未折疊蛋白反應(yīng)

1、未折疊蛋白反應(yīng)：從應(yīng)激通路到穩(wěn)定調(diào)整Peter Walter and David Ron細(xì)胞分泌或呈現(xiàn)在起表面的大多蛋白質(zhì)進(jìn)入它們折疊組裝的場(chǎng)所內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，只有合適的組裝蛋白質(zhì)才能從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)進(jìn)入細(xì)胞表面。細(xì)胞會(huì)依據(jù)需要來(lái)調(diào)整內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)部蛋白質(zhì)組裝力量，從而確保蛋白質(zhì)折疊的精確性。分泌蛋白或膜蛋白在它們被分派到內(nèi)膜系統(tǒng)其他細(xì)胞器、分泌到細(xì)胞表面、或釋放到胞外之前都在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)折疊、成熟。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)通過(guò)激活包內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)來(lái)反應(yīng)腔內(nèi)未折疊蛋白的壓力，這統(tǒng)稱為未折疊蛋白反應(yīng)（UPR）。而且，至少三種明顯不同的UPR通路來(lái)調(diào)整各種不同基因的表達(dá)使內(nèi)質(zhì)網(wǎng)保持穩(wěn)態(tài)或當(dāng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激得不到消退時(shí)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。最近爭(zhēng)辯進(jìn)展給UP

2、R的簡(jiǎn)單機(jī)制及其在各種疾病中扮演的角色帶來(lái)了一線光明。分泌蛋白或膜蛋白在它們被分派到內(nèi)膜系統(tǒng)其他細(xì)胞器、分泌到細(xì)胞表面、或釋放到胞外之前都在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)折疊、成熟。UPR，一種保守系統(tǒng)發(fā)生信號(hào)路徑，是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的檢測(cè)器，檢測(cè)折疊力量的不足并，感知錯(cuò)誤折疊的脅迫，從而依據(jù)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)狀態(tài)來(lái)溝通信息來(lái)調(diào)控振和基因表達(dá)。UPR的激活是通過(guò)對(duì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜表達(dá)的調(diào)整，用新合成的蛋白質(zhì)折疊基質(zhì)填充來(lái)滿足需要。這種長(zhǎng)期大范圍轉(zhuǎn)錄調(diào)控伴隨著進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白質(zhì)流量瞬間削減。這樣UPR建立并維持的穩(wěn)態(tài)的很多其他循環(huán)的一個(gè)范例。簡(jiǎn)單的細(xì)胞器支配發(fā)生元件的分子水平上得到闡明時(shí)，細(xì)胞生物學(xué) 進(jìn)展才能完善體現(xiàn)。UPR就是其中一個(gè)例子，他

3、具體表述的分子機(jī)制說(shuō)明白一個(gè)真核細(xì)胞調(diào)控器內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的力量。令人感到意外的是，由于這些機(jī)制的激增，關(guān)于UPR是如何與細(xì)胞生理雜亂的各方面協(xié)調(diào)并維持穩(wěn)態(tài)的，這方面的發(fā)覺(jué)的大門被打開(kāi)了。事實(shí)上，真核細(xì)胞全部用來(lái)與環(huán)境驚醒信息溝通的蛋白都在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)組裝。它們傳出傳入的信息打算了器官的健康，比如傳遞細(xì)胞分裂、成熟、分化或死亡的信號(hào)。一個(gè)閾值來(lái)保證各部分組裝的精確性，離開(kāi)了這些質(zhì)量把握集體就會(huì)陷入混亂局面。ER的基本功能就是運(yùn)用對(duì)蛋白質(zhì)的質(zhì)量把握，使得只有經(jīng)過(guò)正確折疊的蛋白質(zhì)才能裝入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)囊泡被運(yùn)網(wǎng)細(xì)胞表面。錯(cuò)誤折疊蛋白滯留在ER內(nèi)部，被排到細(xì)胞液后被蛋白酶體降解，這個(gè)過(guò)程成為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相關(guān)蛋白降解（ERAD）。

