① PI3K抑制劑3-MA的配製以及使用說明
3-Methyladenine是一種選擇性PI3K抑制劑,作用於Vps34和PI3Kγ,IC50分別為25 μM和60 μM;永久抑制I型PI3K,但對III型PI3K的抑制是短暫的,也抑制自噬體的形成。
體內研究:3-Methyladenine (3-MA)可以通過對磷酸肌醇3磷酸激酶(PI3K) 的作用來阻斷自吞噬, 而PI3K的活性對於自噬體形成早期膜池的成核和組裝是必須的。與SAH 處理組相比3-MA並不會改變出血的程度。與SAH +對照成分組相比經過3-MA預處理後會明顯加重神經病學症狀。3-MA處理會減少自吞噬發生。 相反地,在SAH + 3-MA組里 斷裂的半胱天冬酶表達量明顯上調,與此一致的是與SAH + 對照成分組相比,SAH + 3-MA組中右腦皮層里原位末端標記陽性細胞數量明顯增多。
② 如何學明白細胞信號轉導
【細胞信號轉導】
細胞信號轉導是指細胞通過胞膜或胞內受體感受信息分子的刺激,經細胞內信號轉導系統轉換,從而影響細胞生物學功能的過程。水溶性信息分子及前列腺素類(脂溶性)必須首先與胞膜受體結合,啟動細胞內信號轉導的級聯反應,將細胞外的信號跨膜轉導至胞內;脂溶性信息分子可進入胞內,與胞漿或核內受體結合,通過改變靶基因的轉錄活性,誘發細胞特定的應答反應。
【轉導受體】
(一)膜受體
1.環狀受體(離子通道型受體)
多為神經遞質受體,受體分子構成離子通道。受體與信號分子結合後變構,導致通道開放或關閉。引起迅速短暫的效應。
2.蛇型受體
7個跨膜α-螺旋受體,有100多種,都是單條多肽鏈糖蛋白,如G蛋白偶聯型受體。
3.單跨膜α-螺旋受體
包括酪氨酸蛋白激酶型受體和非酪氨酸蛋白激酶型受體。
(1)酪氨酸蛋白激酶型受體這類受體包括生長因子受體、胰島素受體等。與相應配體結合後,受體二聚化或多聚化,表現酪氨酸蛋白激酶活性,催化受體自身和底物Tyr磷酸化,有催化型受體之稱。
(2)非酪氨酸蛋白激酶型受體,如生長激素受體、干擾素受體等,。當受體與配體結合後,可偶聯並激活下游不同的非受體型TPK,傳遞調節信號。
(二)胞內受體
位於胞液或胞核,結合信號分子後,受體表現為反式作用因子,可結合DNA順式作用元件,活化基因轉錄及表達。包括類固醇激素受體、甲狀腺激素受體等。胞內受體都是單鏈蛋白,有4個結構區:①高度可變區②DNA結合區③激素結合區④絞鏈區。
(三)受體與配體作用的特點是:①高度親和力,②高度特異性,③可飽和性
1.受體:位於細胞膜上或細胞內,能特異性識別生物活性分子並與之結合,進而引起生物學效應的特殊蛋白質,膜受體多為鑲嵌糖蛋白:胞內受體全部為DNA結合蛋白。受體在細胞信息傳遞過程中起極為重要的作用。
2.G蛋白:即鳥苷酸結合蛋白,是一類位於細胞膜胞漿面、能與GDP或GTP結合的外周蛋白,由α、β、γ三個亞基組成。以三聚體存在並與GDP結合者為非活化型。當α亞基與GTP結合並導致βγ二聚體脫落時則變成活化型,可作用於膜受體的不同激素,通過不同的G蛋白介導影響質膜上某些離子通道或酶的活性,繼而影響細胞內第二信使濃度和後續的生物學效應。
【傳遞途徑】
1.G蛋白介導的信號轉導途徑G蛋白可與鳥嘌呤核苷酸可逆性結合。由x和γ亞基組成的異三聚體在膜受體與效應器之間起中介作用。小G蛋白只具有G蛋白亞基的功能,參與細胞內信號轉導。信息分子與受體結合後,激活不同G蛋白,有以下幾種途徑:(1)腺苷酸環化酶途徑通過激活G蛋白不同亞型,增加或抑制腺苷酸環化酶(AC)活性,調節細胞內cAMP濃度。cAMP可激活蛋白激酶A(PKA),引起多種靶蛋白磷酸化,調節細胞功能。(2)磷脂酶途徑激活細胞膜上磷脂酶C(PLC),催化質膜磷脂醯肌醇二磷酸(PIP2)水解,生成三磷酸肌醇(IP3)和甘油二酯(DG)。IP3促進肌漿網或內質網儲存的Ca2+釋放。Ca2+可作為第二信使啟動多種細胞反應。Ca2+與鈣調蛋白結合,激活Ca2+/鈣調蛋白依賴性蛋白激酶或磷酸酯酶,產生多種生物學效應。DG與Ca2+能協調活化蛋白激酶C(PKC)。
