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细胞生物学问答题医学细胞生物学问答题1、以LDL为例，说明受体介导的胞吞作用。
答：1）、定义：细胞摄入的胆固醇是合成细胞膜所必需的，由于胆固醇不溶于水，必须与蛋白质结合成LDL复合物，才能转运到各组织中参与代谢。
2）、LDL颗粒分子结构：①由胆固醇脂、游离胆固醇、磷脂及载脂蛋白组成的球形颗粒。
②外膜：磷脂和游离的胆固醇分子。
③核心：胆固醇分子被酯化成长的脂肪酸链。
④配体：载脂蛋白apoB100LDL颗粒通过apoB100与细胞膜上的LDL受体相结合。
3）、内吞过程：①LDL与有被小窝处的LDL受体结合，有被小窝凹陷，缢缩形成有被小泡进入细胞。
②有被小泡脱去外被网格蛋白形成无被小泡。
③无被小泡与内体融合，内体膜上有H+泵，在内膜酸性环境下，LDL与受体解离，受体经转运囊泡又返回质膜被重复利用。
④LDL被内体性溶酶体中的水解酶分解，释放出游离胆固醇，载脂蛋白被水解成氨基酸，被细胞利用。
有被小窝→有被小泡→无被小泡→与内体融合→LDL与受体解离→LDL和载脂蛋白被利用4）、调节：①当细胞需要利用胆固醇时，这些细胞就制造LDL受体蛋白，并插入细胞膜上，进行受体内吞，摄入胆固醇。
②如果细胞内游离胆固醇积累过多，细胞就会停止合成胆固醇，并且停止合成LDL受体。
5）、意义：①胆固醇可提供细胞膜大部分的所需。
②此过程中断，胆固醇在血液中聚集，沉降于血管壁从而导致动脉粥样硬化。
2、简述细胞膜的化学组成和功能关系。
答：（1）组成：脂类、蛋白质、糖类（2)脂类主要有三种：磷脂、胆固醇、糖脂磷脂：构成细胞膜的基本成分。
胆固醇：提高脂双层膜的力学稳定性、调节脂双层膜的流动性和降低水溶性物质的通透性。
糖脂：均位于膜的非胞质面单层，糖基暴露于细胞表面，可能是某些大分子的受体，与细胞识别及信号转导有关。
膜脂的功能：①构成膜的基本骨架,去除膜脂，则使膜解体；②是膜蛋白的溶剂，一些蛋白通过疏水端同膜脂作用，使蛋白镶嵌在膜上以执行特殊的功能；③维持膜蛋白(酶)构象、表现活性提供环境,膜脂本身不参与反应；④膜上有很多酶的活性依赖于膜脂的存在。
真核细胞中驱动蛋白的机制及其作用徐荣，电气工程及其自动化1303，3130100717，513031329@摘要：马达蛋白（motor proteins)主要分为驱动蛋白（kinesin)，动力蛋白(dynein)，以及肌球蛋白（myosin)。
其中驱动蛋白是在微管上作定向运动的，在细胞内的运输机制中起重要作用的分子马达。
从1985年发现至今，驱动蛋白一直是生物学界研究的热门话题。
本文就近年来对这种分子马达的机制功能研究做一简要的综述。
关健词：驱动蛋白,机制,功能作用在无比精密的细胞结构中，有一类分子，在细胞中发挥着核心运转的作用，它们大大提高了细胞中物质转换流动的速率，它们就是分子马达。
分子马达是分布在细胞内部或表面的一类蛋白，又称马达蛋白，它负责细胞内的一部分物质或者整个细胞的运动，从这个角度看，生物体内各种组织、器官乃至整个生物体的运动最终都归结为分子马达微观上的运动。
而在真核细胞中，主要有三种马达蛋白——驱动蛋白、动力蛋白、肌球蛋白，它们三者间有共同点，也有区别较大之处。
本文将对驱动蛋白的机制及功能等方面进行分析总结，与另外两类马达蛋白做比较，并对其研究发展进行展望。
驱动蛋白(kinesin)是一类能利用ATP水解所释放的能量驱动自身及所携带的货物分子沿微管运动的马达蛋白，与细胞内物质运输有关，是1985年美国加州大学的Vale等首次在鱿鱼和哺乳动物神经组织进行蛋白生化分馏实验中发现的[1]。
驱动蛋白之中根据结构的不同可分为很多种，目前在真核细胞生物（人与小鼠为例）体内发现了45种驱动蛋白，它们参与了各类的生命活动，广泛地存在生物体内。
1 驱动蛋白结构驱动蛋白一般是一条大约长80nm 的杆状结构分子。
其中一端是驱动蛋白的头部，由2个直径10nm的球状结构组成，另一端是呈扇形的尾部，而两端之间相连的铰链区呈杆状，称为驱动蛋白的颈部。
球状的头部和杆状的颈部是由重链聚合而成，扇状的尾部则是由重链和轻链组成。
Nature 揭示真核生物细胞核中染色质分离新机制：异染色质驱动倒置核和常规核的分隔题目：Heterochromatin drives compartmentalization of inverted and conventional nuclei期刊：Nature影响因子：41.577主要技术：Hi-C、Cryosections 、immunostaining、FISH 、microscopy哺乳动物细胞中常染色质和异染色质存在空间上的分离，但区室化的形成机制尚不清楚。
本研究对夜行哺乳动物的视杆细胞倒置核进行Hi-C分析并结合显微镜和多聚体模拟，发现异染色质区域间的吸引对建立区室化及着丝粒周边异染色质，可调节性异染色质和常染色质的建立至关重要。