4、ERAD在不能引起UPR的細(xì)胞中是必需的，這也體現(xiàn)了多臺(tái)不能回到他原來(lái)的狀態(tài)的重要性。UPR的延長(zhǎng)意味著ER應(yīng)激沒(méi)有得到緩和，穩(wěn)態(tài)沒(méi)有得到恢復(fù)，這關(guān)聯(lián)細(xì)胞的生死。同時(shí)也說(shuō)明，保證凋亡可能涉及防止機(jī)體退化，劣種細(xì)胞缺乏保證精確的信號(hào)組分。生死選擇基于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激能否得到準(zhǔn)時(shí)緩和，這也很好的解釋了UPR在各種人類疾病中重要角色。假如細(xì)胞穩(wěn)態(tài)失衡，殺死細(xì)胞對(duì)整體有利，UPR會(huì)是促使細(xì)胞凋亡的執(zhí)行者，或是防治壞死細(xì)胞損害機(jī)體的衛(wèi)兵。蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊造成的疾病種類有：視網(wǎng)膜炎，（一種視網(wǎng)膜發(fā)育過(guò)程中突變的視紫紅質(zhì)折疊導(dǎo)致的視網(wǎng)膜惡化的遺傳病，另外一個(gè)例子是二型糖尿病，胰島B細(xì)胞由于胰島素產(chǎn)量過(guò)度要求而妥協(xié)。

5、其次大類型涉及病毒感染，利用UPR來(lái)增加內(nèi)質(zhì)網(wǎng)組裝力量來(lái)滿足病毒的復(fù)制。相像的，有一種類型的癌癥，尤其是分泌細(xì)胞的癌變，如多發(fā)性骨髓瘤利用UPR的細(xì)胞愛(ài)護(hù)功能來(lái)滿足自身增殖的需要。基于UPR活性結(jié)果分歧是否存在一個(gè)操作來(lái)治療性的干預(yù)UPR還不清楚。所以進(jìn)展UPR的信號(hào)傳導(dǎo)分子機(jī)制的精確理解，并且研制有選擇的調(diào)整通路步驟顯得尤為重要。三種UPR信號(hào)傳導(dǎo)器UPR主要的三種通路已被證明。全部通路格子新號(hào)傳到通路平行進(jìn)行。各通路依據(jù)一組內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)道蛋白來(lái)命名：IRE1(抑制物阻抗性酯酶)、PERK(雙鍵RNA依靠的蛋白激酶樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶)、ATF6(活性轉(zhuǎn)錄因子6)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上三種起信號(hào)轉(zhuǎn)傳導(dǎo)作用

6、的跨膜蛋白。IRE1通路存在低等生物中最為保守的通路。伴隨進(jìn)化多細(xì)胞生物中才有了PERK和ATF6通路。不同的細(xì)胞類型中UPR有不同的體現(xiàn)。而且多重多樣的基因編碼ATF6家族蛋白，不如動(dòng)物細(xì)胞中兩類IRE1同源，示意細(xì)胞類型的分化照舊不得解。無(wú)論那種通路的激活都會(huì)導(dǎo)致b-ZIP 轉(zhuǎn)錄因子的產(chǎn)生，單獨(dú)作用或相互合作來(lái)激活靶基因。ATF6是最初被合成的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜跨膜蛋白，是能夠大量?jī)?nèi)質(zhì)網(wǎng)域的轉(zhuǎn)錄因子。未折疊蛋白一旦累積，ATF6就被裝入運(yùn)輸囊泡，被運(yùn)往高爾基體。在高爾基體ATF6被兩個(gè)蛋白酶S1P和S2P水解，自由的N末端進(jìn)入細(xì)胞核并激活UPR靶基因。ATF6靶基因重要內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)蛋白和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)折疊有關(guān)

7、。例如，Bip(熱休克蛋白家族的一員)。蛋白質(zhì)二硫鍵異構(gòu)酶和葡萄糖調(diào)整蛋白94（GRP94;Hso90家族的一員）。固醇調(diào)整元件結(jié)合蛋白是哺乳動(dòng)物把握固醇生物合成的轉(zhuǎn)錄因子ATF6用和SREP相同的酶。然而，SREP在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)部調(diào)控機(jī)制很好理解，ATF6如何應(yīng)答ER應(yīng)激的機(jī)制就鮮為人知了。它的ER腔內(nèi)沒(méi)有顯示與其他蛋白的同源性。ATF6和BIP有關(guān)聯(lián)，BIP在ER應(yīng)激中的作用有助于UPR的激活。ATF6在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)包含分子二硫鍵的連接,ER內(nèi)環(huán)境氧化還原感受器的作用。UPR的其次個(gè)信號(hào)通路是由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)跨膜蛋白PERK介導(dǎo)的。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激時(shí)，PERK形成同源二聚體并且自身磷酸化，一般翻譯起始因子的a

