內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激和未折疊蛋白反應(yīng)

1. 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激

真核細(xì)胞的內(nèi)質(zhì)網(wǎng) (Endoplasmic Reticulum, ER) 是一個(gè)獨(dú)立的代謝腔室茵烈,是真核細(xì)胞內(nèi)蛋白合成壹店、脂質(zhì)生成和鈣離子貯存的主要場所榛了。ER 是分泌蛋白折疊、多種蛋白翻譯后修飾户辞、如糖基化和二硫鍵形成的重要位點(diǎn)僵闯。
在細(xì)胞當(dāng)中卧抗,ER負(fù)責(zé)將多肽鏈正確折疊和加工成有功能的蛋白質(zhì)。一些外源性或內(nèi)源性因素導(dǎo)致ER內(nèi)錯(cuò)誤折疊或未折疊蛋白質(zhì)累積鳖粟,ER的這種應(yīng)激狀態(tài)稱為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激(Endoplasmic reticulum stress, ERS)社裆。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激信號通路是一個(gè)高度保守、復(fù)雜的機(jī)制向图。早期的應(yīng)激反應(yīng)在維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)泳秀、應(yīng)對機(jī)體應(yīng)激等方面發(fā)揮著重要作用,但持續(xù)的過度應(yīng)激反應(yīng)會導(dǎo)致細(xì)胞凋亡或壞死榄攀。

2. 未折疊蛋白反應(yīng)

ER 的穩(wěn)態(tài)調(diào)控能夠保障正確折疊的蛋白進(jìn)行下一步的修飾嗜傅,而緩慢折疊或不折疊的蛋白會被保留在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中,并通過三條信號通路進(jìn)行內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相關(guān)蛋白降解 (Endoplasmic-reticulum-associated protein degradation, ERAD) 介導(dǎo)這一調(diào)控的信號通路稱為未折疊蛋白反應(yīng)(unfolded protein response, UPR)檩赢。未折疊蛋白反應(yīng)也就是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)通過細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)檢測內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)未折疊蛋白壓力的反饋控制系統(tǒng)磺陡,可以控制和消除內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的錯(cuò)誤折疊蛋白,從而保持內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)漠畜。

3. 未折疊反應(yīng)的通路
ER內(nèi)錯(cuò)誤折疊/未折疊蛋白質(zhì)累積 → ER腔內(nèi)分子伴侶GRP78/BiP異位(穩(wěn)態(tài)情況下GRP78/BiP像一個(gè)帽子緊緊地扣在ER膜上的跨膜蛋白上,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激時(shí)GRP78/BiP掉下來坞靶,跨膜蛋白沒了帽子(構(gòu)象改變)被激活) → 三種內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激感受器/跨膜蛋白(IRE1α憔狞、Perk、ATF6)發(fā)生磷酸化 → 級聯(lián)激活下游信號通路

Inositol-requiring transmembrane kinase/endonuclease-1, IRE1α彰阴、蛋白質(zhì)激酶R樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶 (protein kinase R-like ER kinase, Perk)瘾敢、活化轉(zhuǎn)錄因子6 (Activating Transcription Factor 6, ATF6)是三種內(nèi)質(zhì)網(wǎng)跨膜蛋白感受器,分別控制三種不同的未折疊蛋白反應(yīng)信號通路。在正常壓力下簇抵,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)的分子伴侶結(jié)合免疫球蛋白/葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白/葡萄糖庆杜。
  當(dāng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的錯(cuò)誤折疊蛋白超過正常水平時(shí),錯(cuò)誤蛋白掩蓋BiP/GRP78碟摆、蛋白質(zhì)激酶R樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶晃财、肌醇依賴激酶1和活化轉(zhuǎn)錄因子6三種跨膜蛋白被同源二聚化、磷酸化和裂解激活典蜕,然后激活未折疊蛋白反應(yīng)分支反應(yīng)以恢復(fù)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)断盛。當(dāng)ERS水平超過未折疊蛋白反應(yīng)控制時(shí),未折疊蛋白反應(yīng)無法繼續(xù)保持內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)愉舔。

  1. IRE1α-xbp1通路:

IRE1(inositol-requiring enzyme 1)是一種重要的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激感應(yīng)分子钢猛。在應(yīng)激狀態(tài)下,IRE1α首先發(fā)生磷酸化轩缤,并形成二聚體命迈。p-IRE1α接下來會催化一個(gè)重要的過程:使Xbp1 mRNA(unspliced XBP1 mRNA)發(fā)生剪切,形成一個(gè)功能活躍的轉(zhuǎn)錄因子Xbp1s(spliced XBP1 mRNA)火的。Xbp1s進(jìn)入細(xì)胞核后會啟動一系列基因轉(zhuǎn)錄(如脂質(zhì)合成壶愤、ERAD等),參與蛋白質(zhì)合成和折疊卫玖、血糖和脂肪代謝等多個(gè)方面的調(diào)控公你,從多個(gè)層次緩解內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激。

除此之外p-IRE1α可以通過RIDD過程促進(jìn)mRNA的降解假瞬,減緩新生多肽鏈合成陕靠,降低內(nèi)質(zhì)網(wǎng)壓力。(這個(gè)過程是不是很像學(xué)校(內(nèi)質(zhì)網(wǎng))喪心病狂的把幼兒園的小孩(mRNA)全滅了脱茉,來年肯定沒有新生(多肽鏈)入學(xué)了剪芥,學(xué)校可以專心收拾現(xiàn)有的學(xué)生了)

p-IRE1α還可以通過TRAF2催化JNK和Caspase-12介導(dǎo)的信號通路琴许,促進(jìn)細(xì)胞凋亡税肪。(這大概就是這所學(xué)校太差了糾正不過來了,為了避免社會混亂直接把學(xué)校炸了)

  1. Perk通路:

PERK(PKR-like endoplasmic reticulum kinase)是一種胞漿蛋白激酶榜田。Perk通路的激活方式類似IRE1α益兄,應(yīng)激狀態(tài)下Perk發(fā)生磷酸化,并形成二聚體箭券。磷酸化的Perk可以磷酸化下游的eIF2α净捅,從而抑制mRNA的翻譯,并增加ATF4(activating transcription factor 4)等轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)辩块。ATF4功能與Xbp1s相似蛔六,參與蛋白質(zhì)合成和折疊荆永、氧化應(yīng)激等多個(gè)方面的調(diào)控。此外国章,磷酸化的eIF2α還可以促進(jìn)ATF4的表達(dá)具钥,形成正反饋調(diào)節(jié)。

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激過于嚴(yán)重ATF4會啟動chop的轉(zhuǎn)錄液兽,chop啟動促凋亡程序促進(jìn)細(xì)胞凋亡骂删。

  1. ATF6通路:

ATF6(activating transcription factor 6)是一種轉(zhuǎn)錄因子。在應(yīng)激狀態(tài)下抵碟,ATF6與GRP78/BiP分離桃漾,并從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的膜蛋白中釋放,隨后進(jìn)入高爾基體被蛋白酶裂解拟逮,生成轉(zhuǎn)錄因子ATF6p50撬统。通過到細(xì)胞核后促進(jìn)轉(zhuǎn)錄啟動子活性,參與調(diào)節(jié)蛋白合成和分泌敦迄、凋亡和炎癥等方面的功能恋追。


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