倒置细胞核中加入异染色质和核纤层的相互作用可重建传统细胞核中的组织。
文章思路研究内容及结果1. 常规和倒置核的显微镜观察及Hi-C分析为了研究基因组区室化的机制，整理对初生组织中分离的四种小鼠细胞类型中进行了Hi-C实验。
这四种细胞类型均具有常规或倒置核结构：杆光感受器（倒置），非杆视神经元细胞（常规），野生型胸腺细胞（常规）和无效核纤层蛋白B受体胸腺细胞（Lbr - / -）（倒置）（Fig. 1a）。
常规核和倒置核从显微镜中可以看出核组织的巨大差异（Fig.1a），但是染色质组织特征中的拓扑结合域（TAD），染色体区域和区室均类似（Fig1.b），在单细胞Hi-C中也发现上述特点。
随后，整理研究了常染色质和异染色质在空间定位上的差异是否会影响Hi-C中所见的核区隔，从Hi-C图中计算了隔室剖面（Fig.1b），并将隔室化程度定义为隔室之间接触的富集程度。
在倒置核中，胸腺细胞的分隔程度仅略有降低，但在杆状细胞中则变得更强（Fig.1c）。
Fig.1常规和倒置核的显微镜观察和Hi-C分析综上所述，分析表明，尽管在倒置时单个A或B室的空间位置发生了变化，但仍保留了分区的程度(Fig.1a, d)，表明其分区的机制不能严格依赖于核层。
细胞生物学名词解释整理原核细胞 prokaryotic真核细胞 eukaryotic cell细胞生物学 cell biologyMiRNA：是一条长约21到25nt的非编码RNA,其前体为70到90nt，具有发卡结构（即茎环结构），普遍存在于生物界，具有高度的保守性。
25RNA干扰（RNA interference，RNAi）现象：通过促使特定基因的miRNA降解来高效、特异地阻断体内特定基因表达。
是揭示细胞内基因沉默机制，基因功能分析的有力工具。
25细胞膜 cell membrane 是包围在细胞表面的一层薄膜，又称质膜.将细胞中的生命物质与外界环境物质分隔开,维持细胞特有的内环境。
63脂筏 lipid rafts 由于鞘脂的脂肪酸尾比较长，因此微区比膜的其他部分厚，更有秩序且较少流动。
78内膜系统 endomembrane system :相对于质膜而言,把细胞内在结构、功能以及发生上密切关联的其他所有膜性结构细胞器统称为内膜系统。
分子伴侣 molecular chaperone一类虽然能通过对其各自作用对象的识别,结合来协助它们的折叠组装和转运,但其本身却并不参与最终作用产物的行成，也不会改变其自身的基本分子生物学特性的蛋白质信号序列 signal sequence 信号肽 signal peptid指导蛋白质多肽链在糙面内质网上进行合成的决定因素，是被合成肽链N端的一段特殊氨基酸序列，即信号肽或称信号序列。
112驻留信号retention signal 是内质网驻留蛋白，主要包括内质网驻留信号，内质网回收信号.核输入信号nuclear import signal 又称为核定位信号 nuclear localization signal NLS凡是细胞质中合成的核蛋白质，其肽链中均含有7个氨基酸组成的特异性信号序列，负责分拣并指导蛋白质从细胞质通过核孔复合体输入到细胞核内。
115内质网 endoplasmic reticulum ER在细胞质的内置区分布着一些由小管小泡相互连接吻合形成的网状结构，内质网实质上是由膜性的囊泡所构成的.高尔基复合体 Golgi complex 117溶酶体 lysosome过氧化物酶体 peroxisome 微体 microbody细胞骨架 cytoskeleton是指真核细胞中与保持细胞形态结构与保持细胞形态结构和细胞运动有关的纤维网络,包括微管、微丝和中间丝。
细胞生物学必背问答题(一)1、为什么说细胞是生命活动的基本单位①细胞是构成有机体的基本单位。
②细胞是代谢与功能的基本单位。
③细胞是有机体生长和发育的基础。
④细胞是繁殖的基本单位，是遗传的桥梁。
⑤细胞是生命起源的归宿，是生物进化的起点。
2、简述钠钾泵的工作原理及其生物学意义工作原理：钠钾泵位于动物细胞的质膜上，由两个a和2个?亚基组成四聚体，?亚基是糖基化的多肽，并不直接参与离子跨膜转运，但帮助在内质网新合成的a亚基进行折叠。
细胞内侧的a亚基与Na+相结合促进ATP水解，a亚基上的一个天冬氨酸残基磷酸化引起a 亚基构象发生变化，将Na+泵出细胞，同时，细胞外的K+与a亚基的另一位点结合，使其去磷酸化，a亚基构象再次发生改变，使得K+泵入细胞，完成整个循环。
生物学意义：①维持细胞膜电位；②维持动物细胞渗透平衡；③吸收营养；3、真核细胞质膜上的离子通道（ion channel）有哪几种类型与载体蛋白相比，离子通道运输离子时具有哪三个主要特征类型：电压门通道、配体门通道、应力激活通道特征：①具有极高的转运速率；②离子通道没有饱和值，即使在很高的离子浓度下，它们通过的离子量依然没有最大值；③离子通道并非连续性开放而是门控的，通道的开启或关闭受到膜电位变化、化学信号或压力刺激的调控。