8、亞基eIF2a,間接抑制eIF2a，并抑制mRNA的翻譯。從而，eIF2被限制，一些包含開(kāi)放5端的開(kāi)放閱讀框mRNA卻被翻譯。其中就有編碼ATF4的。兩個(gè)重要靶基因 ATF4驅(qū)動(dòng)的是CHOP和GADD34.CHOP是一個(gè)把握編碼誘導(dǎo)凋亡基因的轉(zhuǎn)錄因子。UPR的PERK通路試試強(qiáng)有力的愛(ài)護(hù)性信號(hào)通路又能誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。此二元物極可能在eIF2 a磷酸化水平常表達(dá)，對(duì)其進(jìn)行磷酸化處理的結(jié)果就是例證。GADD34編碼一個(gè)PERK誘導(dǎo)元件磷酸化蛋白PPIC抵制PERK通過(guò)去磷酸化選擇性的抑制GADD34-PP1C簡(jiǎn)單化，通過(guò)小分子對(duì)GADD34的刪除來(lái)愛(ài)護(hù)細(xì)胞應(yīng)對(duì)ERS通過(guò)延長(zhǎng)低水平磷酸化。假如GADD

9、34受到危害基本被刪除，這全都命結(jié)果有磷酸化造成，可見(jiàn)穩(wěn)定的重要性。UPR 的第三條通路因存在于酵母中而得名，是爭(zhēng)辯的最為清楚的一個(gè)通路。IRE1是生物功能跨膜蛋白，具有核酸酶活性，它用獨(dú)特機(jī)制拼接mRNA,傳遞UPR 信號(hào)。隨著之后內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的寡聚化造成構(gòu)想的轉(zhuǎn)變，IRE1在兩個(gè)特殊位點(diǎn)切除一段基因來(lái)編碼相應(yīng)的UPR轉(zhuǎn)錄因子，稱為XBP1(X-BOX結(jié)合蛋白1)。剩余的外顯子被連接在一起（存在于酵母中的RNA連接酶，一種或多種未見(jiàn)于哺乳動(dòng)物細(xì)胞中的酶）轉(zhuǎn)為一個(gè)拼接好的mRNA,可用于有活性的轉(zhuǎn)錄因子（XBP1s有標(biāo)記物提示它是拼接后的RNA產(chǎn)物)酵母中，IRE1幫忙UPR基因的表達(dá)，然而在動(dòng)

10、物細(xì)胞中，誘導(dǎo)UPR轉(zhuǎn)錄因子間有冗余。盡管如此，XBP1S在知道脂類生物合成酶方面的扮演著重要角色。對(duì)IRE1激活的分子機(jī)制的深化爭(zhēng)辯結(jié)構(gòu)和生物物理試驗(yàn)供應(yīng)了IRE1激活的地具體視圖。RNA核酸酶激活過(guò)程：從無(wú)活性單體組裝成緊密連接的二聚體進(jìn)一步折疊成高度有序的低聚體。在激活過(guò)程中IRE1自身磷酸化，IRE1單體間 頭對(duì)頭相互作用，這樣中符合有助于激活反相磷酸化，但是二聚體RNA核酸酶位點(diǎn)不組裝狀態(tài)。IRE1單體反響磷酸化為寡聚體可能仍在連續(xù)。IRE1激活新歡的磷酸化作用及其他蛋白激酶，增進(jìn)核酸酶與其激酶位點(diǎn)的結(jié)合。然而，IRE1的磷酸化狀態(tài)可能會(huì)以其他方式轉(zhuǎn)變活性。IRE1低聚物結(jié)構(gòu)部分磷酸

