不同剂量羟考酮复合右美托咪定麻醉对肺癌根治术患者自控静脉镇痛效应及免疫应答的影响

摘要 目的：观察不同剂量羟考酮复合右美托咪定麻醉在肺癌根治术患者中的临床应用效果。方法：采用随机数字表法,将2017年3月~2020年12月期间在我院行肺癌根治术的肺癌患者（n=140）分为A组（1.0 mg/kg羟考酮）、B组（2.5 μg/kg右美托咪定、1.0 mg/kg羟考酮）、C组（2.5 μg/kg右美托咪定、0.75 mg/kg羟考酮）、D组（2.5 μg/kg右美托咪定、0.5 mg/kg羟考酮）,各为35例。观察四组患者的血流动力学、免疫应答、镇痛效应满意度及不良反应发生率。结果：C组、D组术后2 h（T1）~术后6 h（T2）时间点心率（HR）、平均动脉压（MAP）小于A组、B组（P<0.05）。而A组、B组之间和C组、D组之间的T1、T2时间点HR、MAP组间对比差异不显著（P>0.05）。A组、D组的镇痛效应满意度小于C组和B组（P<0.05）。而A组、D组之间和C组、B组之间的镇痛效应满意度组间对比无差异（P>0.05）。C组、D组CD3⁺、CD4⁺、CD4⁺/CD8⁺高于A组、B组;CD8⁺则低于A组、B组（P<0.05）。而C组、D组之间、A组、B组之间的CD3⁺、CD4⁺、CD8⁺、CD4⁺/CD8⁺组间对比差异不显著（P>0.05）。C组的不良反应发生率小于A组、B组、D组（P<0.05）。结论：羟考酮复合右美托咪定麻醉用于肺癌根治术患者,以0.75 mg/kg羟考酮+2.5 μg/kg右美托咪定的效果最好,可获得较好的镇痛效应满意度,稳定血流动力学,减轻免疫抑制,安全可靠。     

不同剂量右美托咪定联合舒芬太尼对老年全髋关节置换术患者血流动力学、脑保护效应和 T淋巴细胞亚群的影响

摘要 目的：观察不同剂量右美托咪定联合舒芬太尼对老年全髋关节置换术（THA）患者血流动力学、脑保护效应和 T淋巴细胞亚群的影响。方法：选择2017年3月到2021年8月期间来我院接受治疗的老年THA患者90例。将患者根据随机数字表法分为低剂量组、中剂量组和高剂量组,例数分别为30例。麻醉诱导前,低剂量组（0.25 μg/kg）、中剂量组（0.50 μg/kg）和高剂量组（1.00 μg/kg）静脉输注右美托咪定,输注 10 min。观察三组血流动力学、脑保护效应指标、T淋巴细胞亚群指标、不良反应发生情况及镇痛情况。结果：中剂量组气管插管即刻（T1）~手术结束时（T3）时间点心率（HR）、平均动脉压（MAP）高于低剂量组和高剂量组（P<0.05）。高剂量组及中剂量组的术后2 h、术后 6 h、术后12 h、术后24 h疼痛视觉模拟评分法 (VAS )评分均低于低剂量组(P<0.05),且高剂量组低于中剂量组( P<0.05 )。高剂量组、中剂量组术后3 d血清S100β蛋白、神经元特异性烯醇化酶（NSE）低于低剂量组,且高剂量组低于中剂量组（P<0.05）。高剂量组、中剂量组术后3 d的脑氧摄取率（CERO₂）高于低剂量组,且高剂量组高于中剂量组（P<0.05）。高剂量组、中剂量组术后3 d CD3⁺、CD4⁺、CD4⁺/ CD8⁺高于低剂量组（P<0.05）。高剂量组、中剂量组术后3 d CD3⁺、CD4⁺、CD4⁺/ CD8⁺对比差异无统计学意义（P>0.05）。高剂量组的不良反应发生率比低剂量组和中剂量组的更高（P<0.05）。结论：右美托咪定联合舒芬太尼应用于老年THA患者,可获得较好的镇痛效果,且右美托咪定具有剂量差异,0.50 μg/kg及 1.00 μg/kg可获得相当的免疫功能恢复程度,0.50 μg/kg的患者血流动力学更稳定,而1.00 μg/kg的患者脑保护效应更好,但不良反应高,综合考虑,认为0.50 μg/kg右美托咪定相对更为安全。     

