膜鑲嵌蛋白PSEN1調(diào)控心血管發(fā)育的功能與機(jī)制及肌漿網(wǎng)膜上Ca2+通道蛋白的原位電鏡三維重構(gòu)研究.pdf

1、第二軍醫(yī)大學(xué)博士學(xué)位論文膜鑲嵌蛋白PSENl調(diào)控心血管發(fā)育的功能與機(jī)制及肌漿網(wǎng)膜上Ca2通道蛋白的原位電鏡三維重構(gòu)研究EffectsofPSEN1incardiovasculardevelopmentandinsituvisualizionofSRCa2channelswithelectronmicroscopy作者姓名：指導(dǎo)教師：專業(yè)名稱：研究方向：宋曉偉楊勇驥教授生物物理學(xué)心血管生理中國上海第二軍醫(yī)大學(xué)二O一四年三月膜鑲嵌蛋白PSE

2、Nl調(diào)控心血管發(fā)育的功能與機(jī)制及肌漿網(wǎng)膜上Ca2通道蛋白的原位電鏡三維重構(gòu)研究摘要：膜鑲嵌蛋白作為酶類、受體、通道蛋白等在細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、物質(zhì)運(yùn)輸?shù)确矫姘l(fā)揮重要作用，探討膜鑲嵌蛋白的結(jié)構(gòu)、功能及與周圍脂膜之間的關(guān)系對于病理生理機(jī)制的理解及藥物開發(fā)具有重要意義。論文第一部分運(yùn)用條件性基因敲除小鼠探討膜鑲嵌蛋白PSENl在心血管發(fā)育和疾病發(fā)生中的功能與機(jī)制，發(fā)現(xiàn)PSENl敲除導(dǎo)致小鼠胚胎出血、冠脈發(fā)育障礙、心臟發(fā)育遲緩；心室腔擴(kuò)張，心室壁變薄

3、，室間隔缺損，動脈瓣膜增厚，動脈血管壁彈力纖維排列雜亂；心肌細(xì)胞間的閏盤連接松弛，細(xì)胞內(nèi)的肌纖維數(shù)量減少，線粒體數(shù)目增多、腫脹溶解、形態(tài)不規(guī)則，心肌細(xì)胞內(nèi)糖原顆粒增多；超聲心動圖顯示心肌和血管平滑肌特異PSENl敲除導(dǎo)致小鼠在舒張和收縮末期的左心室腔容量減少，射血分?jǐn)?shù)和縮短分?jǐn)?shù)升高，心室壁增厚。條件性PSENl基敲除表明，PSENl能夠引起心肌、血管平滑肌和內(nèi)皮細(xì)胞嚴(yán)重的超微結(jié)構(gòu)改變。這些研究表明PSENl在心臟和血管發(fā)育與疾病發(fā)生中發(fā)

4、揮重要作用。進(jìn)一步通過分子生物學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)PSENl在心血管發(fā)育和疾病中的功能與其對DHPR、RyR等鈣離子平衡相關(guān)基因及Claudins、collagen等細(xì)胞連接相關(guān)基因的表達(dá)調(diào)控密切相關(guān)。雖然基因敲除技術(shù)能夠揭示膜鑲嵌蛋白在病理生理過程中的功能，然而膜鑲嵌蛋白在脂膜上的結(jié)構(gòu)排列仍然缺乏原位觀察的技術(shù)方法，這是當(dāng)前研究膜鑲嵌蛋白結(jié)構(gòu)的主要技術(shù)瓶頸之一。論文第二部分建立了冷凍固定電子顯微鏡三維重構(gòu)技術(shù)，并用來研究膜鑲嵌蛋白RyRl等在

5、T管肌漿網(wǎng)膜上的結(jié)構(gòu)與排列，結(jié)果表明該技術(shù)可以原位觀察自然狀態(tài)下膜鑲嵌蛋白的結(jié)構(gòu)與排列，能夠在靜態(tài)及快速變化生理過程中研究鈣離子儲存和釋放的原位蛋白結(jié)構(gòu)，從而為鈣離子調(diào)控模型提供最直接的結(jié)構(gòu)信息，進(jìn)一步的技術(shù)改進(jìn)有望為研究PSENl等膜鑲嵌蛋白的結(jié)構(gòu)提供技術(shù)方法。關(guān)鍵詞：PSENl、心血管發(fā)育與疾病、RyRl天然結(jié)構(gòu)、鈣離子、T管肌漿網(wǎng)、電鏡三維重構(gòu)EffectsofPSENIincardiovasculardevelopmentand

6、disease，and／nsituvisualizationofSRCa2channelswithelectronmicroscopyAbstract：Membrane—integralproteins，actingasenzymes，receptors，andchannelproteins，playessentialrolesincellcommunicationandsignaltransduction，materialtransp

7、ortion，cellconnectionandSOonItisimportantfordrugdevelopmenttoexplorethestructure，function，aswellasrelationshipbetweenmembraneintegralproteinsandtheirembeddedlipidmembraneHere，geneticoperationwasusedtostudytheeffectsofPSE