11、鹽形式穩(wěn)定鹽橋連接單體，表明磷酸化在IRE1激活中很重要。PERK及其他激酶通常傳遞信號(hào)不通過(guò)磷酸化反應(yīng)，IRE1的激酶活性可能被完全繞過(guò)去。酵母中，沒(méi)有IRE1蛋白激酶活性的突變體，在未折疊蛋白反應(yīng)累積時(shí)，保持寡聚體狀態(tài)仍能夠拼接RNA并介導(dǎo)mRNA拼接，雖然程度有些減弱。令人驚異的是,這些突變體在關(guān)閉的延遲剪接反應(yīng)后應(yīng)對(duì)ER應(yīng)激。未能正確地滅活I(lǐng)RE1不當(dāng)延長(zhǎng)UPR信號(hào),降低細(xì)胞UPR引起的條件下生存。因此,自身磷酸化是一個(gè)關(guān)鍵的特性UPR自我平衡的反饋循環(huán)。早些添加磷酸鹽有助于穩(wěn)定IRE1寡聚物形式和為進(jìn)一步激活配體開(kāi)放結(jié)合位點(diǎn)。磷酸鹽晚些 加入的可能使低聚物受到破壞,或許只是簡(jiǎn)潔在低聚

12、物之間建立電荷斥力或是由于其他因素供應(yīng)結(jié)合位點(diǎn)掛念低聚物的解體。這種機(jī)制可能促進(jìn)，向磷酸化的IRE1之間的嵌入到激活的低聚物和過(guò)度磷酸化而解體，這兩者的之間的一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡。有越來(lái)越多的證據(jù)表明使IRE1激活的閾值綜合可以通過(guò)各種方式調(diào)解。例如,結(jié)合到IRE1的激酶位點(diǎn)上的小分子可以被不同的催化劑抑制或激活。這些化合物的綁定被認(rèn)為保守的蛋白激酶:在兩個(gè)構(gòu)想狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換“aC-helix”和“aC-helix。“在第一個(gè)構(gòu)象,IRE1傾向于二聚體化并被激活其次種構(gòu)想中傾向于抑制激活的。因此IRE1的激酶域作為一個(gè)包含有配體的構(gòu)象模塊,可以調(diào)整激活閾值。這為IRE1供應(yīng)了一種由核苷酸調(diào)整的方法(或

13、者其他涉及核苷酸結(jié)合域的代謝分子)。通過(guò)寡聚化和激活反應(yīng)的調(diào)整在酵母IRE1在低聚物界面上有其次配體結(jié)合位點(diǎn),到目前為止,只見(jiàn)于體外。IRE1與底物的相互作用目前的爭(zhēng)辯把留意力放在由IRE1靶向XBP1Mrna的作用機(jī)制。在芽殖酵母中，HAC1mRNA(酵母中的XBP1同源物)在其必需的且能足夠集中激活的IRE1的3非翻譯區(qū)包含一個(gè)目標(biāo)信號(hào)。相反，在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中，XBP1u相比之下,哺乳動(dòng)物的XBP1u,是由未經(jīng)剪切的 XBP1mRNA翻譯過(guò)來(lái)的蛋白質(zhì)，在c端包含有疏水多肽段， 可以作為將XBP1u-轉(zhuǎn)化多核糖體帶到膜表面的信號(hào)序列。植物細(xì)胞中的bZIP60是 XBP1的同源物，也是尤為間接

14、的mRNA翻譯而來(lái)，且 靶向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜成為其內(nèi)嵌蛋白膜。這兩種狀況下,拼接轉(zhuǎn)變的是開(kāi)放閱讀框疏水的目標(biāo)序列沒(méi)有被翻譯,致使產(chǎn)生可溶性的轉(zhuǎn)錄因子。因此,bZIP60和ATF6之間存在好玩的相像之處都是mRNA拼接或蛋白質(zhì)水解使得內(nèi)質(zhì)網(wǎng)駐留蛋白感應(yīng)到并引發(fā)UPR反應(yīng)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)錄因子。酵母IRE1的細(xì)胞質(zhì)激酶/核糖核酸酶域表現(xiàn)出很大活性，動(dòng)力學(xué)角度說(shuō)明兩個(gè)或更多IRE1分子只有組裝才能表現(xiàn)完全的酶活性。熒光標(biāo)記IRE1融合蛋白的寡聚化在光學(xué)顯微鏡下是可見(jiàn)的，當(dāng)UPR被激活動(dòng)態(tài)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的離散點(diǎn)集聚直到允許熒光團(tuán)之間熒光能量傳遞的接近程度。一個(gè)基于活性的寡聚體的IRE1蛋白質(zhì)作用面的晶體結(jié)構(gòu)模型，當(dāng)IR