不同剂量右美托咪定治疗对大鼠术后神经功能及Keap1/Nrf2/ARE信号通路的影响

摘要 目的：探讨不同剂量右美托咪定治疗对大鼠术后神经功能及Keap1/Nrf2/ARE信号通路的影响。方法：60只SD大鼠随机分为假手术组（n=12）、脑缺血再灌注组（n=12）、低剂量右美托咪定组（n=12）、中剂量右美托咪定组（n=12）、高剂量右美托咪定组（n=12）,建立脑缺血模型,开展前瞻性研究。假手术组仅接受假手术而不造成脑缺血,术中持续静脉泵注生理盐水;脑缺血再灌注组维持脑缺血片刻,缺血即刻持续静脉泵注生理盐水;低、中、高剂量右美托咪定组脑缺血即刻静脉输注右美托咪定,首次剂量分别为6 μg/kg、60 μg/kg、600 μg/kg,剩余剂量分别以0.05 μg/kg/min、0.5 μg/kg/min、5 μg/kg/min持续静脉泵注。比较各组大鼠神经功能、炎症因子水平、氧化应激指标及Keap1/Nrf2/ARE表达。结果：与假手术组相比,低剂量右美托咪定组、中剂量右美托咪定组、高剂量右美托咪定组、脑缺血再灌注组Longa评分依次升高;与脑缺血再灌注组相比,低剂量右美托咪定组、中剂量右美托咪定组、高剂量右美托咪定组脑梗死体积、脑梗死体积所占百分比依次升高（P<0.05）。与假手术组相比,低剂量右美托咪定组、中剂量右美托咪定组、高剂量右美托咪定组、脑缺血再灌注组白介素6（IL-6）、白介素1β（IL-1β）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）水平依次升高（P<0.05）。与假手术组相比,低剂量右美托咪定组、中剂量右美托咪定组、高剂量右美托咪定组、脑缺血再灌注组神经元特异性烯醇化酶（NSE）、丙二醛（MDA）水平依次升高,超氧化物歧化酶（SOD）水平依次降低（P<0.05）。与假手术组相比,低剂量右美托咪定组、中剂量右美托咪定组、高剂量右美托咪定组、脑缺血再灌注组Keap1/Nrf2/ARE表达依次降低（P<0.05）。结论：低剂量右美托咪定能够保护脑缺血再灌注大鼠术后神经功能,主要通过减轻炎症反应和氧化应激来起作用,其作用机制可能与激活Keap1/Nrf2/ARE信号通路有关。     

右美托咪定联合肺保护性通气策略对肺癌根治术患者氧化应激、炎症反应和免疫功能的影响

摘要 目的：探讨右美托咪定联合肺保护性通气策略对肺癌根治术患者氧化应激、炎症反应和免疫功能的影响。方法：选择我院行肺癌根治术患者110例,入选患者根据信封抽签法分为A组和B组,各为55例。A组接受右美托咪定联合传统通气策略,B组接受右美托咪定联合肺保护性通气策略,观察两组患者的氧合指数（OI）、氧化应激指标[超氧化物歧化酶（SOD）、丙二醛（MDA）]、炎症反应指标[白介素-6（IL-6）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）]、免疫功能变化以及术后肺部并发症发生率。结果：B组单肺通气前即刻（T2）~恢复双肺通气15 min（T6）时间点OI高于A组（P<0.05）。B组术后72 h（T7）时间点CD3⁺、CD4⁺、CD4⁺/CD8⁺高于A组,CD8⁺低于A组（P<0.05）。B组T7时间点SOD水平高于A组,MDA水平低于A组（P<0.05）。B组T7时间点IL-6、TNF-α水平低于A组（P<0.05）。两组术后肺部并发症发生率组间对比无统计学差异（P>0.05）。结论：右美托咪定联合肺保护性通气策略可改善肺癌根治术患者氧合和炎症反应,有效减轻免疫抑制及氧化应激反应。     

