GSV在细胞内部转运和胞吐过程的初步研究

论文摘要

葡萄糖是人体最直接和重要的能量来源,血液中葡萄糖浓度的稳定对于人体正常功能的行使具有非常重要的作用。而胰岛素是调节血糖平衡的最重要的激素,它能在血糖升高时有效地促使细胞对葡萄糖的吸收,从而保持血糖的稳定,这一过程的紊乱将导致糖尿病的产生。目前II型糖尿病的发病率增长很快,对其发病机理和治疗方法的研究是目前国际上医学和生物学研究的一个重点。研究表明细胞对葡萄糖的吸收是通过葡萄糖转运体（Glucose Transpoters,GLUTs）家族之一葡萄糖转运子4（GLUT4）来介导的,胰岛素的作用通过GLUT4来实现,GLUT4的转运障碍可能与II型糖尿病的某些致病因素有关。因此对GLUT4在细胞中的转运机制的基础研究具有重要的理论价值及实际指导意义。研究过程中使用消散场显微成像技术和单微粒跟踪技术直观地观察了活体细胞内单个葡萄糖转运子4囊泡（GLUT4 Storage Vesicle, GSV）和神经内分泌细胞内的致密核心大囊泡（Large Dense Core Vesicle,LDCV）的三维运动轨迹,发现两种囊泡都具有三种运动模式。定量分析显示,作自由扩散运动和方向性扩散运动的GSV数量明显多于LDCV。对比GSV和LDCV的三维扩散系数, GSV的扩散系数中值为7.2 ×10-4μm2/s,而LDCV仅为1.94 ×10-4μm2/s。虽然GSV和LDCV上含有许多相同的蛋白,但是我们的结果说明GSV的活动性远大于LDCV,提示二者的胞内转运过程涉及不同的分子机制。这一结果为进一步研究GSV转运过程中涉及到到蛋白质和分子生物学机制打下了基础。同时,通过对GSV胞吐的研究,发现胰岛素显著地缩短了参与胞吐的GSV的锚定时间,在活体细胞中从单囊泡水平上揭示了胰岛素对GSV胞吐和GLUT4上膜过程的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 GLUT4 的结构特征,在细胞内部的定位和转运过程
• 1.2 细胞分泌和分子机制
• 1.3 本课题的研究意义和主要内容
• 2 主要技术
• 2.1 荧光蛋白技术
• 2.2 全内反射荧光成像技术
• 2.3 共聚焦激光扫描显微镜
• 2.4 SPT 技术
• 3 GSV 和LDCV 的荧光标记和表达载体构建
• 3.1 实验材料与材料
• 3.2 GLUT4-EGFP 构建
• 3.3 NPY-DsRed 的构建
• 3.4 常用分子生物学方法
• 4 GSV 和LDCV 的成像
• 4.1 细胞培养
• 4.2 细胞转染
• 4.3 TRIFM 成像
• 4.4 免疫荧光成像
• 5 GSV 和LDCV 不同动态过程的初步研究
• 5.1 单囊泡跟踪的方法
• 5.2 GSV 和LDCV 不同运动方式的比较
• 5.3 GSV 和LDCV 的三维扩散系数的差别
• 5.4 GSV 和LDCV 在细胞膜附近的运动方式
• 6 胰岛素对GLUT4 上膜过程影响的初步研究
• 6.1 对GLUT4 上膜过程的观察
• 6.2 GSV 胞吐时荧光强度的变化
• 6.3 胰岛素对GSV 锚定时间的影响
• 7 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 攻读硕士学位期间发表论文目录