生存历险记六(细胞历险记六)

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细胞历险记(一)| 萍水相逢

细胞历险记(二)| 曲率入口

细胞历险记(三)| 网格牢笼

细胞历险记(四)| 空中行走

细胞历险记(五)| 销毁基地


尽管,转铁蛋白用尽全力抱着两个铁离子(Fe3 ),然而,她却明显感觉到自己的双手正在被一种无形的力量拉开。铁离子(Fe3 )似乎马上就要离开她的怀抱,这让她心头涌起万千不舍。

这次历险,铁离子是她遇到的第一个伙伴,在细胞膜外萍水相逢,之后就一直陪伴自己到现在。

从最初细胞膜内陷出现曲率入口,到进入网格牢笼后的担惊受怕;从逃离网格牢笼,到囊泡掉进细胞质的汪洋大海;从走钢丝一般的空中行走,到进入酸性的胞内体中。

而现在,他们就要分离了。胞内体的环境让转铁蛋白彻底张开了双手,放开了铁离子(Fe3 )。

生存历险记六(细胞历险记六)(1)

转铁蛋白与铁的结合是高亲和力并且可逆的。二者的结合帮助细胞形成非常重要的铁库。

除了铁以外,转铁蛋白也能够结合其他金属离子(如锰)。

周围环境中pH值下降,转铁蛋白与铁的亲和力也会随之下降。在酸性环境下,二者会可逆的分离。

胞内体(endosome)是酸性的,pH值小于7,因此,进入胞内体后,转铁蛋白会与铁分离,将铁离子释放出去。

铁离子挥一挥手,向转铁蛋白和她的受体告别:朋友们,我也舍不得你们,我们有缘再见了。

转铁蛋白有些失落。

转铁蛋白受体安慰她道:你是带着任务来的,这个任务就是“转铁”。如今,铁离子已被你从细胞外转运到细胞内,你的任务完成了。也许,铁离子在细胞内也有自己的任务,他只是去完成属于自己的任务罢了。

转铁蛋白听了,心情这才舒缓了一些。

与转铁蛋白分离后,铁离子(Fe3 )在酸性环境中被还原成了二价铁(Fe2 ),并从胞内体中逃了出去,进入了细胞质内。

生存历险记六(细胞历险记六)(2)

位于胞内体(endosome)膜上的铁还原酶Steap3能够将三价铁离子(Fe3 )催化转变成二价铁离子(Fe2 )。

二价铁离子(Fe2 )通过胞内体膜上的通道DMT1离开胞内体,进入细胞质。

铁走了,也许他会去经历更多,遇到新的伙伴,创造属于自己的历险故事。

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转铁蛋白有些感伤,小伙伴铁走了,而自己还被困在这个胞内体中,难以逃脱。

于是对她的受体说:这次历险,说是进入细胞内部,可是一路走来,自己都是在细胞膜包裹起来的结构中,或是囊泡,或是胞内体。我也想逃出胞内体,去细胞质里面看一看,可以吗?

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转铁蛋白受体说:你既不是铁,又不是病毒,出不去的。

转铁蛋白知道铁刚刚是通过胞内体膜上的通道出去的,却不知道病毒会怎样离开。

她睁大眼睛,问道:如果是病毒,也可以逃出去吗?

转铁蛋白受体给了她一个肯定的答案,并解释了这个过程。

以新冠病毒为例,它会利用包膜上的刺突蛋白(Spike protein)激活细胞膜上的血管紧张素转换酶-2(ACE2)受体。

受体激活后,通过内吞进入细胞,病毒就会和你这个转铁蛋白一样,进入胞内体的结构中。

生存历险记六(细胞历险记六)(5)

与蛋白不同的是,新冠病毒有一层包膜,这层膜和细胞膜的结构一样,也是由磷脂双分子层构成的。

进入胞内体以后,病毒可以将自己的包膜与细胞膜融合在一起。这样,就达到了释放病毒内部核酸的目的。

生存历险记六(细胞历险记六)(6)

也就是说,病毒的遗传物质能够逃脱胞内体,进入细胞内部。之后,遗传物质就可以利用细胞质内的营养物质合成自己的病毒配件,生成更多的病毒了。

转铁蛋白不由地感叹起来,这病毒简直就是为所欲为的配体,真是强大!能够利用细胞的内吞过程,达到自己感染细胞的目的,果然够狡猾。

生存历险记六(细胞历险记六)(7)

而反观自己这个配体,就显得非常渺小了。在这次细胞历险中,更像是被动地完成了一个“转铁”的任务而已。

转铁蛋白受体说道:你完成“转铁”任务对细胞的正常生理功能意义重大;而病毒逃脱胞内体,感染细胞,会威胁细胞甚至个体的生命。

转铁蛋白怯怯地问:有什么方法可以阻止病毒吗?

转铁蛋白受体答道:科学家们想了很多办法,例如,用抗体阻止病毒接触细胞,用药物阻止刺突蛋白与ACE2受体的结合,或者通过阻止膜融合来抑制病毒核酸的释放,很多都还在研究中。最终,都是为了阻止病毒感染细胞。

说话间,转铁蛋白发现胞内体的膜正在和进来时的细胞膜融合,很快,自己就已位于细胞膜之外了。

生存历险记六(细胞历险记六)(8)

自己可算是逃出了这次历险的种种劫难,重获新生了。

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一直跟随自己的转铁蛋白受体,也和自己一起,逃了出来。

和受体一起来到了细胞膜外,转铁蛋白非常庆幸。

生存历险记六(细胞历险记六)(10)

她看到另一个伙伴——表皮生长因子(EGF),连同表皮生长因子受体一起,都进入了销毁基地——溶酶体,变成了碎片。

又想到了低密度脂蛋白,尽管他的受体又重新出现在细胞膜上,但低密度脂蛋白却进入了销毁基地,变成了胆固醇,再也没有出来。

生存历险记六(细胞历险记六)(11)

已经结束了细胞探险,转铁蛋白失去了铁离子,现在,也要和自己的受体告别了。

转铁蛋白回想着这次历险过程,思索着不同配体和受体的命运。

令人惊讶地是,诸如自己(转铁蛋白)、低密度脂蛋白、表皮生长因子和新冠病毒等配体,尽管都是通过网格蛋白介导的内吞(Clathrin-mediated endocytosis)进入细胞的,然而,却差异性地到达了不同的位置。

这次历险最终的命运,是不是早已被注定了呢?

通常,网格蛋白介导的内吞在受体激活后,会使用适配器蛋白2(Adaptor protein 2,AP-2)介导后续的内吞过程。

新冠病毒的特殊性暂且不讲,低密度脂蛋白、表皮生长因子、流感病毒等,除了AP-2,还会使用其他的选择性适配蛋白。

不同适配器形成的囊泡,在微管的高速路上行走,进入初级胞内体的亚群体就不一致。

不同的适配蛋白是在进入初级溶酶体之前的膜内陷中,就已经被决定了的。这种分选,就像是细胞有一个超级大脑,早已感受到了不同物质。进门的那一刻,细胞就已经决定了要把你送到哪里去。

想念着铁离子,劫难逃生的转铁蛋白思绪万千,结束了自己在细胞内的全部旅程。。。

(完)

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细胞历险记(二)| 曲率入口

细胞历险记(三)| 网格牢笼

细胞历险记(四)| 空中行走

细胞历险记(五)| 销毁基地

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当箭遇上盾牌——中和抗体与新冠病毒的糖基化

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