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細胞曆險記(一)| 萍水相逢
細胞曆險記(二)| 曲率入口
細胞曆險記(三)| 網格牢籠
細胞曆險記(四)| 空中行走
細胞曆險記(五)| 銷毀基地
盡管,轉鐵蛋白用盡全力抱着兩個鐵離子(Fe3 ),然而,她卻明顯感覺到自己的雙手正在被一種無形的力量拉開。鐵離子(Fe3 )似乎馬上就要離開她的懷抱,這讓她心頭湧起萬千不舍。
這次曆險,鐵離子是她遇到的第一個夥伴,在細胞膜外萍水相逢,之後就一直陪伴自己到現在。
從最初細胞膜内陷出現曲率入口,到進入網格牢籠後的擔驚受怕;從逃離網格牢籠,到囊泡掉進細胞質的汪洋大海;從走鋼絲一般的空中行走,到進入酸性的胞内體中。
而現在,他們就要分離了。胞内體的環境讓轉鐵蛋白徹底張開了雙手,放開了鐵離子(Fe3 )。
轉鐵蛋白與鐵的結合是高親和力并且可逆的。二者的結合幫助細胞形成非常重要的鐵庫。
除了鐵以外,轉鐵蛋白也能夠結合其他金屬離子(如錳)。
周圍環境中pH值下降,轉鐵蛋白與鐵的親和力也會随之下降。在酸性環境下,二者會可逆的分離。
胞内體(endosome)是酸性的,pH值小于7,因此,進入胞内體後,轉鐵蛋白會與鐵分離,将鐵離子釋放出去。
鐵離子揮一揮手,向轉鐵蛋白和她的受體告别:朋友們,我也舍不得你們,我們有緣再見了。
轉鐵蛋白有些失落。
轉鐵蛋白受體安慰她道:你是帶着任務來的,這個任務就是“轉鐵”。如今,鐵離子已被你從細胞外轉運到細胞内,你的任務完成了。也許,鐵離子在細胞内也有自己的任務,他隻是去完成屬于自己的任務罷了。
轉鐵蛋白聽了,心情這才舒緩了一些。
與轉鐵蛋白分離後,鐵離子(Fe3 )在酸性環境中被還原成了二價鐵(Fe2 ),并從胞内體中逃了出去,進入了細胞質内。
位于胞内體(endosome)膜上的鐵還原酶Steap3能夠将三價鐵離子(Fe3 )催化轉變成二價鐵離子(Fe2 )。
二價鐵離子(Fe2 )通過胞内體膜上的通道DMT1離開胞内體,進入細胞質。
鐵走了,也許他會去經曆更多,遇到新的夥伴,創造屬于自己的曆險故事。
轉鐵蛋白有些感傷,小夥伴鐵走了,而自己還被困在這個胞内體中,難以逃脫。
于是對她的受體說:這次曆險,說是進入細胞内部,可是一路走來,自己都是在細胞膜包裹起來的結構中,或是囊泡,或是胞内體。我也想逃出胞内體,去細胞質裡面看一看,可以嗎?
轉鐵蛋白受體說:你既不是鐵,又不是病毒,出不去的。
轉鐵蛋白知道鐵剛剛是通過胞内體膜上的通道出去的,卻不知道病毒會怎樣離開。
她睜大眼睛,問道:如果是病毒,也可以逃出去嗎?
轉鐵蛋白受體給了她一個肯定的答案,并解釋了這個過程。
以新冠病毒為例,它會利用包膜上的刺突蛋白(Spike protein)激活細胞膜上的血管緊張素轉換酶-2(ACE2)受體。
受體激活後,通過内吞進入細胞,病毒就會和你這個轉鐵蛋白一樣,進入胞内體的結構中。
與蛋白不同的是,新冠病毒有一層包膜,這層膜和細胞膜的結構一樣,也是由磷脂雙分子層構成的。
進入胞内體以後,病毒可以将自己的包膜與細胞膜融合在一起。這樣,就達到了釋放病毒内部核酸的目的。
也就是說,病毒的遺傳物質能夠逃脫胞内體,進入細胞内部。之後,遺傳物質就可以利用細胞質内的營養物質合成自己的病毒配件,生成更多的病毒了。
轉鐵蛋白不由地感歎起來,這病毒簡直就是為所欲為的配體,真是強大!能夠利用細胞的内吞過程,達到自己感染細胞的目的,果然夠狡猾。
而反觀自己這個配體,就顯得非常渺小了。在這次細胞曆險中,更像是被動地完成了一個“轉鐵”的任務而已。
轉鐵蛋白受體說道:你完成“轉鐵”任務對細胞的正常生理功能意義重大;而病毒逃脫胞内體,感染細胞,會威脅細胞甚至個體的生命。
轉鐵蛋白怯怯地問:有什麼方法可以阻止病毒嗎?
轉鐵蛋白受體答道:科學家們想了很多辦法,例如,用抗體阻止病毒接觸細胞,用藥物阻止刺突蛋白與ACE2受體的結合,或者通過阻止膜融合來抑制病毒核酸的釋放,很多都還在研究中。最終,都是為了阻止病毒感染細胞。
說話間,轉鐵蛋白發現胞内體的膜正在和進來時的細胞膜融合,很快,自己就已位于細胞膜之外了。
自己可算是逃出了這次曆險的種種劫難,重獲新生了。
一直跟随自己的轉鐵蛋白受體,也和自己一起,逃了出來。
和受體一起來到了細胞膜外,轉鐵蛋白非常慶幸。
她看到另一個夥伴——表皮生長因子(EGF),連同表皮生長因子受體一起,都進入了銷毀基地——溶酶體,變成了碎片。
又想到了低密度脂蛋白,盡管他的受體又重新出現在細胞膜上,但低密度脂蛋白卻進入了銷毀基地,變成了膽固醇,再也沒有出來。
已經結束了細胞探險,轉鐵蛋白失去了鐵離子,現在,也要和自己的受體告别了。
轉鐵蛋白回想着這次曆險過程,思索着不同配體和受體的命運。
令人驚訝地是,諸如自己(轉鐵蛋白)、低密度脂蛋白、表皮生長因子和新冠病毒等配體,盡管都是通過網格蛋白介導的内吞(Clathrin-mediated endocytosis)進入細胞的,然而,卻差異性地到達了不同的位置。
這次曆險最終的命運,是不是早已被注定了呢?
通常,網格蛋白介導的内吞在受體激活後,會使用适配器蛋白2(Adaptor protein 2,AP-2)介導後續的内吞過程。
新冠病毒的特殊性暫且不講,低密度脂蛋白、表皮生長因子、流感病毒等,除了AP-2,還會使用其他的選擇性适配蛋白。
不同适配器形成的囊泡,在微管的高速路上行走,進入初級胞内體的亞群體就不一緻。
不同的适配蛋白是在進入初級溶酶體之前的膜内陷中,就已經被決定了的。這種分選,就像是細胞有一個超級大腦,早已感受到了不同物質。進門的那一刻,細胞就已經決定了要把你送到哪裡去。
想念着鐵離子,劫難逃生的轉鐵蛋白思緒萬千,結束了自己在細胞内的全部旅程。。。
(完)
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