4、真核细胞质膜上主要有哪几种类型的膜蛋白它们分别有什么主要功能①整合蛋白：跨膜蛋白，其跨膜结构域为1至多个疏水的α-螺旋与膜结合紧密，需用去垢剂才能从膜上分离下来。
②周边蛋白：周边蛋白靠离子键或其它较弱的键与膜表面蛋白或脂分子结合，改变溶液的离子强度、提高温度就可以从膜上分离下来。
周边蛋白为水溶性蛋白。
5、举例说明按细胞分裂潜力划分的几种细胞类型。
①全能性细胞：细胞具有发育成完整个体的潜能，如受精卵、2-细胞期细胞等②多能性细胞：具有分化出多种组织的潜能，如成体中的有些多能干细胞（骨髓干细胞、淋巴干细胞）③单能性细胞：只能分化出一种细胞的潜能，如成体中的有些单能干细胞、精原细胞等6、蛋白质的分选大体可分为哪两条途径请你说说分泌性蛋白质是如何一边合成一边转运的①后翻译转运途径：在细胞质基质游离核糖体上完成多肽链的合成，然后转运至膜周围的细胞器，如线粒体、叶绿体、过氧化物酶体及细胞核，或者成为细胞质基质的可溶性驻留蛋白和骨架蛋白。
驱动蛋白引言：驱动蛋白是细胞生物学中一类重要的蛋白质，其在细胞内发挥着驱动细胞运动和细胞内运输的重要作用。
本文将介绍驱动蛋白的定义、分类、结构以及其在细胞功能中的作用。
一、驱动蛋白的定义驱动蛋白是一类具有活动性的蛋白质，能够通过与细胞的骨架蛋白交互作用而产生动力，推动细胞进行运动或通过细胞骨架促进胞内物质的运输。
驱动蛋白通常存在于动物、植物和真菌等生物中。
二、驱动蛋白的分类根据其在细胞功能中的作用以及结构特点，驱动蛋白可以分为肌动蛋白、微管驱动蛋白和转运驱动蛋白三大类。
1. 肌动蛋白肌动蛋白是动物细胞和部分真菌中最主要的驱动蛋白，它参与了细胞肌动力学的过程，如肌肉收缩、细胞外运动和细胞分裂等。
肌动蛋白由一对有规律的聚集体构成，构成了细胞内的肌丝。
2. 微管驱动蛋白微管驱动蛋白是一类与微管结合并产生动力的蛋白质。
微管是一种管状的细胞骨架蛋白，其主要由α-和β-微管蛋白亚基构成。
微管驱动蛋白参与了许多细胞过程，如细胞极性的维持、细胞内器官的定位和细胞运输的调节。
3. 转运驱动蛋白转运驱动蛋白是一类通过与膜蛋白结合并进行介导物质运输的蛋白质，如ATP酶或离子泵。
转运驱动蛋白在细胞膜上起到重要的调节和平衡细胞内外环境的作用。
三、驱动蛋白的结构驱动蛋白的结构多样，不同种类的驱动蛋白具有不同的结构特点。
以肌动蛋白为例，它主要由肌球蛋白和肌凝蛋白组成，形成了肌肉的收缩和松弛。
而微管驱动蛋白则具有多种结构形式，如动力蛋白、MAPs（微管相关蛋白）等。
转运驱动蛋白则通常具有多个跨膜结构和ATP酶结构。
四、驱动蛋白的功能驱动蛋白在细胞功能中起着关键的作用，可以通过以下几个方面进行说明：1. 细胞运动驱动蛋白参与了细胞的内运动和外运动过程，如细胞的伸长、收缩、蠕动等。
其中，肌动蛋白通过肌肉收缩推动了细胞的运动和组织的收缩；微管驱动蛋白参与了纤毛、鞭毛的摆动和细胞的定位运动。
2. 细胞分裂驱动蛋白在细胞分裂过程中发挥了至关重要的作用。
驱动蛋白Kif4的功能以及与疾病的关系2 山东大学齐鲁医学院口腔医学院山东省口腔组织再生重点实验室山东省口腔生物材料与组织再生工程实验室 250012；3山东大学齐鲁医院口腔科 250012摘要：驱动蛋白Kif4（kinesin superfamily protein 4，Kif4）是驱动蛋白超家族成员之一，在真核细胞DNA的修复、有丝分裂的调节以及神经元细胞的发育等生命活动中扮演重要角色。
近年来，因其功能和表达的异常与包括肿瘤在内的多种疾病的关系密切而引起了人们的关注。
更好的了解Kif4的致病机制，将有助于我们加深对相关疾病的认识，为疾病的早期诊断、治疗和预后评估提供帮助。
关键词：Kif4；驱动蛋白超家族；有丝分裂；肿瘤生物体细胞在自身发展过程中，形成了独特的细胞内运输系统，以维持细胞自身的功能和形态。
这些细胞内运输系统受到微管依赖性的驱动蛋白的空间和时间的调控[1]。
驱动蛋白超家族（kinesin superfamily proteins，KIFs）是一个巨大的马达蛋白家族，它们主要位于真核细胞内，使用微管作为“轨道”来运输“货物”。
驱动蛋白可以转运多种膜性细胞器、mRNA、蛋白质复合体等来保证细胞本身基本功能的发挥[2]。
驱动蛋白Kif4（kinesin superfamily protein 4，Kif4）就是驱动蛋白超家族成员之一[3]，在多种细胞生理活动进程中发挥关键作用，如DNA修复和DNA复制、有丝分裂的调节、染色体凝聚和胞质分裂以及神经元细胞的生长发育等。
随着研究的深入，不断有证据证实因其功能和表达的异常，Kif4在包括肿瘤在内的多种疾病的发生及进展中起到重要作用。
