内质网应激和疾病共24页文档
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内质网应激及其在疾病中的作用内质网(Endoplasmic Reticulum,ER)是细胞质内一种复杂的膜系统,能够合成、修饰和折叠大多数细胞内蛋白。
内质网应激是一种细胞反应,其产生于受到损伤的细胞或遭遇环境应激的细胞。
内质网应激会触发一系列反应,包括细胞凋亡、炎症反应和“不稳定蛋白病理”。
内质网应激的/分子机制内质网应激通常由两种机制引起:第一种机制是质量控制机制(quality control mechanism),当ER无法正确合成或折叠蛋白质时,会将其标记为“使命失败”的蛋白,然后进入类囊体降解途径。
第二种机制是ER膜受损的机制,当细胞受到压力、病原体感染等各种应激时,ER膜就会受到伤害,内质网系中的蛋白就会泄漏到细胞质中,这些蛋白被识别为异常的蛋白,并触发了细胞的应激反应。
当细胞遇到内质网应激后,有两个通路可以响应它:UPR(Unfolded Protein Response)和ERAD(ER-associated degradation)。
UPR通路UPR轨通常被周期性的病理情况打击,它产生在细胞遇到异常或积累在内质网中的未折叠蛋白质的情况下,并且能够适应细胞内的低氧、低钙等应激环境。
UPR 信号通过IRE1、PERK和ATF6等3个部分实现,这些部分构成了一个ER膜的三腔道复合物,它们确保了细胞的生长和适应内部与外部环境。
IRE1激活XBP-1s信号途径,能够改变众多基因的表达,用于调节抗应激反应和减轻细胞内压力。
PERK激活eIF2α口袋,抑制蛋白质合成,从而实现降低压力的目的;ATF6移动到细胞核中,刺激启动信号转录,以提高抗应激性。
ERAD通路ERAD是一种能查岗膜式蛋白网络,它主要是为了取消无法“修复”的蛋白质的积累。
ERAD通过特约功能域包围反常未折叠的蛋白质,并在ER膜下部形成一个空腔,然后将此糖岩,用于“TLR标记的降解”。
这一通路是ER膜下部泡胞糖蛋白和环胞糖蛋白的通路,ERAD由众多因素参与,比如蛋白质甘油基化,ERAD与UBXN1,HRD1,SEL1L,XTP3B4等众多部分合作。
细胞内质网应激反应和疾病发生的关系及机制细胞内质网(ER)是细胞内最重要的蛋白质质量控制和代谢代谢器官之一,它的功能主要是合成、修饰、折叠、拼接、调节和运输蛋白质等。
正常情况下,细胞内质网可以保持相对稳定的状态,并协助细胞完成各种重要的生物学过程。
然而,在一些内外环境变化的刺激下,如氧化应激、营养不良、药物作用、病毒感染、突变和突变蛋白的表达等,会干扰细胞内质网的稳定性和功能,从而引发细胞内质网应激反应(ER stress)。
ER stress可以激活一系列信号通路,通过一系列不同的反应机制来抵抗应激,当反应失控时,细胞内质网无法分泌或维持正常的细胞内结构,导致一系列疾病的发生和进展。
ER stress与疾病的发生和进展密切相关。
例如,糖尿病、脑中风、心脏病、肿瘤、神经退行性疾病等许多疾病都与ER stress有关。
ER stress能够调节许多重要的信号通路,如NF-κB通路、JNK通路、AMPK通路、mTOR通路等,这些信号通路在许多疾病的发生和进展中发挥着重要作用。
例如,在糖尿病中,高剂量的葡萄糖刺激β细胞内ER stress的发生,导致胰岛素的分泌下降,甚至β细胞死亡。
在脑中风中,ER stress可以影响神经元的迁移和神经元的生存,从而影响神经元的功能。
在心脏病中,ER stress可以导致心肌细胞死亡和心脏功能减退。
在肿瘤中,ER stress可以促进肿瘤细胞的增殖和转移。
在神经退行性疾病中,ER stress可以导致神经元的死亡和脑功能障碍。
ER stress的分子机制主要与三条信号通路相关,分别是IRE1通路、PERK通路和ATF6通路。
IRE1通路是通过激活IRE1蛋白酶激酶域来激活下游信号通路,IRE1通路与调解细胞周期、调解细胞凋亡和激活NF-κB等相关。
PERK通路主要是通过激活PERK蛋白激酶来激活下游信号通路,PERK通路与抑制蛋白合成、细胞凋亡和调解NF-κB等相关。