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核孔复合体参与拟南芥过氧化氢介导的抗病原菌机制的功能研究

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核孔复合体参与拟南芥过氧化氢介导的抗病原菌机制的功能研究

作者：张瑞含合肥工业大学

学位级别：硕士

病原菌的感染是导致农作物生减产的生物胁迫之一,我国作为农业大国,解析病原菌和植物之间相互作用机制会对我国的农业生产具有很大意义。当植物遭到病原菌的入侵时,会发生氧化爆发产生大量的活性氧(ROS)。过氧化氢(HO)是ROS中最重要的... 详细信息

病原菌的感染是导致农作物生减产的生物胁迫之一,我国作为农业大国,解析病原菌和植物之间相互作用机制会对我国的农业生产具有很大意义。当植物遭到病原菌的入侵时,会发生氧化爆发产生大量的活性氧(ROS)。过氧化氢(HO)是ROS中最重要的信号传递分子,介导水杨酸(SA)相关的植物免疫反应。核孔复合体是物质进出细胞核的唯一通道,有研究发现一些核孔蛋白参与了植物免疫系统当中,也参与到一些基因表达的调控当中。核孔复合体核篮部位由三个NUP62、NUP54和TCU1蛋白质组成,但是核篮部分蛋白是否参与到了植物免疫系统尚不清楚。因此,本研究以拟南芥过氧化氢酶突变体cat2-1和核孔复合体核篮部位蛋白突变体nup62-1、nup54-1和tcu1-2作为研究材料,探索核孔复合体核篮部位对植物抗病性的影响,是否影响HO激活的SA相关信号的传递,以便更好的了解植物和微生物之间的相互作用。研究发现,NUP62、NUP54和TCU1功能缺失后,削弱了拟南芥对Pst.DC3000的抵抗能力,对病原菌的入侵更敏感。在cat2-1遗传背景下,发现NUP62和TCU1功能缺失后,显著抑制了HO积累所引起的SA依赖型细胞死亡的出现,减弱了SA下游相关抗病基因PR1、PR2的表达,结果表示NUP62和NUP54是植物免疫系统的组成部分。通过对cat2-1 nup62-1、cat2-1 nup54-1和cat2-1 tcu1-2的谷胱甘肽含量、抗氧化酶酶活以及ROS响应基因的分析发现,核篮部位功能缺失并没有影响上有信号HO的积累,却抑制了ROS下游基因(WRKY75、GSTU24等)的响应,可能在核质信号传递过程中发挥作用。进一步对将上游SA信号传递进细胞核的信号分子NPR1蛋白含量分析,发现NUP62和TCU1功能缺失后,导致NPR1在细胞质内积累,无法正常的传递SA信号。因此,我得出结论,核孔复合体核篮部位NUP62和TCU1蛋白是植物免疫系统不可或缺的组成部分,参与到了HO下游SA信号的传递当中,是介导NPR1的核质转运所必须的。

关键词：过氧化氢 SA 水杨酸植物免疫核孔复合体

纳秒脉冲作用下核孔复合体影响细胞核膜电穿孔变化的仿真研究

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电工技术学报 2021年第18期36卷 3821-3828页

作者：程显陈硕吕彦鹏葛国伟连昊宇郑州大学电气工程学院郑州450001 河南省输配电装备与电气绝缘工程研究中心郑州450001

纳秒脉冲电场能够透过细胞膜,靶向作用到细胞核膜产生电穿孔,从而诱导细胞死亡。而细胞核膜上存在的大量具有高电导率的核孔复合体(NPC)将会制约细胞核膜上电穿孔的发展。然而,现有纳秒脉冲电穿孔的仿真研究中尚未考虑此因素的影响。基... 详细信息