2.受體酪氨酸蛋白激酶(RTPK)信號轉導途徑受體酪氨酸蛋白激酶超家族的共同特徵是受體本身具有酪氨酸蛋白激酶(TPK)的活性,配體主要為生長因子。RTPK途徑與細胞增殖肥大和腫瘤的發生關系密切。配體與受體胞外區結合後,受體發生二聚化後自身具備(TPK)活性並催化胞內區酪氨酸殘基自身磷酸化。RTPK的下游信號轉導通過多種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶的級聯激活:(1)激活絲裂原活化蛋白激酶(MAPK),(2)激活蛋白激酶C(PKC),(3)激活磷脂醯肌醇3激酶(PI3K),從而引發相應的生物學效應。
3.非受體酪氨酸蛋白激酶途徑此途徑的共同特徵是受體本身不具有TPK活性,配體主要是激素和細胞因子。其調節機制差別很大。如配體與受體結合使受體二聚化後,可通過G蛋白介導激活PLC-β或與胞漿內磷酸化的TPK結合激活PLC-γ,進而引發細胞信號轉導級聯反應。
4.受體鳥苷酸環化酶信號轉導途徑一氧化氮(NO)和一氧化碳(CO)可激活鳥苷酸環化酶(GC),增加cGMP生成,cGMP激活蛋白激酶G(PKG),磷酸化靶蛋白發揮生物學作用。
5.核受體信號轉導途徑細胞內受體分布於胞漿或核內,本質上都是配體調控的轉錄因子,均在核內啟動信號轉導並影響基因轉錄,統稱核受體。核受體按其結構和功能分為類固醇激素受體家族和甲狀腺素受體家族。類固醇激素受體(雌激素受體除外)位於胞漿,與熱休克蛋白(HSP)結合存在,處於非活化狀態。配體與受體的結合使HSP與受體解離,暴露DNA結合區。激活的受體二聚化並移入核內,與DNA上的激素反應元件(HRE)相結合或其他轉錄因子相互作用,增強或抑制基因的轉錄。甲狀腺素類受體位於核內,不與HSP結合,配體與受體結合後,激活受體並以HRE調節基因轉錄。
總之,細胞信息傳遞途徑包括配體受體和轉導分子。配體主要包括激素細胞因子和生長因子等。受體包括膜受體和胞內受體。轉導分子包括小分子轉導體和大分子轉導蛋白及蛋白激酶。膜受體包括七個跨膜α螺旋受體和單個跨膜α螺旋受體,前一種膜受體介導的信息途徑包括PKA途徑,PKC途徑,Ca離子和鈣調蛋白依賴性蛋白激酶途徑和PKG途徑,第二信使分子如cAMPDGIP3CacGMP等參與這些途徑的信息傳遞。後一種膜受體介導TPK—Ras—MAPK途徑和JAKSTAT途徑等。胞內受體的配體是類固醇激素、維生素D3、甲狀腺素和維甲酸等,胞內受體屬於可誘導性的轉錄因子,與配體結合後產生轉錄因子活性而促進轉錄。通過細胞信息途徑把細胞外信息分子的信號傳遞到細胞內或細胞核,產生許多生物學效應如離子通道的開放或關閉和離子濃度的改變酶活性的改變和物質代謝的變化基因表達的改變和對細胞生長、發育、分化和增值的影響等。
【細胞凋亡】
細胞凋亡是一個主動的信號依賴過程,可由許多因素誘導,如放射線照射、缺血缺氧、病毒感染、葯物及毒素等。這些因素大多可通過激活死亡受體而觸發細胞凋亡機制。死亡受體存在於細胞表面。屬於腫瘤壞死因子受體超家族,它們與相應的配體或抗體結合而活化後,其胞漿區即可與一些信號轉導蛋白結合,其中重要的是含有死亡結構域的胞漿蛋白。它們通過死亡結構域一方面與死亡受體相連,另一方面與下游的capase蛋白酶結合,使細胞膜表面的死亡信號傳遞到細胞內。
capase蛋白酶家族作為細胞凋亡的執行者,它們活化後進一步剪切底物,如多聚(ADP-核糖)聚合酶(PARP)該酶與DNA修復及基因完整性監護有關,PARP被剪切後,失去正常的功能,使受其抑制的核酸內切酶活性增高,裂解核小體間的DNA,最終引起細胞凋亡。這個過程可概括為:死亡受體含有死亡結構域的胞漿蛋白—capase蛋白酶家族—底物PARP—染色體斷裂—細胞凋亡。不同種類的細胞在接受不同的細胞外刺激後引起凋亡的形態學改變是高度保守的,但是它們並不是遵循同一種固定的或有規律的模式進行,而是通過各自的信號轉導途徑來傳遞胞膜上的死亡。