#生醫碎碎念 #訊息傳遞路徑 #MAPK_pathway #
【MAPK 信息通路的 3D 動畫】
我們身體裡的細胞除了維持內在環境的平衡,也和外界刺激有頻繁的互動;這些互動常常是由荷爾蒙、細胞外基質、或是神經傳導物質與細胞上的受體結合,產生一整串複雜的生化反應,最後改變細胞的行為——「細胞信息傳遞」是生理和藥理的基礎,大家或多或少都在課本上讀過,但是將一整條信息通路畫成精彩又真實的 3D 動畫,你看過嗎?
MAPK (mitogen-activated protein kinase),中文譯名為「絲裂原活化蛋白激酶」,掌管細胞裡多種基本生物程序,對於細胞增生、分化、移動、存活或凋亡特別重要,因此從事癌症研究的朋友都會對這一類的信息通路特別熟!
這個動畫中描繪的表皮生長因子(EGF, epidermal growth factor)通路,是最典型的受體酪胺酸激酶(receptor tyrosine kinase)和 MAPK 通路之一:
小型蛋白 EGF 是刺激細胞存活和生長的因子,它在細胞外液遊蕩,找到了並結合自己最喜歡的受體:表皮生長因子受體(EGFR)。這個受體有一隻滑稽的腳腳,原來是受體酪胺酸激酶這個家族的特徵,有激酶的功能;它被 EGF 刺激到之後,與另外一個受體酪胺酸激酶 HER2 形成二聚體,兩個受體比雙胞胎更有默契、感情更好,兩隻腳腳晃來晃去之間,運用自己的激酶功能幫對方貼上磷酸標籤,這時 MAPK 通路的分子派對才剛剛開始!
這些閃亮亮的磷酸吸引了一群蛋白質好友來排隊:首先報到的 GRB2 把來自細胞外的信息傳給細胞內的可溶性蛋白們,例如 SOS。SOS 很花心,輪流和很多個小 GTP 酶蛋白 Ras 跳舞,讓信號被放大、擴散,跳著舞的 Ras 精神振奮,將 GDP 換成高能量的 GTP,一路沿著細胞膜離原來的受體越跳越遠。
Raf 看到了跳舞的 Ras 也很想加入,但是它的身邊有兩個 14-3-3 像嚴格的父母一樣死死地盯著、壓著自己(14-3-3 是我見過名字最奇怪的蛋白質之一,居然是它在色譜層析的溶析部份和在凝膠電泳裡移動的位置,會不會取得太隨便了點?)。
好不容易甩掉 14-3-3 的 Raf,終於可以一展身手,改變自己的形狀與 Ras 結合,很多對 Ras-Raf 聚在舞池當中放閃,吸引其他蛋白質的注意;但是只甩掉 14-3-3 還有與 Ras 結合是不足以激活 Raf 的,因此 Raf 的好朋友 SRC 遞給它一個磷酸,這個磷酸化比能量飲料還有效,興奮的 Raf 將信息傳給了更多細胞內的蛋白質,例如 MEK 和 ERK(這些蛋白質之間的互動都有各種熱心的支架蛋白【scaffold proteins】幫忙拉進彼此距離、增加效率)。
不同於以上的其他蛋白,ERK 有一個重要的使命,被激活的 ERK 獨自踏上了細胞核之旅,路過細胞骨架、穿越形狀詭異的核孔門關,直到把信息傳給住在細胞核內的 MYC 才算完成了它的任務。MYC 是一個很厲害的轉錄因子(transcription factor),負責轉錄多達 15% 的基因!原來 ERK 傳遞給 MYC 的是一面免死金牌,使它免於被蛋白酶體(proteasomes)像碎紙機一樣快速分解消化掉。
MYC 與好基友 MAX 形成雙聚體,成剪刀形坐在特定的 DNA 序列上,它們的工作是召喚組蛋白乙醯化酶(histone acetyltransferase),在組蛋白上加上乙醯;因為 DNA 本身就帶有負電荷,也帶負電的乙醯使 DNA 與組蛋白分離,讓細胞核內的轉錄分子機器可以接近 DNA、開始表現這些基因。MYC-MAX 還有另外一招可以影響 DNA 的表現:和構造相似的 MAD-MAX 雙聚體結合,形成雙雙聚體,交叉聯結兩段 DNA。
透過這些非常複雜的細胞信息傳遞通路,小小的細胞外蛋白質 EGF 就足以啟動一整個系統的分子機器,把細胞搞得很忙,改變了整個細胞的基因表現模式,進而調節細胞的生長和行為。這條信息通路出問題可能會導致細胞異常增生,也就是癌症,難怪有史以來 MAPK 通路一直是癌症治療和藥物研發的研究重點!