因此，本文就近些年来Kif4的基本功能和相关疾病的关系研究进展做一综述，以期为临床提供参考。
1 驱动蛋白Kif4的基本功能人类Kif4的cDNA是由60bp的5’非翻译区（UTR），一个3696bp的开放阅读框架（ORF）和740bp完整的3’非翻译区（UTR）三部分组成，形成一个可编码140KDa蛋白的1232个氨基酸序列[4]。
细胞生物学中的马达蛋白名词解释一、马达蛋白的概念马达蛋白 (Mover protein) 是一种利用 ATP 水解酶释放的能量驱动自身沿微管或微丝定向运动的蛋白。
马达蛋白的命名来源于其运动方式，它们能够通过 ATP 水解产生机械能，从而驱动自身的运动。
马达蛋白在细胞内承担着重要的运动任务，促进了细胞的生长、分裂和分化。
二、马达蛋白的分类马达蛋白可以根据其运动方式、结构和功能进行分类。
1. 驱动蛋白 (Motor protein):驱动蛋白是一类能够沿着微管或微丝运动的马达蛋白。
它们通常由多个结构域组成，包括 ATP 酶、螺旋酶和运动基团等。
驱动蛋白可以分为三类：电动马达蛋白、电动- 液压马达蛋白和液压马达蛋白。
2. 动力蛋白 (dynein):动力蛋白是一类能够推动蛋白质分子运动的马达蛋白。
它们通常组成了一个复合物，其中包括 ATP 酶和多种不同的蛋白质分子。
动力蛋白可以沿着微丝或微管运动，同时也可以推动细胞质中的蛋白质分子运动。
3. 肌球蛋白 (Myosin):肌球蛋白是一类能够推动细胞质流动和细胞运动的马达蛋白。
它们通常组成了一个复合物，其中包括 ATP 酶和多种不同的蛋白质分子。
肌球蛋白可以沿着微丝运动，同时也可以推动细胞质中的蛋白质分子运动。
三、马达蛋白的作用机制马达蛋白通过 ATP 水解酶产生机械能，从而驱动自身的运动。
它们的运动方式通常是沿着微管或微丝的定向运动。
马达蛋白的运动涉及到多种蛋白质分子的相互作用，同时也涉及到细胞内分子的相互作用。
马达蛋白的运动可以促进细胞的生长、分裂和分化，从而维持了细胞内的稳态。
四、结论马达蛋白是细胞生物学中一个非常重要的概念，它们利用 ATP 水解酶释放的能量驱动自身沿微管或微丝定向运动，促进了细胞的生长、分裂和分化。
对于理解细胞生物学的基本概念和细胞内稳态的维持具有重要意义。
第九章细胞骨架细胞骨架：真核细胞中的蛋白质纤维网架体系。
具有弥散性、整体性、变动性。
广义：细胞核骨架、细胞质骨架、细胞膜骨架和细胞外基质。
狭义：细胞质骨架由微丝、微管、中间丝组成，它们由相应的蛋白亚基组装而成。
功能：结构与支持、胞内运输、收缩与运动、空间组织。
第一节微丝与细胞运动微丝：肌动蛋白丝或纤维状肌动蛋白，直径7nm存在所有真核细胞中。
一、微丝的组成及其组装（一）结构与成分1.微丝的主要结构成分是肌动蛋白。
2.肌动蛋白的2种存在形式：①肌动蛋白单体（球状肌动蛋白，G-actin）：单个肽链折叠而成，蝶状，中央一个裂口，裂口内部有ATP结合位点和镁离子结合位点；②纤维状肌动蛋白。
3.肌动蛋白高度保守。
6种：4种为α-肌动蛋白，分别为横纹肌、心肌、血管平滑肌、肠道平滑肌，均组成细胞的收缩性结构；2种为ß-肌动蛋白（位于细胞边缘）和γ-肌动蛋白（与张力纤维有关）。
4.微丝直径7nm的扭链，双股螺旋。
每条丝由肌动蛋白单体头尾相连呈螺旋状排列，螺距36nm。
纤维内部，每个肌动蛋白单体都有4个单体，上下各一个，另外2个位于一侧。
肌动蛋白分子上的裂口使得该蛋白本身在结构上不对称，在整根微丝上每一个单体上的裂口都朝向同一端，使微丝具有极性。
裂口一端为负极，另一端是正极。
（二）组装及动力学特性1.只有结合ATP的肌动蛋白单体才能参与微丝的组装。
解聚：溶液中含有适当浓度的钙离子，钠离子、钾离子浓度很低时，微丝趋向于解聚成G-actin；组装：溶液中含有ATP、镁离子以及较高浓度的钠钾离子时，溶液中的G-actin组装成F-actin，即新的G-actin加到微丝末端，微丝延伸，通常是正极的组装速度较负极快。
溶液中携带ATP的G-actin处于临界浓度时，组装与去组装达到平衡。
2.过程：①成核反应：Arp2和Arp3等蛋白质相互作用，形成起始复合物，至少有2-3个肌动蛋白单体与起始复合物结合，形成一段可供肌动蛋白单体继续组装的寡聚体。
*基金项目：江苏省卫生健康委科研项目（ZDA20200008）；江苏省高等学校自然科学研究重大项目（20KJA31005）①苏州大学附属第一医院 江苏 苏州 215000通信作者：奚沁华KIF15在肿瘤中的研究进展*曹凯磊① 奚沁华① 【摘要】 驱动蛋白家族成员15（kinesin family member 15，KIF15）是驱动蛋白超家族的一员，在有丝分裂和神经元发育中发挥重要作用，近年来关于KIF15在肿瘤中的研究逐渐增多。
KIF15在多种恶性肿瘤中高表达，例如肺癌、胰腺癌、肝细胞癌等，且与患者的不良预后密切相关。
