渗透胁迫下牛磺熊去氧胆酸对小麦内质网应激介导的细胞死亡的调节机制
发布时间：2022-01-16 22:31
内质网胁迫（Endoplasmic reticulum,ER Stress）途径是植物响应逆境胁迫的重要途径之一,从内质网胁迫角度研究小麦对干旱的响应,对全面揭示小麦的干旱响应机制具有重要的理论意义。牛磺熊去氧胆酸（Tauro-ursodesoxycholic Aci,TUDCA）作为内质网胁迫缓解剂,虽然被广泛应用于哺乳动物内质网胁迫相关的研究和临床蛋白折叠类疾病的研究和治疗,但在植物中TUDCA的研究还较少,尤其是在粮食作物小麦中更是未见相关报道。为了探究渗透胁迫下TUDCA对小麦内质网胁迫介导的细胞死亡的调节机制研究的调节机制,本研究利用药理学、生态学、植物生理学、分子生物学、细胞学以及定量泛素化蛋白质组等分析方法进行多角度、多层次的研究:1本研究通过一系列植物生理学、分子生物学和细胞生物学试验,探究了TUDCA对渗透胁迫诱导的小麦生长和细胞死亡的影响及其调控机制。研究结果表明:1)TUDCA预处理缓解渗透胁迫对小麦株高、鲜重和含水量的影响;2)TUDCA预处理可以减轻渗透胁迫引起的叶绿素含量下降、膜损伤和组织内活性氧（Reactive oxygen species,ROS）的积...
【文章来源】：河南农业大学河南省
【文章页数】：100 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
内质网内的蛋白的折叠[24]
渗透胁迫下牛磺熊去氧胆酸对小麦内质网应激介导的细胞死亡的调节机制10它们之间的平衡可能决定了内质网胁迫下植株细胞的生死[52]。图1.2植物中的UPR与细胞死亡Figure1.2theUPRandcelldeathinplants1.4内质网相关降解ERAD内质网相关降解(Endoplasmicreticulumrelateddegradation,ERAD)是保证细胞内蛋白质质量的重要途径，它可以将内质网中一些错误折叠的蛋白降通过泛素化-蛋白酶体系统降解掉，以保证内质网内不会因为积累过多错误折叠的蛋白，从而缓解内质网胁迫的发生。内质网相关降解系统中，蛋白的降解主要分为以下过程：底物蛋白的识别、底物蛋白的泛素化修饰、转运到在26S蛋白酶体中降解3个过程。首先，错误折叠蛋白的识别：折叠错误的蛋白会被分子伴侣和辅助分子伴侣Htm1和Mns1识别，并通过内质网膜结合连接酶结合到内质网上；其次，这些结合到内质网膜上的蛋白会被泛素连接酶E3识别和泛素化修饰；最后，这些被泛素化修饰的蛋白在AAA+ATP酶的作用下，从内质网膜上脱离，并在Dsk2等酶的指引下进入26S蛋白酶体，最终被降解（图1.3）[53]。
河南农业大学2018届博士学位论文11图1.3内质网相关的蛋白降解通路[53]Figure1.3TheproteindegradationpathwayofERAD1.5内质网胁迫与细胞自噬细胞自噬是通过降解细胞质中一些无用的细胞器或蛋白质，来维持细胞内稳态的抑制自我消化过程。它在清除受损细胞器、细胞无用物质等，实现物质的循环利用，在缓解细胞死亡方面有重要作用。在细胞受到外界刺激或者细胞平衡被打破后，细胞自噬更加活跃，它可以通过细胞的降解这些无用的物质和细胞器变成营养物质重新被细胞所用，进而避免细胞死亡[54,55]。在细胞自噬过程中，有3个关键的蛋白影响细胞自噬的进程，分别是微管相关蛋白轻链3，LC3、自噬相关基因beclin1蛋白和3-磷酸磷脂酰肌醇PI3K。其中beclin1蛋白是最早在哺乳动物中发现的自噬相关基因，它是酵母Atg6的同源的蛋白，在哺乳动物中上调表达会抑制自噬的发生；LC3是细胞自噬通路中的标记基因，它的2种蛋白形式的比值LC3-I/LC3-II常被作为判断细胞自噬的标志[56,57]；PI3K蛋白具有促进自噬体膜的产生的功能，与beclin1形成复合物共同介导自噬体的产生，促进细胞自噬进程[58]。内质网胁迫与细胞自噬也有密切联系。在内质网胁迫过程中，内质网内局部活性氧ROS的产生和内质网释放Ca2+，都会诱导细胞自噬的产生。有研究表明，ROS激活丝裂原活化蛋白激酶类JNK，诱导LC3-Ⅱ蛋白增加，促进形成自噬小泡和细胞自噬的顺利进行[59]；黑色素瘤分化相关基因诱导产生内质网胁迫，引起ROS的积累和Ca2+的释放，诱导了细胞自噬和细胞凋亡的发生[60]。有研究表明，内质网应胁迫导致Ca2+释放会激活钙调素CaM依赖型蛋白激酶（CaMKK-β），介导AMP活化蛋白激酶（AMPK），从而诱导细胞自噬的产生[61]；也有研究表型Ca2+也可以不通过AMPK途径，独立的调控细?