15、E1二聚體堆疊在一個(gè)低聚物時(shí)形成，并穩(wěn)固核糖核酸酶活性部位,供應(yīng)一個(gè)直觀的說(shuō)明白聚合反應(yīng)和酶的激活可能是耦合的。由于它的互作特性,IRE1核糖核酸酶激活性會(huì)突然達(dá)到臨界閾值濃度， IRE1的胞質(zhì)模塊,有一種類似開(kāi)關(guān)屬性。在細(xì)胞內(nèi),很多IRE1模塊產(chǎn)生的信號(hào)，這樣的二進(jìn)制輸出會(huì)累積成能體現(xiàn)輸出信號(hào)的強(qiáng)度的反應(yīng)這對(duì)穩(wěn)態(tài)的維持是格外有用的。只要將內(nèi)質(zhì)網(wǎng)多個(gè)位置上的信號(hào)進(jìn)行集成，這種綜合信號(hào)就會(huì)發(fā)生，可以隨時(shí)有效的清點(diǎn)激活的IRE1集群的個(gè)數(shù)。UPR激活過(guò)程中未折疊蛋白感受和選擇模塊為了感受內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)未折疊蛋白，UPR信號(hào)蛋白肯定和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔感應(yīng)域相互作用。然而全部蛋白都以未折疊狀態(tài)進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。所以，I

16、RE1、PERK和ATF6被激活的閾值肯定要協(xié)調(diào)。早期爭(zhēng)辯表明，IRE1和PERK都以單體的非激活形式與BIP結(jié)合，未折疊蛋白競(jìng)爭(zhēng)性與BIP結(jié)合，BIP 更傾向于與腔域分別，使IRE1和PERK自發(fā)低聚化。然而隨后對(duì)酵母的爭(zhēng)辯顯示，不能結(jié)合Bip的突變體去可以有效激活UPR，意味著IRE1可以不依靠Bip而獨(dú)立發(fā)揮調(diào)控作用。另有模型表明，IRE1以激活配體的形式見(jiàn)解和未折疊蛋白結(jié)合。包含為了平衡而留有凹槽的酵母IRE1腔域支持直接結(jié)合的模型。IRE1結(jié)合未折疊蛋白擴(kuò)大縮氨酸引發(fā)IRE1腔域的低聚化，最近的這一證據(jù)更好地支持了間接作用的觀點(diǎn)。哺乳動(dòng)物的IRE1腔 域以一種閉合結(jié)合凹槽，其晶體結(jié)構(gòu)

17、說(shuō)明凹槽的開(kāi)閉引發(fā)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，從而引起IRE1的激活。不是供應(yīng)UPR激活開(kāi)關(guān)，IRE1腔域與Bip的相互作用可能扮演著作為單體間的緩沖這一微妙的角色。因此，穩(wěn)定在一個(gè)適當(dāng)水平使IRE1單體集中直到能夠被未折疊蛋白配體的結(jié)合，盡管未折疊蛋白識(shí)別通常被認(rèn)為是UPR的激活的，第一個(gè)模塊越來(lái)越多證據(jù)說(shuō)明腔域并不能把握IRE1的激活。驚異的是，在脂類的合成過(guò)程中將腔域刪除或用亮氨酸拉鏈替換后，IRE1仍可被誘導(dǎo)，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜環(huán)境一旦紊亂，人造二聚體可為IRE1的二聚體化供應(yīng)基板。相像的，假如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中只有少數(shù)幾個(gè)氨基酸的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)尾部錨定蛋白，ATF6（而不是IRE1）選擇性的被激活。區(qū)分于未折疊蛋白引起的UP