纳秒脉冲电场能够透过细胞膜,靶向作用到细胞核膜产生电穿孔,从而诱导细胞死亡。而细胞核膜上存在的大量具有高电导率的核孔复合体(NPC)将会制约细胞核膜上电穿孔的发展。然而,现有纳秒脉冲电穿孔的仿真研究中尚未考虑此因素的影响。基于此,该文建立考虑细胞核上NPC存在的五层细胞介电模型,在细胞核膜不同区域等距离设置8个核孔进行仿真研究。通过COMSOL软件的电流模块和偏微分计算分析模块,首次研究NPC对细胞核电穿孔程度的影响。结果表明,与无核孔时的细胞核电穿孔状态相比,NPC的存在会导致附近一定区域内的核膜上电穿孔程度显著性下降,甚至会转变为未电穿孔状态,NPC附近核膜电穿孔衰减程度也与NPC的位置相关;随着NPC数量的增加(2~32个),细胞核膜上电穿孔明显衰减的区域也逐渐增加,当NPC个数达到32个时,细胞核膜上电穿孔程度发生衰减的区域百分比已达到89.93%,衰减50%以上的区域百分比为36.00%,衰减90%以上的区域百分比可达到22.94%,而因NPC存在导致周围区域由穿孔状态变为未穿孔状态的百分比也达到2.54%。上述研究表明,NPC的存在会极大地降低周围细胞核电穿孔效应及整体细胞核电穿孔的程度,从而显著影响纳秒脉冲杀伤肿瘤细胞的效果。因此,在对靶向诱导细胞核膜电穿孔的纳秒脉冲电场参数选择时,应考虑NPC的影响。

关键词：有限元电穿孔核孔复合体介电模型跨膜电位孔密度

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核孔复合体的结构及其功能

现代生物医学进展 2019年第3期19卷 566-571页

作者：王萍余自华海军军医大学联勤保障部队第900医院儿科中国人民解放军92435部队医院

核孔复合体(Nuclear pore complexes, NPCs)镶嵌在核膜上,是细胞核与细胞质之间的唯一通道。冷冻电子X射线断层扫描将环状NPCs分为三个环,分别称为胞质环、内环和核质环,胞质环上附有胞质纤丝,核质环上附有核篮。由于物种不同,NPCs由30... 详细信息

核孔复合体(Nuclear pore complexes, NPCs)镶嵌在核膜上,是细胞核与细胞质之间的唯一通道。冷冻电子X射线断层扫描将环状NPCs分为三个环,分别称为胞质环、内环和核质环,胞质环上附有胞质纤丝,核质环上附有核篮。由于物种不同,NPCs由30～50多种不同的核孔蛋白(nucleoporins, Nups)组成,但结构和功能高度保守。根据其结构、氨基酸序列,NPCs定位和功能,Nups被分为跨膜Nups、屏障Nups、骨架Nups、胞质纤丝Nups和核篮Nups。相互间作用稳定、紧密连接的数个Nups可组成亚复合体。为了应对不同生理需要,NPCs处于高度动态变化中,间期和有丝分裂期均可通过组装和去组装改变核孔数量和功能。NPCs的主要功能是调控核质转运,小分子物质可自由扩散,大分子物质则需在核转位信号和转运载体的介导下以主动运输的方式进行转运。除了核质转运这一主要功能外,Nups还能以一个独立于转运的方式影响基因组功能。通过影响染色质结构和影响转录调控元件对靶基因的访问,Nups促进或抑制转录。在酵母,Nups介导的基因调控主要由位于NPCs中的Nups执行;在多细胞生物,不仅NPCs中的Nups,核质内游离的Nups也具有基因调控功能。此外,Nups还能通过参与形成染色质边界和形成转录记忆对基因进行调控。在增殖细胞, Nups通过与DNA修复机器相互作用,参与DNA损伤修复,保护基因组完整性。有丝分裂时,Nups协助核膜解体和中心体迁移,并通过作用于着丝粒来控制有丝分裂组件的空间定位与活性,稳定它们与微管之间的相互作用,保证纺锤体正常组装和染色体准确分离。总之,NPCs与生物分子的核质转运、基因表达和细胞周期密切相关,它的结构和功能的稳定是真核细胞生长、增殖、分化等生命活动的基本保证。

关键词：核孔复合体核孔蛋白核质转运基因调控有丝分裂

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核孔复合体

生物学通报 1991年第6期26卷 13-14页

作者：丁明孝北京大学生物学系 100871

真核生物间期的细胞中,可以观察到由二层核膜围绕的细胞核。核膜不是一个完全封闭的膜体系,而是由内外二层核膜局部融合形成许多小孔,称为核孔,核孔及其周围的复杂结构统称核孔复合体(Nuclear pore complex,以下简称NPC),有时人们也把... 详细信息

