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囊泡转运的动态跟踪及其与脂筏关系的初步研究

李臣鸿  
【摘要】:细胞物质转运实质上是细胞内的一个庞大而复杂的物流系统,这一系统的异常将导致相应各种疾病的发生。囊泡是这一物流系统中的一种可调控的重要的运输工具,脂筏是膜脂双层内含有特殊脂质及蛋白质的微区,在这一物流系统中具有重要的作用。本课题引入单分子研究技术和全内反射荧光成像技术,实时动态地研究转运囊泡的动力学过程,和两类脂筏与囊泡之间的动态空间定位关系。这一研究有助于我们进一步揭示囊泡转运机制和糖尿病的发生机制,而且对于进一步认识脂筏功能及开发以GLUT4为靶的调节血糖的药物都具有重要的理论及实际指导意义。 机体内葡萄糖的平衡对生命过程至关重要。胰岛素是调节血糖平衡的重要激素,它促进葡萄糖进入细胞内,从而降低血中葡萄糖。胰岛素的这一作用是通过细胞内的葡萄糖转运体(Glucose Transporter,GLUT)家族之一葡萄糖转运子4(GLUT4)将葡萄糖从细胞外转运到细胞内的。研究表明II型糖尿病的发生与细胞内GLUT4的转运障碍有关。而GLUT4的转运被认为是受多种因素控制的,这些因素目前较公认的有GLUT4在细胞器中的保持机制、动态分选、囊泡的转运、锚定和与质膜的融合以及质膜的脂质结构。GLUT4在细胞内的转运至少有两个循环,一个是细胞表面和内涵体间的循环,一个是在trans-Golgi network (TGN) 和内涵体间的循环。在这两个循环中GLUT4转位有几个严格的控制点。这两个循环似乎告诉我们GLUT4在胞内可能有两种运动形式。为了回答这个问题,我们研究了GLUT4在胞内的动力学过程。在研究过程中使用Confocal显微镜观察了GLUT4在胞内的整体分布。使用全内反射荧光显微镜时序成像获得了GLUT4的动态连续的图像,用于三维动力学分析。分析中发展了单颗粒追踪方法(SPT),使之能跟踪亚象素的位移,发现GLUT4在胞内虽然有两个循环路径,但是在无刺激的情况下,它的运动呈现限制性运动,其分散系数呈现一种连续的平滑的分布,即其运动并未因循环有两个路径而分成几种形式。 此外,我们初步研究了囊泡转运与细胞膜脂筏的关系。首先构建了含荧光标记


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