18、R,由激活元件引起的轉(zhuǎn)錄很穩(wěn)定，這也強(qiáng)化了個(gè)別UPR分支更好的激活轉(zhuǎn)變反應(yīng)這一概念。另一個(gè)例子是，在B細(xì)胞分化為漿細(xì)胞的過(guò)程中。IRE1信號(hào)傳遞可能并不依靠與ER腔對(duì)未折疊蛋白的感應(yīng)。由于漿細(xì)胞要分泌大量免疫物質(zhì)，ER的作用被放大，因此這個(gè)進(jìn)展的趨向?qū)BP1s的表達(dá)使很必需的。意外的是，UPR感應(yīng)早與可測(cè)量的免疫蛋白的表達(dá)，表明這種狀況下，IRE1的激活可能被一種開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)而不是分泌通路的ER超負(fù)荷。的確，突變B細(xì)胞不產(chǎn)生免疫蛋白除非誘導(dǎo)IRE1來(lái)應(yīng)對(duì)分化信號(hào)，這個(gè)例子中，UOR作為一個(gè)模型，細(xì)胞有刀開(kāi)關(guān)可能并不是起源于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔，相反，傳統(tǒng)的激活模塊，ER內(nèi)狀態(tài)反應(yīng)。非傳統(tǒng)的UPR調(diào)整由IRE

19、1介導(dǎo)的對(duì) XBP1mRNAis拼接格外特殊。在出芽酵母中同源物HAC1 mRNA的是唯一可識(shí)別IRE1的底物,在動(dòng)物細(xì)胞中除了XBP1mRNA在沒(méi)有其他mRNA可以依靠IRE1進(jìn)行拼接。極為特殊的mRNA與IRE1接觸方式與可以把RNA切割成多樣形式的并行模式截然不同。叫做RIDD(調(diào)整依靠IRE1的衰減)的通路，在動(dòng)物細(xì)胞中派往ER的mRNA降解，可能起到限制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白流量的作用，延長(zhǎng)的UPR感應(yīng)后未折疊蛋白進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔。人們通常認(rèn)為，mRNA首先在XBP1mRNA中愛(ài)護(hù)較好的拼接位點(diǎn)上被核苷酸酶切割，而不是呈現(xiàn)一個(gè)可識(shí)別的共有序列，因此極可能退化。自由的末端的產(chǎn)生為細(xì)胞質(zhì)分泌物的被外切核

20、酸酶的降解。通過(guò)去偶聯(lián)小分子 XBP1mRNA來(lái)自于RIDD的拼接，提出了一個(gè)可能那就是，IRE1如何在混雜和明確的模塊切割間轉(zhuǎn)換。有一種可能性是，本質(zhì)上IRE1有兩種不同的狀態(tài)，而被束縛它的激酶域和配體掌控。另外一種假設(shè)是，IRE1的混合模塊更簡(jiǎn)潔的反映了RNA酶激活的等級(jí)，即潛在的ER應(yīng)激的強(qiáng)度及持續(xù)時(shí)間的反應(yīng)，估量是有高度有序組裝的二聚體介導(dǎo)的，多重的結(jié)合位點(diǎn)來(lái)滿足提高活性的要求。RIDD和轉(zhuǎn)化抑制應(yīng)對(duì)由PERK誘導(dǎo)eIF2a磷酸化而發(fā)生的RIDD和翻譯抑制在削減進(jìn)入ER的蛋白流量方面有相像的結(jié)果。這兩者都是受到精確調(diào)控的，由于過(guò)度的激活對(duì)細(xì)胞的生存是不利的。削減蛋白質(zhì)進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的負(fù)荷必

21、需與維持足夠的蛋白折疊需要和其他在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)組裝必要蛋白質(zhì)保持平衡。的確, 假如我們考慮到這兩個(gè)元件都預(yù)備發(fā)揮局部防止:RIDD目標(biāo)被集群的IRE1激活,而磷酸化可能目標(biāo)是被PERK激活的eIF2a分子。RIDD與 eIF2a磷酸化之間的相像之處可能更多。我們推想,在正常細(xì)胞生長(zhǎng)條件,ER內(nèi)折疊的力量和需求的微小的波動(dòng)可能被限制在確定的范圍內(nèi)而不是影響整個(gè)細(xì)胞器, PERK和RIDD的局部激活可能在允許空間內(nèi)的穩(wěn)態(tài)調(diào)整。這與受三條通路影響綜合細(xì)胞內(nèi)各種信號(hào)而激活轉(zhuǎn)錄程序的全局把握形成對(duì)比。總的來(lái)說(shuō)，基因表達(dá)的轉(zhuǎn)變?cè)斐伤麄兊男袆?dòng)反過(guò)來(lái)又影響細(xì)胞。持續(xù)的ER應(yīng)激的后果做出是否凋亡的選擇時(shí)，對(duì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)UP