【参考文献】：
期刊论文
[1]泛素/类泛素化调控DNA损伤修复机制研究进展[J]. 陈圳川,冷泠,季守平. 生物技术通讯. 2017(02)
[2]缺氧环境下高迁移率族蛋白B1对线粒体生物合成的影响[J]. 许荣,贺兴波,华宗荣,刘瑶. 医学研究生学报. 2017(03)
[3]siRNA靶向沉默p53对PCNA泛素化修饰及细胞凋亡的影响[J]. 位全芳,朱琼,常宇骁,杨劲. 海南医学. 2014(06)
[4]蛋白质泛素化修饰的生物信息学研究进展[J]. 卢亮,李栋,贺福初. 遗传. 2013(01)
[5]活性氧与内质网应激[J]. 周映彤,肖洪彬,毕明刚. 中国药理学通报. 2011(05)
[6]自噬过程的晚期阶段[J]. 杜万清,俞立. 中国细胞生物学学报. 2011(01)
[7]细胞自噬在肿瘤中作用的研究进展[J]. 李国东,吴德全,李本义. 癌症. 2009(04)
[8]植物热激蛋白90的结构和功能[J]. 宋红苗,陈显扬,李银心. 植物生理学通讯. 2007(06)
[9]环境胁迫下的植物细胞程序性死亡及其意义[J]. 史刚荣. 生物学通报. 2003(05)
[10]热激诱导烟草悬浮细胞的凋亡[J]. 陈浩明,颜长辉,姜晓芳,夏慧莉,朱海珍,吴逸,戴尧仁. 科学通报. 1999(02)
博士论文
[1]抑制Hsp90诱导肿瘤细胞凋亡的分子机制研究[D]. 王琪琳.山东大学 2013
硕士论文
[1]泛素连接酶Ring2在苯并[a]芘致人支气管上皮细胞DNA损伤及组蛋白单泛素化中的作用研究[D]. 王志武.山西医科大学 2012
本文编号：3593544
【文章来源】：河南农业大学河南省
【文章页数】：100 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
内质网内的蛋白的折叠[24]
渗透胁迫下牛磺熊去氧胆酸对小麦内质网应激介导的细胞死亡的调节机制10它们之间的平衡可能决定了内质网胁迫下植株细胞的生死[52]。图1.2植物中的UPR与细胞死亡Figure1.2theUPRandcelldeathinplants1.4内质网相关降解ERAD内质网相关降解(Endoplasmicreticulumrelateddegradation,ERAD)是保证细胞内蛋白质质量的重要途径，它可以将内质网中一些错误折叠的蛋白降通过泛素化-蛋白酶体系统降解掉，以保证内质网内不会因为积累过多错误折叠的蛋白，从而缓解内质网胁迫的发生。内质网相关降解系统中，蛋白的降解主要分为以下过程：底物蛋白的识别、底物蛋白的泛素化修饰、转运到在26S蛋白酶体中降解3个过程。首先，错误折叠蛋白的识别：折叠错误的蛋白会被分子伴侣和辅助分子伴侣Htm1和Mns1识别，并通过内质网膜结合连接酶结合到内质网上；其次，这些结合到内质网膜上的蛋白会被泛素连接酶E3识别和泛素化修饰；最后，这些被泛素化修饰的蛋白在AAA+ATP酶的作用下，从内质网膜上脱离，并在Dsk2等酶的指引下进入26S蛋白酶体，最终被降解（图1.3）[53]。
