胞凋亡率随着时间的推移越来越高,72h达到63.54%(P<0.01)[18]。
2.3 抑制肿瘤细胞的转移
在肿瘤转移过程中,肿瘤细胞的增殖和侵袭是两个最为重要的部分,研究发现,花青素能作用于血管内皮生长因子及其受体(vascular endothelial growth factor/vascular endothelial growth factor receptor,VEGF/VEGFR)和细胞外基质(extra cellular matrix,ECM)的降解来有效抑制肿瘤的侵袭[19]。而MMP和纤溶酶原激活剂是可以调节基底膜降解的家族[20],从而促进肿瘤细胞的侵袭,花青素抗侵袭作用机制正是可以减少MMP和u-PA的表达[21]。
2.4 抗炎作用
花青素具有明显的抗炎作用,其抗炎机制[22,23]如下:(1)降低C-反应蛋白(CRP)及轻微的降低脂质的氧化作用发挥抗炎作用。(2)通过减少小鼠巨噬细胞中的NO产物的生成,同时抑制诱导型一氧化氮合酶(i NOS)m RNA表达。(3)抑制NF-k B、环氧酶-2(COX-2)以及各类白介素m RNA的表达水平。(4)降低前列腺素E2(PGE2)的浓度。
2.5 抗氧化作用
花青素的抗氧化作用主要由其多酚结构决定的,它能够为自由基提供电子和氢以清除活性氧(ROS)、减少DNA中氧化加合物的形成、抑制脂质氧化作用、增加细胞对氧自由基的吸收、增强一些天然抗氧化酶(如谷胱甘肽-S-转移酶、过氧化氢酶、过氧化物歧化酶)的活性等从而发挥抗氧化作用[24,25,26]。
3 展望
花青素已被证实对肿瘤细胞具有抑制活性,体外细胞实验中检测到花青素对肿瘤细胞具有潜在的化学预防活性,表现在清除自由基、抑制肿瘤细胞的增殖、减少炎症、抑制肿瘤细胞的转移和诱导凋亡。
虽然实验室研究已经比较清楚的揭示花青素的抗癌作用,但人类流行病学并没有足够的证据表明花青素具有降低人类患癌症风险的作用。目前,在人类体内能检测到的花青素的浓度还远远低于其在体外起作用所需要的浓度。所以,在未来的研究中,应集中于如何提高人体对花青素的吸收能力这个方面,这可能是开发花青素作为人类预防癌症的化学预防药物所必须要解决的问题。
摘要：近年来,肿瘤、心血管疾病等的发病率呈现不断上升的趋势,随着科研的进步,人们逐渐认识到一些高活性、副作用小、抗耐药的小分子化合物可以起到预防或治疗肿瘤疾病的作用。本文将总结花青素在防治肿瘤疾病方面的研究进展,探讨花青素在预防和治疗肿瘤疾病方面的分子机制,旨在未来能够研制出花青素相关的小分子化合物药物在预防或治疗肿瘤方面发挥重要作用。