22、R細(xì)胞整體范圍內(nèi)信號(hào)的整合尤為重要。是否存在單一或多個(gè)機(jī)制在ERS時(shí)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡還不清楚。較為引起關(guān)注的說(shuō)法是，三個(gè)UPR通路供應(yīng)相反的信號(hào)，而ERS為得到緩和時(shí)，較為準(zhǔn)時(shí)的感應(yīng)轉(zhuǎn)變愛(ài)護(hù)性的存活還是凋亡之間的平衡。例如，當(dāng)ERS連續(xù)時(shí)IRE1信號(hào)變得很微弱，同樣的，PERK通過(guò)誘導(dǎo)GADD34的表達(dá)來(lái)弱化自身的作用。這樣兩個(gè)通路都包含自帶的定時(shí)器極可能有助于生存和凋亡的選擇。由于UPR的組成部分：IRE1 、XBP1、PERK和ATF6他們自身又受到UPR轉(zhuǎn)錄調(diào)控，調(diào)控機(jī)制的簡(jiǎn)單性和解密其機(jī)制的挑戰(zhàn)性更加增加。而且，細(xì)胞凋亡是慢性ERS的唯一可能結(jié)果。對(duì)大量分泌膠原蛋白的軟骨細(xì)胞的爭(zhēng)辯，顯示從

23、分泌細(xì)胞去分化可能對(duì)應(yīng)對(duì)適應(yīng)ERS很重要。這說(shuō)明慢性ERS 致病特征可能不只在細(xì)胞凋亡水平更有可能在轉(zhuǎn)變細(xì)胞功能時(shí)表現(xiàn)出來(lái)。結(jié)論在ER中的蛋白質(zhì)折疊過(guò)程中，UPR扮演者愛(ài)護(hù)細(xì)胞抵制損害的角色。各種機(jī)制共同起作用，細(xì)胞要當(dāng)心的平衡各方面的作用，使細(xì)胞免受蛋白毒性同時(shí)供應(yīng)足夠的蛋白合成來(lái)維持健康。盡管在該領(lǐng)域已經(jīng)取得了巨大進(jìn)展，很多基本原理還不得而解，UPR在人類疾病中的潛在影響使得以治療性干預(yù)為目標(biāo)的UPR信號(hào)的闡明大有期望。圖.2.(從A到C) UPR的三個(gè)通路。三個(gè)信號(hào)傳導(dǎo)感受器家族（ATF6，PERK和IRE1）感受ER腔的蛋白質(zhì)折疊狀況并傳遞信息，致使bZIP轉(zhuǎn)錄調(diào)整器進(jìn)入細(xì)胞核驅(qū)動(dòng)UP

24、R靶基因的轉(zhuǎn)錄。每個(gè)通路都利用不同的信號(hào)傳導(dǎo)機(jī)制：ATF6調(diào)整蛋白質(zhì)水解，PERK翻譯水平把握，而IRE1通過(guò)格外規(guī)的mRNA拼接。除轉(zhuǎn)錄應(yīng)答增加ER折疊力量外PERK 和IRE1都分別通過(guò)下調(diào)翻譯和削減ER范圍內(nèi)的mRNA來(lái)削減蛋白折疊路徑。 圖.1.UPR信號(hào)網(wǎng)絡(luò)中心元件的簡(jiǎn)潔線路圖。ERS激活應(yīng)激感受器ATF6，IRE1和PERK，呈現(xiàn)了UPR三個(gè)分支。對(duì)每個(gè)感受器的激活都會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的轉(zhuǎn)錄因子（ATF6N,XBP1，和ATF4）來(lái)增加ER內(nèi)蛋白折疊的力量。IRE1(通過(guò)RIDD)和PERK(通過(guò)eIF2的磷酸化)都會(huì)降低進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白流量。兩者作用的結(jié)果都是應(yīng)對(duì)ERS的反饋循環(huán)。假如細(xì)