河南农业大学2018届博士学位论文11图1.3内质网相关的蛋白降解通路[53]Figure1.3TheproteindegradationpathwayofERAD1.5内质网胁迫与细胞自噬细胞自噬是通过降解细胞质中一些无用的细胞器或蛋白质，来维持细胞内稳态的抑制自我消化过程。它在清除受损细胞器、细胞无用物质等，实现物质的循环利用，在缓解细胞死亡方面有重要作用。在细胞受到外界刺激或者细胞平衡被打破后，细胞自噬更加活跃，它可以通过细胞的降解这些无用的物质和细胞器变成营养物质重新被细胞所用，进而避免细胞死亡[54,55]。在细胞自噬过程中，有3个关键的蛋白影响细胞自噬的进程，分别是微管相关蛋白轻链3，LC3、自噬相关基因beclin1蛋白和3-磷酸磷脂酰肌醇PI3K。其中beclin1蛋白是最早在哺乳动物中发现的自噬相关基因，它是酵母Atg6的同源的蛋白，在哺乳动物中上调表达会抑制自噬的发生；LC3是细胞自噬通路中的标记基因，它的2种蛋白形式的比值LC3-I/LC3-II常被作为判断细胞自噬的标志[56,57]；PI3K蛋白具有促进自噬体膜的产生的功能，与beclin1形成复合物共同介导自噬体的产生，促进细胞自噬进程[58]。内质网胁迫与细胞自噬也有密切联系。在内质网胁迫过程中，内质网内局部活性氧ROS的产生和内质网释放Ca2+，都会诱导细胞自噬的产生。有研究表明，ROS激活丝裂原活化蛋白激酶类JNK，诱导LC3-Ⅱ蛋白增加，促进形成自噬小泡和细胞自噬的顺利进行[59]；黑色素瘤分化相关基因诱导产生内质网胁迫，引起ROS的积累和Ca2+的释放，诱导了细胞自噬和细胞凋亡的发生[60]。有研究表明，内质网应胁迫导致Ca2+释放会激活钙调素CaM依赖型蛋白激酶（CaMKK-β），介导AMP活化蛋白激酶（AMPK），从而诱导细胞自噬的产生[61]；也有研究表型Ca2+也可以不通过AMPK途径，独立的调控细?
【参考文献】：
期刊论文
[1]泛素/类泛素化调控DNA损伤修复机制研究进展[J]. 陈圳川,冷泠,季守平. 生物技术通讯. 2017(02)
[2]缺氧环境下高迁移率族蛋白B1对线粒体生物合成的影响[J]. 许荣,贺兴波,华宗荣,刘瑶. 医学研究生学报. 2017(03)
[3]siRNA靶向沉默p53对PCNA泛素化修饰及细胞凋亡的影响[J]. 位全芳,朱琼,常宇骁,杨劲. 海南医学. 2014(06)
[4]蛋白质泛素化修饰的生物信息学研究进展[J]. 卢亮,李栋,贺福初. 遗传. 2013(01)
[5]活性氧与内质网应激[J]. 周映彤,肖洪彬,毕明刚. 中国药理学通报. 2011(05)
[6]自噬过程的晚期阶段[J]. 杜万清,俞立. 中国细胞生物学学报. 2011(01)
[7]细胞自噬在肿瘤中作用的研究进展[J]. 李国东,吴德全,李本义. 癌症. 2009(04)
[8]植物热激蛋白90的结构和功能[J]. 宋红苗,陈显扬,李银心. 植物生理学通讯. 2007(06)
[9]环境胁迫下的植物细胞程序性死亡及其意义[J]. 史刚荣. 生物学通报. 2003(05)
[10]热激诱导烟草悬浮细胞的凋亡[J]. 陈浩明,颜长辉,姜晓芳,夏慧莉,朱海珍,吴逸,戴尧仁. 科学通报. 1999(02)
博士论文
[1]抑制Hsp90诱导肿瘤细胞凋亡的分子机制研究[D]. 王琪琳.山东大学 2013
硕士论文
[1]泛素连接酶Ring2在苯并[a]芘致人支气管上皮细胞DNA损伤及组蛋白单泛素化中的作用研究[D]. 王志武.山西医科大学 2012
本文编号：3593544
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