G蛋白等分子在内毒素信号转导效应中影响其基因的表达过程
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- 发布时间:2023-03-15 14:00
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【概要描述】在内毒素信号转导效应中,其他因素也会影响其基因的表达,如G蛋白和小G蛋白Ran-GTPase的参与,其中该LPS/Ran基因的突变能导致内毒素耐受现象。
G蛋白等分子在内毒素信号转导效应中影响其基因的表达过程
【概要描述】在内毒素信号转导效应中,其他因素也会影响其基因的表达,如G蛋白和小G蛋白Ran-GTPase的参与,其中该LPS/Ran基因的突变能导致内毒素耐受现象。
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在内毒素信号转导效应中,其他因素也会影响其基因的表达,如G蛋白和小G蛋白Ran-GTPase的参与,其中该LPS/Ran基因的突变能导致内毒素耐受现象。当用百日咳毒素(pertusis toxin)使巨噬细胞G蛋白Gi的近C端的Cys残基发生核糖基化时,修饰后的Gi不对受体介导的信号作出反应而处于持久失活状态,此时用内毒素进行刺激可显著降低细胞因子的合成和分泌。可见,G蛋白也参与了机体对内毒素反应的调节。
lps基因位点区域也编码Ran/TC4蛋白质,Ran/TC4蛋白质是一种GTP酶,Ran/TC4的命名是因为与畸胎瘤(tetracarcinoma)中 Ras家族的第四结构域同源,该酶对细胞核进行物质转运非常重要,即具有核转运(nuclear transport)功能。
Ran家族为G蛋白超家族中的一个家族,在核内外物质转运起着重要性作用。G蛋白,即鸟苷三磷酸结合蛋白,作为一个蛋白质家族,其中包含大量结构和功能极为相似的成员,在细胞信号转导过程中起着偶联膜受体和效应器的中介作用。它与GTP结合时为活化状态,与GDP结合时为失活状态。根据其分子大小和结构的不同,通常分为两大类:①异源性三聚体G蛋白(heterotrimeric GTP binding protein),由A、B、C三类亚基组成,相对分子质量约为100000,简称为G蛋白。②单链的小分子G蛋白,通常称为小G蛋白(small G-protein),相对分子质量在20000~30000之间。
小G蛋白家族的分类(哺乳动物)可以分为Ras (H-Ras、K-Ras、N-Ras 等)、Rho(RhoA、RhoB、RhoC,RhoG等)、Rab(Rab1,Rab2,Rab3,Rab4等)、Alf、Ran等。
Ran为 Ras样核蛋白(Ras-like nuclear protein),是一种小分子鸟嘌呤核苷三磷酸酶(GTPase),核内含量丰富。Ran是胞核和胞质进行大分子物质交换所必需的物质。Ran家族由诸多成员组成,包括Ran-GTP(GTP-bound Ran)、Ran-GDP(GDP-bound Ran)、Ran-GEF1(Ran-GTP-exchange factor 1)、Ran-BP1 (Ran-binding protein-1),Ran-BP2、Ran-GAP(Ran-GTP-activating protein)等。
Ran GTPase是小G蛋白家族的成员,可水解GTP为GDP,释放出能量,参与Ran的生物学作用如核转运(nuclear transport)、微管星体形成、纺锤体装配等。小G蛋白一般只有一个亚单位,为单聚体蛋白。GTP酶的活性也需其他因子调节,其功能与信号的传递、细胞生长分化、蛋白质合成、合成后加工及物质转运等有密切关系。当细胞处于稳定状态时,Ran蛋白主要存在于细胞核内。小相对分子质量物质自由进出胞核内,可以通过核孔复合物(nuclear pore complex,NPC)自由弥散作用完成物质交换。
相反,相对分子质量大于40000的大分子物质转位需通过核孔复合物进行主动运输,该过程需要消耗能量,并具有分子选择性的特点。NPC的相对分子质量大约为124×106,跨越核膜,由100余种不同多肽所组成,这些多肽统称之为核孔蛋白(nucleoporin)。核蛋白输入受体(nuclearprotein import receptor),包括输入蛋白α(importin-α)和转运蛋白(transportin);衔接蛋白包括输入蛋白β(importin $)和 snurportin、RP1-α。
输入蛋白α核定位序列(nuclearlocation sequence,NLS),结合结构域(NLS-binding domain)通过其中一个核定位序列来识别和结合蛋白质,结合的蛋白质随输入蛋白α一起进入核内。带有NLS结构蛋白(NLS-bearing protein)的转位需要通过Ran的GTP酶与importin-α共同作用才能够实现。核孔复合物停泊在NLS结构上,需通过importin β与伸到胞质的其他核孔蛋白或纤维相互作用才能完成。Ran的GTP酶可由胞质内的 RanGAP(Ran GTPase activating protein)分子激活并调节其活性。Ran-GTPase中的 GTP可以被RCC1(regulator ofchromosome condensation)所置换,改变其活性,而RCC1仅存在于细胞核内。所以,RanGTPase主要在核内发挥效应。目前对核蛋白输出和RNA的核输出所知甚少,估计可能是通过上述类似途径进行的。
Ran-GDP和Ran-GTP在胞质和胞核之间循环,伴随蛋白转输。除此之外还有其他功能:如最近发现,Ran GTPase在细胞有丝分裂过程起着重要作用,因为Ran-结合蛋白(Ran binding protein,Ran-BP),如 RanBPM(Ran binding protein in microtubule organ-ziting center)定位在中心体上,而中心体是有丝分裂纺锤体的生长点。体外使用非洲爪蟾属的未受精卵细胞系统检验发现,Ran 在不同形式的纺锤体形成中发挥作用。抗RCC1抗体(RCC1为 Ran GTP中GTP置换因子)能阻止微管星体和纺锤体形成,若加入大量Ran GTP可恢复上述结构组装。
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