未折叠蛋白反应扫盲，你想知道的都总结在这里了！

在高中生物书本中就出现的内质网，我们算得上是老朋友。内质网是细胞分泌蛋白和细胞膜蛋白进行翻译后修饰折叠的「加工厂」，一些外源性或内源性因素会导致内质网内错误折叠或未折叠蛋白质累积，从而产生内质网应激，内质网应激参与多种疾病进程。

那么，内质网是如何感知及处理未折叠蛋白的？我们又应该如何检测内质网应激呢？相信看完这篇你就懂啦。

什么是未折叠蛋白反应（UPR）？

未折叠蛋白在内质网中聚集产生内质网应激，而未折叠蛋白反应（UPR）是在真核细胞中缓解内质网应激的一种信号机制。在如高蛋白需求、病毒感染、突变蛋白表达、缺氧、能量缺失或过度的氧化应激都可以引起 UPR 或内质网应激。

UPR 主要有三个功能：

· 阻塞蛋白翻译恢复体内平衡；

· 蛋白质折叠相关分子伴侣的正向调控；

· 负责靶向内质网中错误或未折叠蛋白的信号通路的上调，以介导泛素化降解。当内质网应激未缓解时，UPR 可诱导细胞凋亡。

众所周知，UPR 的持续过度激活与许多人类疾病有关，包括肿瘤、高血压、自身免疫性疾病、肝脏疾病、视网膜病变、急性肺损伤和神经退行性疾病。因此，一个完整的 UPR 信号机制的理解对评估其在正常或疾病条件下的生物学效应，开发针对 UPR 相关疾病的预防和治疗措施至关重要。

内质网应激反应及其与疾病的关系，图片来源：Linköping University

UPR 信号通路的「三大护法」

UPR 通过三种主要效应蛋白调节，即肌醇酶 1（IRE1）、激活转录因子 6（ATF6）和蛋白激酶 RNA 样 ER 激酶（PERK），用以维持其非活化或与葡萄糖反应蛋白 78（GRP78 /BiP）结合的膜结合状态。

✦ IRE1 alpha 是一种单通道Ⅰ型膜蛋白，定位于内质网腔，它与其他几种蛋白相互作用，包括GRP78、DAB2IP、TRAF2和TAOK3 /JIK。UPR 激活后，IRE1 alpha 发生二聚化/自磷酸化介导的激活（phospho-Ser724 IRE1 alpha）。

活性的 IRE1 alpha 诱导编码剪切转录因子XBP1，形成活性形式 XBP1 -S。XBP1 -S 可以正向调控内质网伴侣、编码内质网相关蛋白降解（ERAD）的基因和脂质代谢；通过 XBP1 非依赖性途径，IRE1 与 TRAF2（肿瘤坏死因子受体相关因子 2）结合，诱导 JNK（JUN amino-terminal kinase）活化，从而调节自噬和凋亡。

明星抗体：IRE1 alpha [p Ser724] Antibody (Catalog # NB100 - 2323)，文献发表 200 余篇；

Western Blot 检测 Min6  细胞中的 pSer724 IRE1 alpha ，其中细胞在裂解前经过不同浓度的葡萄糖处理 3 小时。

明星抗体：IRE1 alpha Antibody (Catalog # NB100 - 2324) ，文献发表 30 余篇；

使用NB 100-2324 检测小鼠结肠组织切片中的 IRE1 的表达定位。

✦ ATF6 是一种跨膜糖蛋白和转录激活剂，在内质网应激过程中发挥启动 UPR 信号的功能。在感知未折叠蛋白时，全长 ATF6（p90）被转运到高尔基体完成加工/切割。切割的 p90 释放出 N-末端 cAMP 依赖性的 ATF- 6 alpha 形式（p50）至胞质中。此后，p50 转位到细胞核，结合内质网应激反应元件（ERSE）上的 DNA，调节内质网相关蛋白降解（ERAD）和 UPR 基因。

✦ PERK 是一种跨膜蛋白激酶，属于 PEK 蛋白家族，以其在胰岛素加工中的作用而闻名。在内质网应激反应和 UPR 激活过程中，PERK 的功能是抑制新蛋白的翻译。PERK 在 Thr- 982 位点的磷酸化形式通常被评估为内质网应激的指标，且活化的 PERK 磷酸化 eIF2α（真核细胞翻译起始因子 2α），从而抑制蛋白质的翻译以维持体内平衡。然而，磷酸化的 eIF2α 并不能阻断 ATF4 的翻译。积累后，ATF4 转移到细胞核，诱导内质网分子伴侣、自噬/凋亡基因（尤其是 CHOP ）、氧化反应基因以及氨基酸代谢信号通路的表达。

UPR信号通路示意图

如何检测内质网应激 /UPR ？

在 UPR/ER 应激实验中，常有两种主要方法，一种是基于 RNA 的方法分析 XBP1 剪切及其他 UPR 基因的表达。另一种是采用免疫分析方法标记主要蛋白，如 IRE1 -alpha、XBP1、GPR78、ATF6、CHOP 等。通过对单个标记蛋白的调控，可以了解 UPR 的哪一个信号臂（即 IRE1、PERK、ATF6）被抑制或激活。例如，磷酸化 IRE1 alpha (Ser724) 或 XBP1 -S 表达水平的升高表明 IRE1 alpha 介导的信号被激活。CHOP 诱导产生是 ATF6 和 PERK 信号激活的标志，而 GRP78 和 ERp72 表达水平是 ATF6 激活的特定标志。

需要注意的是，单个 UPR 标记物的分析不能得出内质网应激诱导的结论。UPR 通常由内质网应激的三个信号臂（IRE1、ATF6 和 PERK）相互协调激活，使用基于 RNA 和蛋白的方法分析多个 UPR 信号传导分子至关重要。

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