此外，相关研究通过体内体外实验证实KIF15通过不同信号转导通路发挥促癌作用。
虽然具体分子机制尚未完全明确，但KIF15有望成为恶性肿瘤药物治疗新靶点。
本文就KIF15的结构、功能及其在肿瘤中的作用做一综述。
【关键词】 KIF15 肿瘤 驱动蛋白 生物学功能 Research Progress of KIF15 in Tumors/CAO Kailei, XI Qinhua. //Medical Innovation of China, 2023, 20(12): 159-164 [Abstract] Kinesin family member 15 (KIF15) is a member of kinesin superfamily proteins, which plays an important role in mitosis and neuronal development. In recent years, the research on KIF15 in tumors has gradually increased. KIF15 is highly expressed in many malignant tumors, such as lung cancer, pancreatic carcinoma, hepatocellular carcinoma and so on, and it is closely related to the poor prognosis of patients. In addition, related studies have confirmed that KIF15 plays a role in promoting cancer through different signal transduction pathways in vivo and in vitro. Although the specific molecular mechanism is not completely clear, KIF15 is expected to become a new target for drug therapy of malignant tumors. This article reviews the structure, function and role of KIF15 in tumors. [Key words] KIF15 Tumors Kinesin Biological function First-author's address: The First Affiliated Hospital of Soochow University, Suzhou 215000, China doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2023.12.038 驱动蛋白超家族（kinesin superfamily proteins，KIFs）是一组微管（microtubule，MT）依赖的分子运动蛋白，具有三磷酸腺苷酶（ATPase）活性和运动特性。
驱动蛋白超家族在肝细胞癌中的作用及其机制和临床意义的研
究进展
安海英;涂建成
【期刊名称】《中国肿瘤生物治疗杂志》
【年(卷),期】2024(31)1
【摘要】肝细胞癌(HCC)是转移性极高、预后极差的恶性肿瘤之一,寻找与其发生
与发展密切相关的预后标志物和治疗靶点是提高HCC预后监测和治疗的关键。
驱动蛋白超家族(KIF)在HCC组织中特异性高表达,并且这种异常表达可通过激活上皮间质转化(EMT)促进HCC转移,影响HCC的预后和药物治疗的疗效,提示KIF可能
是HCC预后监测和治疗中极具前景的预后标志物和分子治疗靶点。
阐明KIF在HCC转移、预后和治疗中的作用及其机制,以及其作为HCC预后标志物和分子治
疗靶点的临床意义,对开发HCC的预后监测及靶向治疗新策略至关重要。
【总页数】7页(P75-81)
【作者】安海英;涂建成
【作者单位】武汉大学中南医院检验科
【正文语种】中文
【中图分类】R735.7;R730.7
【相关文献】
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受体超家族成员21在肝细胞癌中的表达及临床意义3.卵巢癌组织中miR-431-5p、
驱动蛋白超家族成员11的表达水平及临床意义4.爪蟾驱动蛋白样蛋白2靶蛋白在肝细胞癌中的表达及临床意义5.驱动蛋白家族成员15(KIF15)对肝细胞癌增殖能力的影响及其作用机制
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动力蛋白的结构与功能姜灜博 2014301060008摘要：:在一系列的生物化学反应中，包括纤毛的摆动，细胞分裂以及细胞内的物质运输，动力马达蛋白参与其中，在ATP水解供能下，产生力的作用并在微管蛋白上运动。