真核生物间期的细胞中,可以观察到由二层核膜围绕的细胞核。核膜不是一个完全封闭的膜体系,而是由内外二层核膜局部融合形成许多小孔,称为核孔,核孔及其周围的复杂结构统称核孔复合体(Nuclear pore complex,以下简称NPC),有时人们也把核孔作为NPC的同意词。NPC担负着细胞核与细胞质之间繁忙的运输大分子或颗粒物质的任务,而小分子和离子的通透主要是由核膜调节的。在快速生长的细胞中,每分钟要把约10~4个核糖体大小亚基从细胞核的核仁运到细胞质中以满足蛋白质合成的需要。

关键词：核孔复合体结构功能

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核孔复合体的结构组装及其生理功能

生命的化学 2006年第6期26卷 500-502页

作者：胡亚欧叶波平王大勇中国药科大学生命科学与技术学院南京210009 东南大学基础医学院

核孔复合体(nuclear pore complex,NPC)介导了大分子物质在细胞质与细胞核之间的穿梭运动。NPC定位于核膜,形成一个疏水通道,使得蛋白质等大分子物质与转运受体结合,进行跨膜转运。这种经核孔复合体进行的跨核膜转运在细胞增殖、细胞分... 详细信息

核孔复合体(nuclear pore complex,NPC)介导了大分子物质在细胞质与细胞核之间的穿梭运动。NPC定位于核膜,形成一个疏水通道,使得蛋白质等大分子物质与转运受体结合,进行跨膜转运。这种经核孔复合体进行的跨核膜转运在细胞增殖、细胞分化以及个体发育等生命活动中发挥了重要的生理功能。

关键词：核孔复合体组装跨膜转运生理功能

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核孔复合体的动态组装

细胞生物学杂志 2006年第4期28卷 507-512页

作者：管慧张艳萍宋晶朱宝长首都师范大学生命科学学院北京100037

核孔是介导所有大分子入核出核的唯一通道。在整个生命活动中,核孔复合体的组成蛋白总是处于动态变化中。核孔复合体的动态组装改变了核质转运状态,并最终改变了细胞的功能。

关键词：核孔复合体核孔蛋白动态组装核质转运

心肌缺血再灌注损伤时细胞核钙含量与核孔复合体通透性的变化

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中国病理生理杂志 2006年第5期22卷 1010-1014页

作者：李斌张乐之周红何华美第三军医大学基础医学部药理学教研室重庆400038

目的:探讨心肌缺血再灌注损伤时心肌细胞核钙含量与核孔复合体通透性的变化及其相互关系。方法:行大鼠心脏手术结扎左冠状动脉30 min后恢复灌注,分别于再灌注后15、30、60、120和180 min取出心脏,用蔗糖密度梯度离心法分离纯化心肌细胞... 详细信息

目的:探讨心肌缺血再灌注损伤时心肌细胞核钙含量与核孔复合体通透性的变化及其相互关系。方法:行大鼠心脏手术结扎左冠状动脉30 min后恢复灌注,分别于再灌注后15、30、60、120和180 min取出心脏,用蔗糖密度梯度离心法分离纯化心肌细胞核,用原子吸收分光光度法测定细胞核钙含量,用荧光标记的钙调素跨核膜转运法测定核孔复合体通透性。结果:心肌缺血30 min后再灌注153、0、60、120和180 min时,核钙含量分别较假手术组高1.31、1.55、1.73、1.94和2.14倍;而核孔复合体通透性在再灌注15 min时与假手术组比无明显差异,再灌注30、601、20和180 min时仅较假手术组高1.31、1.38、1.40和1.48倍。结论:心肌缺血再灌注损伤时,细胞核钙含量的增加早于核孔复合体通透性的增加,核孔复合体通透性的增加可能仅对核钙超载产生有限的代偿性调节作用。

关键词：心肌再灌注损伤细胞核钙核孔复合体