細(xì)胞核膜的研究課件

核膜的研究報告人：郭永龍主要內(nèi)容1.核膜（nuclearmembrane）的簡介2.核膜（nuclearmembrane）的功能3.科學(xué)前沿核膜（nuclearmembrane）簡介核被膜由內(nèi)核膜（innernuclearmembrane）、外核膜（outernuclearmembrane）和核周隙（perinuclearspace）三部分構(gòu)成。核被膜上有核孔與細(xì)胞質(zhì)相通。核被膜的結(jié)構(gòu)組成◆外核膜（outernuclearmembrane），胞質(zhì)面附有核糖體，是特殊的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（ER）內(nèi)核膜（innernuclearmembrane），有特有的蛋白成分◆核纖層（nuclearlamina），內(nèi)核膜核質(zhì)面的一層纖維蛋白構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)◆核周間隙（perinuclearspace），與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相通核孔（nuclearpore），內(nèi)外膜融合的部位組成核膜的崩解與裝配新核膜來自舊核膜核被膜的去組裝是非隨機的，具有區(qū)域特異性◆核被膜的解體與重建的動態(tài)變化受細(xì)胞周期調(diào)控因子的調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)作用可能與核纖層蛋白、核孔復(fù)合體蛋白的磷酸化與去磷酸化修飾有關(guān)。核孔復(fù)合體（NPC）●結(jié)構(gòu)模型●核孔復(fù)合體成分的研究●核孔復(fù)合體的功能結(jié)構(gòu)模型Nuclearbasket胞質(zhì)環(huán)（cytoplasmicring），外環(huán)核質(zhì)環(huán)（nuclearring），內(nèi)環(huán)輻（spoke） 柱狀亞單位（columnsubunit） 腔內(nèi)亞單位（luminalsubunit） 環(huán)帶亞單位（annularsubunit）中央栓（centralplug）：transporter

gp210：結(jié)構(gòu)性跨膜蛋白介導(dǎo)核孔復(fù)合體與核被膜的連接，將核孔復(fù)合體錨定在“孔膜區(qū)”，為核孔復(fù)合體裝配提供一個起始位點在內(nèi)、外核膜融合形成核孔中起重要作用在核孔復(fù)合體的核質(zhì)交換功能活動中起作用

p62：功能性的核孔復(fù)合體蛋白

疏水性N端區(qū)：在核孔復(fù)合體功能活動中直接參與核質(zhì)交換C端區(qū)：可能通過與其它核孔復(fù)合體蛋白相互作用，將p62分子穩(wěn)定到核孔復(fù)合體上，為N端進行核質(zhì)交換活動提供支持。被動運輸（passivetransport）一般10nm的分子可以被動運輸?shù)姆绞阶杂沙鋈牒丝讖?fù)合體，有的則由于含有信號序列或者和其它的分子結(jié)合成大分子而不能自由出入核孔復(fù)合體。親核蛋白的入核親核蛋白的入核轉(zhuǎn)運機制親核蛋白（karyophilicprotein）是指在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)合成之后，需要或能夠進入細(xì)胞核內(nèi)發(fā)揮功能的一類蛋白質(zhì)。類型：進入核之后一直滯留在其中執(zhí)行功能；穿梭于核質(zhì)之間行駛功能。1982年R.Laskey發(fā)現(xiàn)核內(nèi)含量豐富的核質(zhì)蛋白的C端有一個信號序列，可引導(dǎo)蛋白質(zhì)進入細(xì)胞核，稱為核定位信號（nuclearlocalizationsignal，NLS）。親核蛋白的轉(zhuǎn)運步驟：結(jié)合（binding）（不需能量）轉(zhuǎn)移（translocation）（需能量）參與轉(zhuǎn)運的因子：Ran(GTP結(jié)合蛋白)、Ran核苷交換因子等RNA的出核轉(zhuǎn)錄的RNA需加工、修飾成為成熟的RNA分子后才能被轉(zhuǎn)運出核。RNA聚合酶I轉(zhuǎn)錄的rRNA分子：以RNP的形式離開細(xì)胞核；RNA聚合酶III轉(zhuǎn)錄的5srRNA與tRNA的核輸出由蛋白質(zhì)介導(dǎo)；RNA聚合酶II轉(zhuǎn)錄的hnRNA，在核內(nèi)進行5’端加帽和3’端附加多聚A序列以及剪接等加工過程，然后形成成熟的mRNA出核，5’端的m7GpppG“帽子”結(jié)構(gòu)對mRNA的出核轉(zhuǎn)運是必要的；細(xì)胞核中既有正調(diào)控信號保證mRNA的出核轉(zhuǎn)運，也有負(fù)調(diào)控信號防止mRNA的前體被錯誤地運輸，后者與剪接體有關(guān)。mRNA的出核轉(zhuǎn)運過程是有極性的，5’端-3’端。核輸出信號