由于动力蛋白的大分子量和高复杂程度，阐释它的作用机理是一项艰巨的任务。
然而，通过一系列的途径，包括X射线晶体学，冷冻电镜，单分子检验，以及生物化学实验等技术，在理解这些巨大的动力蛋白作用机制方面，我们已经取得了重大的进步。
通过这些研究，我们提出了一个动力蛋白运动的机械化学循环(mechanochemical cycle)模型，在这个模型中，ATP驱动动力蛋白中AAA+环的弯曲运动，改变了其微管蛋白结合体(microtube-binding stalk)的亲和性，并且使它的机械元素变构，积累能量。
关键词dynein motor protein mechanochemical cycle AAA+superfamily1 动力蛋白的起源动力蛋白(dynein)是三种细胞骨架马达蛋白中的一种。
50年前，它最初被认为是一种ATP酶，并被Gibbons和Rowe以一种力的单位dyne命名。
随后，细胞液形式的动力蛋白从脑组织中分离，并显示出驱动向细胞内微管蛋白负极方向运输的功能。
动力蛋白的发现正好与驱动蛋白的发现相补充，这种蛋白能向微管蛋白的正极方向移动。
我们知道动力蛋白和驱动蛋白(kinesins)都是沿着微管进行移动的，于是我们推测，相比于在肌动蛋白上运动的肌球蛋白，这两种蛋白质的运动机理有着更多的相似性。
然而令人惊讶的是，肌球蛋白和驱动蛋白的结构显示，尽管他们在不同的细胞骨架分子上运动，他们都具有G protein r elated fold结构，并且在核心机理上具有一致性i。
动力蛋白属于AAA+总科。
和常规的AAA+ATP酶相似，动力蛋白含有一个由六个AAA+模块组成的环状核心，但不同的是，这六个模块是由一条多肽链形成的，同时还有几个独特的附属物(appendag e)连接以确保功能。
《驱动蛋白侧向运动机制研究》篇一摘要：本文着重探讨了驱动蛋白侧向运动机制的研究。
通过分析驱动蛋白的结构特点、侧向运动的分子动力学过程以及相关实验研究，揭示了驱动蛋白侧向运动的基本原理和机制。
本文旨在为相关领域的研究提供理论依据和实验参考。
一、引言驱动蛋白是一类重要的分子马达，广泛存在于真核生物细胞内，参与细胞内物质的运输和定位等重要生物学过程。
其侧向运动机制的研究对于理解细胞内物质运输的动态过程具有重要意义。
本文将综述驱动蛋白侧向运动机制的研究现状，分析其研究的重要性和应用前景。
二、驱动蛋白的结构特点驱动蛋白是一种由多个亚基组成的复杂蛋白质，具有独特的结构特点。
其核心部分是由多个重复的马达结构域组成，这些结构域能够与微管等细胞内结构相互作用，从而产生运动。
此外，驱动蛋白还具有多种辅助亚基，参与其与细胞内其他组分的相互作用。
了解驱动蛋白的结构特点对于理解其侧向运动机制具有重要意义。
三、侧向运动的分子动力学过程驱动蛋白的侧向运动是指其在细胞内沿着微管或其他细胞内结构的侧向移动。
这一过程涉及到多个分子动力学过程，包括马达结构域与微管等细胞内结构的相互作用、能量转换以及分子内部的构象变化等。
研究表明，驱动蛋白通过其马达结构域与微管之间的相互作用力，实现沿微管的侧向移动。
这一过程中涉及到的能量转换和分子构象变化是驱动蛋白侧向运动的关键环节。
四、实验研究及结果分析为了深入研究驱动蛋白的侧向运动机制，众多学者进行了大量的实验研究。
其中，利用光学陷阱技术、荧光显微镜技术和单分子力谱技术等手段，观察和记录了驱动蛋白的侧向运动过程。
实验结果表明，驱动蛋白的侧向运动具有明显的规律性和可重复性，其运动速度和方向受到多种因素的影响，如微管的结构、细胞内的环境以及驱动蛋白自身的性质等。
此外，通过分析实验数据，我们还发现驱动蛋白在侧向运动过程中伴随着能量转换和分子构象的变化，这些变化对于驱动蛋白的运动具有重要影响。
五、结论与展望通过对驱动蛋白侧向运动机制的研究，我们揭示了其基本原理和关键环节。
真核细胞中驱动蛋白的机制及其作用徐荣，电气工程及其自动化1303，3130100717，513031329@摘要：马达蛋白（motor proteins)主要分为驱动蛋白（kinesin)，动力蛋白(dynein)，以及肌球蛋白（myosin)。
其中驱动蛋白是在微管上作定向运动的，在细胞内的运输机制中起重要作用的分子马达。
从1985年发现至今，驱动蛋白一直是生物学界研究的热门话题。
本文就近年来对这种分子马达的机制功能研究做一简要的综述。
关健词：驱动蛋白,机制,功能作用在无比精密的细胞结构中，有一类分子，在细胞中发挥着核心运转的作用，它们大大提高了细胞中物质转换流动的速率，它们就是分子马达。
分子马达是分布在细胞内部或表面的一类蛋白，又称马达蛋白，它负责细胞内的一部分物质或者整个细胞的运动，从这个角度看，生物体内各种组织、器官乃至整个生物体的运动最终都归结为分子马达微观上的运动。