現在可以觀賞這麼精美的動畫學生物學真是幸福,比死背課本上描述細胞信息傳遞的枯燥文字例如 Gs -> adenylyl cyclase -> cAMP -> PKA -> CREB 生動有趣多了,也更容易記住,真希望以前修生化和藥理學時,所有主要的信息通道都有這樣的動畫!
在修神經生理和藥理學時,我初嚐細胞信息傳遞的複雜,複雜到一位神經生理學教授說簡直是「惡夢的網路(web of nightmare)」,我問藥理學教授 Dr. Dana Selley:「細胞隨時都接收到一大堆不同的信號分子,細胞內的信息傳遞系統又那麼複雜,細胞怎麼不會搞糊塗了呢?」
Dr. Dana Selley 笑著回答:「會呀,那就叫病理現象(pathology)!」
【MAPK 信息通路的 3D 動畫】
我們身體裡的細胞除了維持內在環境的平衡,也和外界刺激有頻繁的互動;這些互動常常是由荷爾蒙、細胞外基質、或是神經傳導物質與細胞上的受體結合,產生一整串複雜的生化反應,最後改變細胞的行為——「細胞信息傳遞」是生理和藥理的基礎,大家或多或少都在課本上讀過,但是將一整條信息通路畫成精彩又真實的 3D 動畫,你看過嗎?
MAPK (mitogen-activated protein kinase),中文譯名為「絲裂原活化蛋白激酶」,掌管細胞裡多種基本生物程序,對於細胞增生、分化、移動、存活或凋亡特別重要,因此從事癌症研究的朋友都會對這一類的信息通路特別熟!
這個動畫中描繪的表皮生長因子(EGF, epidermal growth factor)通路,是最典型的受體酪胺酸激酶(receptor tyrosine kinase)和 MAPK 通路之一:
小型蛋白 EGF 是刺激細胞存活和生長的因子,它在細胞外液遊蕩,找到了並結合自己最喜歡的受體:表皮生長因子受體(EGFR)。這個受體有一隻滑稽的腳腳,原來是受體酪胺酸激酶這個家族的特徵,有激酶的功能;它被 EGF 刺激到之後,與另外一個受體酪胺酸激酶 HER2 形成二聚體,兩個受體比雙胞胎更有默契、感情更好,兩隻腳腳晃來晃去之間,運用自己的激酶功能幫對方貼上磷酸標籤,這時 MAPK 通路的分子派對才剛剛開始!
這些閃亮亮的磷酸吸引了一群蛋白質好友來排隊:首先報到的 GRB2 把來自細胞外的信息傳給細胞內的可溶性蛋白們,例如 SOS。SOS 很花心,輪流和很多個小 GTP 酶蛋白 Ras 跳舞,讓信號被放大、擴散,跳著舞的 Ras 精神振奮,將 GDP 換成高能量的 GTP,一路沿著細胞膜離原來的受體越跳越遠。
Raf 看到了跳舞的 Ras 也很想加入,但是它的身邊有兩個 14-3-3 像嚴格的父母一樣死死地盯著、壓著自己(14-3-3 是我見過名字最奇怪的蛋白質之一,居然是它在色譜層析的溶析部份和在凝膠電泳裡移動的位置,會不會取得太隨便了點?)。
好不容易甩掉 14-3-3 的 Raf,終於可以一展身手,改變自己的形狀與 Ras 結合,很多對 Ras-Raf 聚在舞池當中放閃,吸引其他蛋白質的注意;但是只甩掉 14-3-3 還有與 Ras 結合是不足以激活 Raf 的,因此 Raf 的好朋友 SRC 遞給它一個磷酸,這個磷酸化比能量飲料還有效,興奮的 Raf 將信息傳給了更多細胞內的蛋白質,例如 MEK 和 ERK(這些蛋白質之間的互動都有各種熱心的支架蛋白【scaffold proteins】幫忙拉進彼此距離、增加效率)。
不同於以上的其他蛋白,ERK 有一個重要的使命,被激活的 ERK 獨自踏上了細胞核之旅,路過細胞骨架、穿越形狀詭異的核孔門關,直到把信息傳給住在細胞核內的 MYC 才算完成了它的任務。MYC 是一個很厲害的轉錄因子(transcription factor),負責轉錄多達 15% 的基因!原來 ERK 傳遞給 MYC 的是一面免死金牌,使它免於被蛋白酶體(proteasomes)像碎紙機一樣快速分解消化掉。 MYC 與好基友 MAX 形成雙聚體,成剪刀形坐在特定的 DNA 序列上,它們的工作是召喚組蛋白乙醯化酶(histone acetyltransferase),在組蛋白上加上乙醯;因為 DNA 本身就帶有負電荷,也帶負電的乙醯使 DNA 與組蛋白分離,讓細胞核內的轉錄分子機器可以接近 DNA、開始表現這些基因。MYC-MAX 還有另外一招可以影響 DNA 的表現:和構造相似的 MAD-MAX 雙聚體結合,形成雙雙聚體,交叉聯結兩段 DNA。
透過這些非常複雜的細胞信息傳遞通路,小小的細胞外蛋白質 EGF 就足以啟動一整個系統的分子機器,把細胞搞得很忙,改變了整個細胞的基因表現模式,進而調節細胞的生長和行為。這條信息通路出問題可能會導致細胞異常增生,也就是癌症,難怪有史以來 MAPK 通路一直是癌症治療和藥物研發的研究重點!