(NuclearExportSignal，NES)：RNA分子的出核轉(zhuǎn)運需要蛋白分子的幫助，這些蛋白因子本身含有出核信號?？茖W(xué)前沿

多個實驗室通力合作繪制出首張核膜孔復(fù)合體樣圖科學(xué)前沿一個完美的小孔。研究人員十年研究終于繪制出一個由450個蛋白質(zhì)組成的巨大復(fù)合體圖，該復(fù)合體扮演著細(xì)胞核子看門人的角色。（圖片來源：《自然》雜志）科學(xué)前沿?fù)?jù)physorg網(wǎng)站2007年12月3日報道，與細(xì)胞膜綁在一起的核子中裝有非常重要的脫氧核糖核酸，因此細(xì)胞必須非常謹(jǐn)慎地控制這一重要區(qū)域的物質(zhì)進出。為了達(dá)到控制的目的，細(xì)胞使用了數(shù)百成個核膜孔作為進出這一空間的看門人，選擇性膜通道負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)和管理進出細(xì)胞脫氧核糖核酸的物質(zhì)，同時還控制著告訴細(xì)胞該做什么和如何做的信息。但是這些核膜孔的結(jié)構(gòu)均非常大和靈活，因此使用現(xiàn)有技術(shù)方法不可能詳細(xì)展現(xiàn)其結(jié)構(gòu)。而目前，《自然》雜志上刊登了兩篇具有里程碑意義的論文。美國洛克菲勒大學(xué)的科學(xué)家們首次完成了這一由450個蛋白質(zhì)組成的巨大孔的分子級圖，他們的研究發(fā)現(xiàn)使人類對核子的發(fā)展方式有了初步了解。這一核膜孔復(fù)合體結(jié)構(gòu)是三個實驗室九年通力合作的結(jié)晶。洛克菲勒大學(xué)的邁克爾.路特和布賴恩.查特與舊金山加州大學(xué)的安德烈.薩利是該項研究的主要參與者。路特負(fù)責(zé)生物化學(xué)方面的研究，而查特利用質(zhì)譜技術(shù)確定和描述蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)復(fù)合體，薩利則負(fù)責(zé)設(shè)計出計算法則，對所有實驗數(shù)據(jù)和數(shù)不勝數(shù)的結(jié)構(gòu)進行運算，尋找最合適的一個結(jié)構(gòu)。通過與一個由博士后、學(xué)生和技術(shù)員組成的研究小組進行合作，該研究小組對大量數(shù)據(jù)收集和分析后，繪制出了一張核膜孔復(fù)合體草圖?？茖W(xué)前沿 計算機從約兩萬個不同的核孔成分蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中進行挑選，發(fā)現(xiàn)了約一千個非常相似的結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)完全滿足實驗數(shù)據(jù)所提出的數(shù)千個限制條件：比如是哪些蛋白質(zhì)和這些蛋白質(zhì)在什么地方與這個核膜小孔連接起來。路特將此項研究描述為有點像一個縱橫交錯的拼字謎，慢慢地找到線索，然后把他們正確地拼接在一起。路特說他們的解決方案就是讓每個蛋白質(zhì)都找到他們各自的位置?？茖W(xué)家所取得的研究成果使他們有幸看到了真核狀態(tài)下細(xì)胞的初期發(fā)展過程。細(xì)胞可以組成各種更高級的組織，從人類到植物及真菌類都是如此。當(dāng)這些細(xì)胞形成一個核和其它特定的細(xì)胞器官后，他們從母體分離，這使得他們形成各種不同的細(xì)胞代謝類型。路特說，細(xì)胞代謝類型的劃分可能是由核膜和覆蓋在其上面的復(fù)合體決定的，這些復(fù)合體就“像是一只小手”抓住、定型和固定膜?？茖W(xué)前沿 路特和他的同事通過觀察核膜孔后稱，我們現(xiàn)在可以從這些初期結(jié)構(gòu)中直接找到復(fù)雜的核膜孔。他說，“我們認(rèn)為一旦細(xì)胞獲得這一復(fù)合體后，他們就會帶著它流動，開始復(fù)制這一復(fù)合體，并使其功能專門化”。在其它細(xì)胞膜中，這一復(fù)合體有多種明顯不同的類型，比如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基型復(fù)合體，他們可能在各種細(xì)胞中扮演著相似的角色：抓住膜，對膜進行改造，并帶著膜四處游蕩。 路特說，“細(xì)胞進化就是一個復(fù)制和分裂的過程”。路特和他的同事對核孔中的蛋白質(zhì)進行色碼時觀察到了有關(guān)這一過程的明顯證據(jù)。一種色碼方法發(fā)現(xiàn)了蛋白質(zhì)交互斑紋，就像車輪上的輪輻：每一個蛋白質(zhì)都有一個與其相當(dāng)相似的蛋白質(zhì)。另外一種色碼方法在核膜孔內(nèi)外環(huán)中發(fā)現(xiàn)了相同的蛋白質(zhì)樣式。路特說，這就是復(fù)制的證據(jù)。這表明復(fù)雜的核孔進化比以前所認(rèn)為的更加簡單易懂。他說，“許多種類型的蛋白質(zhì)其它僅僅只是相同的一個?！笨茖W(xué)前沿