而在真核细胞中，主要有三种马达蛋白——驱动蛋白、动力蛋白、肌球蛋白，它们三者间有共同点，也有区别较大之处。
本文将对驱动蛋白的机制及功能等方面进行分析总结，与另外两类马达蛋白做比较，并对其研究发展进行展望。
驱动蛋白(kinesin)是一类能利用ATP水解所释放的能量驱动自身及所携带的货物分子沿微管运动的马达蛋白，与细胞内物质运输有关，是1985年美国加州大学的Vale等首次在鱿鱼和哺乳动物神经组织进行蛋白生化分馏实验中发现的[1]。
驱动蛋白之中根据结构的不同可分为很多种，目前在真核细胞生物（人与小鼠为例）体内发现了45种驱动蛋白，它们参与了各类的生命活动，广泛地存在生物体内。
1 驱动蛋白结构驱动蛋白一般是一条大约长80nm 的杆状结构分子。
其中一端是驱动蛋白的头部，由2个直径10nm的球状结构组成，另一端是呈扇形的尾部，而两端之间相连的铰链区呈杆状，称为驱动蛋白的颈部。
球状的头部和杆状的颈部是由重链聚合而成，扇状的尾部则是由重链和轻链组成。
其中，球状头部的马达结构域上具有ATP结合位点和微管结合位点，颈部区域比较柔韧，能够改变自身的运动方向与弯曲度，尾部具有识别膜状细胞器及囊泡物质的受体，主要负责细胞运输货物的绑定。
一般情况下，不同种类的驱动蛋白的基本结构都是基本相同的，而且它们都有着相同的马达结构，不同的地方主要在于驱动蛋白的马达结构域的位置有所差异，有三种分类——在重链的N端、在重链的M端、以及在重链的C端。
其中在N端的较为普遍，在C端与M端的较少。
2 微管简介在分析驱动蛋白的运动机制前，先要介绍驱动蛋白的轨道——微管。
微管是目前人类发现在细胞内距离最长的运输轨道，它的基本组成单位是α和β两种微管蛋白，其中α和β是蛋白上的两种不同的亚基。
微管的每一根纵向纤维都是由这两种微管蛋白，通过亚基交替的螺旋排列而成。
由这两种微管蛋白形成了微管蛋白二聚体，这种二聚体结构长为8nm。
α和β微管蛋白交替螺旋形成的结构具有周期性，这是驱动蛋白可以在其上做规律运动的重要因素之一。
而另外一个因素是α和β两种亚基的特性。
这两种亚基均可结合GTP，与α微管蛋白结合的GTP是不能水解的，但与β微管蛋白结合的GTP是能水解的，与β微管蛋白相结合的GDP也能被交换成GTP。
因β微管蛋白相结合的GDP可以被GTP所替代，通过水解GTP释放的能量来驱动自身运动，所以驱动蛋白只和β亚基结合。
另外微管具有正负极，微管在进行组装时，装配较慢的一端是负极，装配较快的一端是正极。
因为微管的正负极差异，马达结构域不同的驱动蛋白运行的方向是有差异的。
马达结构域在重链N端的驱动蛋白可以通过ATP水解产生的能量由微管负极向正极运动，而在重链C 端的则由微管正极向负极运动[1]。
3 驱动蛋白的作用机制在驱动蛋白沿微管运动的过程中，马达结构域与ATP结合，获得了ATP水解释放能量后，驱动蛋白自身的形态会发生变化。
而这种蛋白自身构象变化究竟是怎样的呢？关于驱动蛋白的运动形态变化的方式有两种假设——inchworm model及hand-over-hand model。
从分子层次的角度分析，前者正如其英文名“尺蠖”——一种蠕动的虫子，是指一种蠕动式的模型，即两个球状头部的运动是“脚靠脚”的方式进行的，每两个ATP 供能周期驱动蛋白在微管上移动8nm，即一个微管蛋白二聚体的长度；而后一种模型——交臂模型，则是两个头部相互交替阶梯式前进的，即一个周期两个头部各走一个互不重复的8nm，这样一个ATP供能周期就“走”了8nm。
2003年12月18日，美国伊利诺斯大学教授Paul Selvin等人在Science Express上发表了关于利用fluorescence imaging one nanometer accuracy (FIONA，纳米精度的荧光成像，即通过将荧光染料附着在需要观察的分子上，利用荧光追踪显微镜观察其变化)技术研究驱动蛋白分子在微管上移动的论文[2]。
它们发现了在一个ATP功能循环中，整个驱动蛋白分子移动了大约8nm，虽然Selvin和他的同事测量的数据精度不能达到zero nanometers，但这已足够表示驱动蛋白是通过交臂模型的运动方式进行运动的。
而这种相对比较高效并且协调的机制恰好非常符合驱动蛋白常常在细胞内做长距离运输的火车的特点（这个在后文还会详细提到）。
综合上文所分析的内容，我们可以了解到，在驱动蛋白沿微管运动的过程中，球状的马达结构域与ATP结合，在ATP水解释放能量的同时，驱动蛋白自身的构象发生变化而相偶联。
从而使两个球状头部交替与微管上的特定位点相结合，并且以交臂的方式(hand-over-hand)，一步一步进行运动，每运动一步水解一个ATP，整个分子沿微管前进8nm。
除了这一个基本的机制以外，近几年利用不断进步的科技技术尤其是FIONA技术，人们对驱动蛋白的运输机制了解发现越来越多，很多情况下，驱动蛋白的运输不仅是沿着单一轨道来运输物质，有多种运输方式[3]。