現在可以觀賞這麼精美的動畫學生物學真是幸福,比死背課本上描述細胞信息傳遞的枯燥文字例如 Gs -> adenylyl cyclase -> cAMP -> PKA -> CREB 生動有趣多了,也更容易記住,真希望以前修生化和藥理學時,所有主要的信息通道都有這樣的動畫!
在修神經生理和藥理學時,我初嚐細胞信息傳遞的複雜,複雜到一位神經生理學教授說簡直是「惡夢的網路(web of nightmare)」,我問藥理學教授 Dr. Dana Selley:「細胞隨時都接收到一大堆不同的信號分子,細胞內的信息傳遞系統又那麼複雜,細胞怎麼不會搞糊塗了呢?」
Dr. Dana Selley 笑著回答:「會呀,那就叫病理現象(pathology)!」
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The Molecular Interactions of the MAPK Pathway
proteins中文 在 小小藥罐子 Facebook 的最佳貼文
【藥罐子藥房事件簿】Amoxicillin事件
〈Amoxicillin vs Ampicillin〉
早陣子,上午大約十一時半,一個年約二十多歲的女生前來藥房問藥。
甫進藥房後,這個女生打一打招呼便說出「Amoxicillin」的專利藥名,直接問藥罐子認不認識這種藥。
「哦,Amoxicillin,認識,這是一種抗生素嘛!」
有時候,不論有沒有醫藥背景,人們往往可能會直接稱呼一種藥的專利藥商標名(Brand Name),而不是學名(Generic Name)。
為什麼?
因為藥廠大多會取一個較順口的商標名來取代學名,偶爾還可能會配合一個較易記的中文諧音,方便人們琅琅上口,從而能夠加強宣傳自家品牌的產品。
看!Amoxicillin(a-moks-i-SIL-in)……一、二、三、四、五……五個音節,是不是很繞口呢?
如果藥罐子告訴你「這種藥的專利藥藥名只有三個音節」的話,那你會唸哪一個呢?
久而久之,基於羊群心理,就算人們真的懂得唸學名,最後大多還是只會繼續用商標名稱呼這種藥。
不過這不是本文的重點。
真正的重點落在隨後的一條問題上……
這個女生便繼續問:
「那請問Amoxicillin跟Ampicillin有什麼分別呢?」
唔……
這個女生自稱自己經常會遇到這兩種藥,不過偏偏就是弄不清楚兩者的分別。
首先這兩種藥同是抗生素並師承一派,同是「Aminopenicillin」這類抗生素,主要透過跟細菌體內的青霉素結合蛋白(Penicillin-binding Proteins, PBPs)結合,封印轉肽酶(Transpeptidase)的功能,妨礙細菌運用肽聚醣(Peptidoglycan)這種材料築成細胞壁,導致細胞壁出現「偷工減料」的現象,從而削弱這道外牆的防禦力,達到殺菌的效果。
至於兩者其實擁有差不多的屬性、技能,同時擁有差不多的抗菌譜(Antibacterial Spectrum),如同雙子座一樣,兩者可以說是親兄弟。
不過既然稱為兩兄弟,那兄還是兄,弟還是弟,兩者還是擁有些微的差異,就是這點小小的差異足以讓兩者的服法有所不同!
這種差異便是……
其實兩者的化學結構真的差不多,唯一的不同,在Amoxicillin多了一個羥基(Hydroxyl Group, —OH)。
那這個羥基到底又有什麼關係呢?
別小看這個羥基,這個羥基原來能夠讓Amoxicillin較不受消化道的食物影響吸收。
這是一個十分重要的屬性,為什麼?