25、胞不能回復(fù)穩(wěn)態(tài)而是延長(zhǎng)ERS（被計(jì)時(shí)器記錄）細(xì)胞就會(huì)凋亡。 圖.2.(從A到C) UPR的三個(gè)通路。三個(gè)信號(hào)傳導(dǎo)感受器家族（ATF6，PERK和IRE1）感受ER腔的蛋白質(zhì)折疊狀況并傳遞信息，致使bZIP轉(zhuǎn)錄調(diào)整器進(jìn)入細(xì)胞核驅(qū)動(dòng)UPR靶基因的轉(zhuǎn)錄。每個(gè)通路都利用不同的信號(hào)傳導(dǎo)機(jī)制：ATF6調(diào)整蛋白質(zhì)水解，PERK翻譯水平把握，而IRE1通過(guò)格外規(guī)的mRNA拼接。除轉(zhuǎn)錄應(yīng)答增加ER折疊力量外PERK 和IRE1都分別通過(guò)下調(diào)翻譯和削減ER范圍內(nèi)的mRNA來(lái)削減蛋白折疊路徑。 圖.3.IRE1激活的猜測(cè)模型。圖中描述了多個(gè)IRE1細(xì)胞腔內(nèi)質(zhì)網(wǎng)感應(yīng)壓力區(qū)域(A)的多個(gè)結(jié)構(gòu)和IRE1胞質(zhì)激酶以及核糖核

26、酸酶域(C),對(duì)應(yīng)由IRE1可能被內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)腔積累的未折疊蛋白質(zhì)激活一個(gè)假設(shè)序列(B)。IRE1原體(步驟1)參與細(xì)胞膜的平面的構(gòu)建。 ER腔域可能形成一個(gè)封閉的二聚物，位于一個(gè)封閉的多肽槽,因此阻擋進(jìn)一步寡聚化 (40)。針對(duì)蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊(步驟2),腔內(nèi)區(qū)域?qū)⒅匦屡帕性试S開(kāi)放蛋白質(zhì)綁定(綁定的多肽槽用紅色標(biāo)出),進(jìn)一步寡聚化(38),導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜胞質(zhì)側(cè)接觸的激酶/mRNA酶域的相互反應(yīng)。這樣的反應(yīng)非磷酸化晶體人類的IRE1也被觀看到，并且可能對(duì)應(yīng)于自磷酸化復(fù)合物復(fù)合體(25)。在轉(zhuǎn)自我磷酸化后,IRE1形成連續(xù)的二聚體(步驟3)(24),堆砌成低聚物(步驟4)(23)。固定的IRE1激酶域(

27、黃線所示)包含一個(gè)綁定Mg-二磷酸腺苷簡(jiǎn)單物(23或激酶抑制劑(24)用綠色顯示。mRNA酶的活性部位位于兩個(gè)mRNA酶單體之間的間隙(用紫色顯示，組氨酸催化劑用紅色所示)在IRE1背靠背再組裝成二聚物和低聚物（A）中結(jié)構(gòu)所示2HZ6和2BE1;(C)中顯示3P23、2RIO和3FBV.(D)激活的，低聚物的IRE1可在熒光顯微鏡中成為可見(jiàn)的的離散焦點(diǎn)在酵母(釀酒酵母)和哺乳動(dòng)物細(xì)胞(HEK293)。主要未解決的問(wèn)題1、 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)未折疊和錯(cuò)誤折疊蛋白的毒性基礎(chǔ)是什么？2、 我們?cè)趺床拍芏x和試驗(yàn)性的測(cè)量?jī)?nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)未折疊蛋白的壓力？ER分子伴侶如何與非折疊蛋白相互作用的？3、 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上激活的IR

28、E1 和PERK的超微結(jié)構(gòu)是什么？這些信號(hào)平臺(tái)的其他部分都有什么？4、 IRE1激酶域 除了它本身外有沒(méi)有其他效應(yīng)器？5、 ATF6如何被激活的?6、 我們?cè)趺床拍苁筓PR三個(gè)通路中的靶基因分布合理化？朝著特地化方向的進(jìn)化趨勢(shì)是什么？7、 RIDD和PERK介導(dǎo)的反應(yīng)水平的調(diào)控受空間的限制嗎？8、 什么機(jī)制可以具體的區(qū)分IRE1介導(dǎo)的RNA 拼接和RIDD?9、 有沒(méi)有一個(gè)治療窗口可以通過(guò)對(duì)UPR的操作來(lái)治療人類疾?。?0、 IRE1, PERK, and ATF6是如何感知內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的反常的？參考文獻(xiàn)及注釋：1. D. Ron, P. Walter, Nat. Rev. Mol. Cell B

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