比如，驱动蛋白不但可以单独运输物质，而且还可以集体协作，不仅可以沿单一轨道前进而且也可以在前进中变换轨道。
还有研究发现生物体细胞内的物质沿轨道前进的距离大于单分子马达运输的距离，也就是说细胞内的物质是由多个分子马达协作完成的。
如细胞内的脂肪滴通常是由多个驱动蛋白共同协作一同沿微管完成运输的，因为由多个驱动蛋白共同运输的方式可以产生较大的动力，即使在粘稠的细胞质中物质也可以以较快的速度前进。
此外研究还发现驱动蛋白也可以与肌球蛋白共同协作运输物质，这种运输方式会引起较强的电相互作用，使得它们前进的距离要比两者单独运输的距离远。
另外驱动蛋白通常会遇到轨道交叉的情况，研究发现单个驱动蛋白遇到微管交叉时，体积较小的单驱动蛋白很容易从微管上面或下面穿过继续沿原微管前进，但当碰到多个驱动蛋白共同运送物质的情况时，遇到轨道交叉时会发生转轨的现象。
虽然驱动蛋白根本上的在工作过程中的分子机制目前尚不清楚，就像许多蛋白我们知道它的功能及机制，但是仍未明白为什么它会通过其独有的机制发挥如此神奇的功能，这有待我们继续深入地研究。
4 驱动蛋白的功能特点我在这里讲的功能主要指的是驱动蛋白所参与的细胞生命活动，它为各种生命活动所需货物的运输提供动力。
细胞的生长发育神经元的发育、信号传导、有丝分裂中纺锤体的形成及染色体的移、mRNA和蛋白质的运输、间期细胞中内质网从核膜向周缘的扩展、膜性细胞器的运输、微管多聚体的动力学控制、信号传导等，都与驱动蛋白息息相关。
关于驱动蛋白的特点，我总结为三个点——高效，快速，精致。
所谓高效是指相比与传统的利用热能与机械能转换的马达，驱动蛋白上的马达结构域的能量转化效率高出好几倍。
而快速是指移动的速率，据Vale教授的分析，虽然驱动蛋白的在微管上的移动速率一般只有0.4mm每小时的数量级，但是从相比与自身长度的速率来看，它达到了4000000倍自身长度每小时的速率，这比一般的发动机要快4倍以上。
精致则指的是分子马达的大小，这自然是人造的内燃机的马达无法相比的。
5 驱动蛋白与另外两种马达蛋白的对比细胞中除了驱动蛋白，还有两大类马达蛋白一齐“运转”细胞——动力蛋白及肌球蛋白。
动力蛋白主要分为两类，即细胞质动力蛋白和轴丝动力蛋白。
轴丝动力蛋白是在有纤毛和鞭毛结构的细胞中发现的，它产生的力可以使微管发生弯曲，从而使纤毛和鞭毛产生拍击。
而细胞质动力蛋白与驱动蛋白的机制功能类似，一般都是双头分子马达，在所有的动物细胞和绝大部分植物细胞中都能发现。
它沿着微管行走，完成如物质运输和中心体装配等[4]。
在细胞质动力蛋白运动过程中，它其中的一个杆总是链结在微管上，依靠这种方式，细胞质动力蛋白可以持续移动很长距离而不与微管分离。
细胞质动力蛋白可以帮助内质网、溶酶体进行物质运输，参加染色体的定位及细胞的有丝分裂过程中纺锤体的形成。
肌球蛋白与另外两类蛋白最大的不同处就在于其主要功能不是运输，而是为肌肉提供收缩力。
另外，肌球蛋白是在微丝（肌动蛋白丝）上“行走”的，目前较为流行的学说是“肌丝滑动学说”，它认为肌肉收缩是由于肌动蛋白细丝与肌球蛋白丝相互滑动的结果。
在肌肉收缩过程中，粗丝（微丝）和细丝（肌球蛋白丝）本身的长度都不发生改变，当肌丝滑动时，肌球蛋白的头部与肌动蛋白的分子发生接触、转动，最后脱离的连续过程，其结果使细丝进行相对的滑动[5]。
三种马达蛋白对比起来，他们的功能有不少是相互协作的，比如有丝分裂、细胞内各类货物的运输与驱动蛋白和动力蛋白都有相当大的关系。
但是三种蛋白的分子机理究竟是怎样的仍尚未研究清楚。
6 驱动蛋白的研究前景展望目前有关驱动蛋白的研究成果发现主要集中在静态的功能推测和分析上，至于驱动蛋白在工作过程中的分子机制还不清楚。
有研究发现，在癌症细胞中驱动蛋白表达失调，它们与癌症的发展、侵袭和转移有很高的相关性，但是在癌症中它们的高表达量的分子机制还不清楚。
通过查找相关的文献，有关于驱动蛋白的文章中，研究驱动蛋白与各类癌症关系的论文数不胜数，可见驱动蛋白的机理对治疗癌症的研究突破有着重要意义。
另外，许多科学家利用仿生学原理，尝试制造纳米级的分子马达。
康奈尔大学的卡洛·蒙特马格诺及其同事首次成功研制出一种与病毒颗粒大小相仿的微型马达，它依靠ATP等生化物质来提供动力[6]。
可以想象诸如某种混合型机器人将修复人体细胞、对抗感染、输送药物，乃至用正常基因更换病变基因。
虽然实验室已经以驱动蛋白为原型，制造出纳米尺度的双足马达，但是，在分子步行器研究领域依然存在着两个核心问题：一是在绝热环境中，受随机力影响,马达在局部的、静止的、不对称的轨道上，如何动态地维持其长程地定向运动；二是易受涨落影响的多组分马达，如何协调运动[7]。
这也就是实际的应用环境达不到理论的理想环境要求而使人造稳定的分子马达难以在一般环境中实现的问题。