因為如果是Ampicillin的話,一般建議餐前服藥,避免食物影響Ampicillin的吸收。
不過如果是Amoxicillin的話,因為Amoxicillin較不受消化道的食物影響吸收,所以可以餐後服藥。
當然,各位看倌可能會問:
「哼!藥罐子!餐前、餐後服藥又有什麼所謂呢?」
唔……因為這類抗生素有一個較常見的副作用,便是噁心、嘔吐。
問題是,餐前服用可能會出現噁心的副作用,往往可能需要餐後服用緩和不適,不過餐後服藥偏偏又可能會影響這類抗生素的吸收,在用法上,裡外不是人。
所以Amoxicillin便能夠KO這個問題。
這樣子,藥罐子便答道:
「哦,同一種抗生素,Ampicillin要飯前服,Amoxicillin則可以飯後服。」
這個女生便應道:
「哦……原來如此……」
最後大家可能會滿腦子問號:
「咦?這個女生為什麼會經常遇到這兩種藥呢?難道她在濫用抗生素嗎?」
哦,據聞這個女生原來是一個護理系學生,在實習期間,經常看到醫生開這兩種藥,僅此而已。
proteins中文 在 中央研究院 Academia Sinica Facebook 的精選貼文
用這招,揪出你這個小壞「蛋」!
蛋白質是人體的重要成分,如果蛋白質出現問題,沒有被辨識處理,就容易產生疾病。
在我們體內,自有一套揪出有缺陷蛋白質的方法。
中研院分子生物研究所顏雪琪副研究員的團隊發現:
有一種蛋白質「CRL2」可以從蛋白的尾端特徵,辨識出有缺陷的蛋白,然後將它標記、清除。
發現這個機制,是蛋白質降解調控研究的里程碑,不僅可應用於生物工程,更有助於發展醫療策略,對治蛋白質品管缺陷導致的疾病。
本研究成果於今(107)年5月發表於國際期刊《分子細胞》(Molecular Cell),同時獲選為該期刊當期之重點論文,並以專文介紹。
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Many human diseases such as aging, degenerative neurological diseases, and cancer are related to the defects in proteins. To remove defective proteins, cells prune themselves through a quality control mechanism that separates the wheat from the chaff.
A group led by Dr. Hsueh-Chi Sherry Yen, Associate Research Fellow at the Institute of Molecular Biology of Academia Sinica, has uncovered an important quality control degradation system in human cells—a protein complex known as CRL2 that specifically recognizes, marks, and destroys aberrant proteins bearing unusual terminal sequences. The discovery of this quality control mechanism has set a milestone in the study of protein degradation control, offering new ideas that spur further innovation in the field protein bioengineering while also paving the way for new medical treatments for illnesses associated with protein quality defects. Their findings were published in Molecular Cell in May 2018 and also selected as a featured article of this issue.
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中研院新聞稿:
(中文) https://www.sinica.edu.tw/ch/news/5872
(English) https://www.sinica.edu.tw/en/news/5872
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[自由時報] 辨識、清除缺陷蛋白質 阿茲海默症 治療新契機
http://news.ltn.com.tw/news/focus/paper/1208254
[中央廣播電台]中研院發現「警察」蛋白質 助辨識「壞人」
https://news.rti.org.tw/news/view/id/413474
[中央社] 致病缺陷蛋白質怎麼抓 中研院找到品管機制
http://www.cna.com.tw/news/ahel/201806110139-1.aspx
[聯合報] 致病缺陷蛋白質怎麼抓 中研院找到品管機制
https://udn.com/news/story/7266/3192264
[生醫觀點] 中研院新發現!具品管機制蛋白質有助延緩老化
https://goo.gl/8wuttf
[GTV] 中研院發現「警察」蛋白 助辨病兆
https://www.youtube.com/watch?reload=9&v=QcgsBHTFgf0
[華視] 辨識.清除缺陷蛋白質 阿茲海默症有救了?
https://news.cts.com.tw/…/gener…/201806/201806121928081.html
#中研院分子生物研究所 #顏雪琪 中央研究院 分子生物研究所 Institute of Molecular Biology
proteins中文 在 「中文字幕」馬達蛋白的一天A Day in the Life of a Motor Protein 的必吃

影片以擬人化的方式,描述了馬達蛋白的一種:制動蛋白kinesin 的作用機制這是我第一次翻譯的作品影片來自於Hoogenraad Lab ... ... <看更多>
proteins中文 在 醬料生日常- 醬料必考[生化] - Proteins (I) Proteins = 蛋白質... 的必吃
蛋白質的四級結構(跟下面提到的四級結構意思不太一樣,中文的奧妙(?)分述如下:. •一級結構- 蛋白質的胺基酸序列. •二級結構- 蛋白質的局部殘基(residue)間,經氫鍵 ... ... <看更多>