研究小組所繪制復(fù)合體結(jié)構(gòu)圖的每一段均與電子顯微鏡拍攝圖像和其它方法所收集到的原始圖像相符。然而，盡管這一結(jié)構(gòu)圖非常詳細(xì)，但是它仍只是一幅草圖。路特說，“這一幅圖使我們能夠初窺核孔是如何發(fā)揮作用的，但是我們希望進行更多的研究。核孔是核子用來與細(xì)胞其它部分進行通訊的通信工具。假如你不了解這一點，你就不可能了解細(xì)胞工作的關(guān)鍵部分。假如你不了解這一點，你就不可能完整了解癌癥是如何起作用的或單個細(xì)胞是如何發(fā)展成人的，或一顆小麥粒是如何發(fā)展成整個農(nóng)作物的。你必須了解細(xì)胞這一機器，了解它的所有部件?！本拍旰?，路特、查特和薩利已經(jīng)非常接近于了解這一點。為幫助其它人了解這一點，他們幫助修建了由美國全國衛(wèi)生研究所資助的動態(tài)相互作用研究國家中心，路特為中心主任，負(fù)責(zé)指導(dǎo)其它科學(xué)家了解這一過程。有了中心的支持，研究人員希望只花費一年，而不是十年來最終解釋這一新分子之謎。科學(xué)前沿 RC02961B小鼠抗核膜糖蛋白210抗體（gp210）ELISA試劑盒科學(xué)前沿 ELISA是酶聯(lián)接免疫吸附劑測定（Enzyme-LinkedImmunosorbnentAssay）的簡稱。它是繼免疫熒光和放射免疫技術(shù)之后發(fā)展起來的一種免疫酶技術(shù)。此項技術(shù)自70年代初問世以來，發(fā)展十分迅速，目前已被廣泛用于生物學(xué)和醫(yī)學(xué)科學(xué)的許多領(lǐng)域?？茖W(xué)前沿原理

ELISA是以免疫學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)，將抗原、牽9體的特異性反應(yīng)與酶對底物的高效催化作用相結(jié)合起來的一種敏感性很高的