超声引导下腹横肌平面阻滞联合舒芬太尼、右美托咪定镇痛对肝部分切除术后患者疼痛因子、应激反应和细胞免疫功能的影响

摘要 目的：探讨超声引导下腹横肌平面阻滞（TAPB）联合舒芬太尼、右美托咪定镇痛对肝部分切除术后患者疼痛因子、应激反应和细胞免疫功能的影响。方法：选择我院2020年4月~2021年8月期间收治的行肝部分切除术的患者70例。根据随机数字表法将患者分为A组（超声引导下TAPB联合舒芬太尼镇痛,35例）和B组（超声引导下TAPB联合舒芬太尼、右美托咪定镇痛,35例）,对比两组镇静、镇痛效果,观察两组疼痛因子、应激反应和细胞免疫功能变化,对比两组围术期间不良反应发生率。结果：两组术后12 h、术后24 h、术后48 h视觉模拟评分法（VAS）下降,且B组低于A组（P<0.05）。两组术后12 h、术后24 h、术后48 h Ramsay镇静评分下降,但B组高于A组（P<0.05）。两组术后1 d血清前列腺素E2（PGE2）、血清P物质（SP）、降钙素基因相关肽（CGRP）水平均升高,但B组低于A组（P<0.05）。两组术后1 d血清肾上腺素（E）、皮质醇（Cor）、C反应蛋白（CRP）水平均升高,但B组低于A组（P<0.05）。两组术后1 d CD8⁺升高,但B组低于A组;CD3⁺、CD4⁺、CD4⁺/CD8⁺下降,但B组高于A组（P<0.05）。两组不良反应发生率对比无统计学差异（P>0.05）。结论：超声引导下TAPB联合舒芬太尼、右美托咪定镇痛用于肝部分切除术后患者,可有效减轻术后疼痛和应激反应,改善机体免疫功能,安全可靠。     

羟考酮联合右美托咪定术后镇痛对腹腔镜下结肠癌根治术患者炎性因子、T细胞亚群和认知功能的影响

摘要 目的：探讨羟考酮联合右美托咪定术后镇痛对腹腔镜下结肠癌根治术患者炎性因子、T细胞亚群和认知功能的影响。方法：选取我院于2013年1月~2019年12月期间收治的80例行腹腔镜下结肠癌根治术的患者,采用随机数字表法将患者分为A组和B组,各40例,A组给予舒芬太尼联合右美托咪定术后镇痛,B组给予羟考酮联合右美托咪定术后镇痛,对比两组围术期指标、炎性因子、T细胞亚群和认知功能。结果：B组自主呼吸恢复时间、定向力恢复时间、拔管时间短于A组,自控镇痛泵（PCA）总按压次数少于A组,PCA有效按压次数多于A组（P<0.05）。两组术前、术后1 d、术后3 d的白介素-6（IL-6）、C反应蛋白（CRP）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）水平呈先升高后降低趋势（P<0.05）,B组术后1 d、术后3 d的IL-6、CRP、TNF-α水平低于A组（P<0.05）。两组术前、术后1 d、术后3 d 的CD3⁺、CD4⁺、CD4⁺/CD8⁺呈先降低后升高趋势,CD8⁺呈先升高后降低趋势（P<0.05）,B组术后1 d、术后3d CD3⁺、CD4⁺、CD4⁺/CD8⁺高于A组,CD8⁺则低于A组（P<0.05）。两组术后1 d、2 d、3 d简易精神状态检查表（MMSE）评分呈升高趋势（P<0.05）,B组术后1 d、2 d、3 d的MMSE评分高于A组（P<0.05）。结论：腹腔镜下结肠癌根治术患者采用羟考酮联合右美托咪定术后镇痛,可减轻患者炎性反应及免疫抑制,同时还可减轻其认知功能损伤,促进其术后恢复。     

不同剂量右美托咪定辅助麻醉对老年结肠癌根治术患者麻醉效果和术后谵妄的影响及谵妄的相关因素分析

摘要 目的：探讨不同剂量右美托咪定辅助麻醉对老年结肠癌根治术患者麻醉效果,并分析术后谵妄的影响因素。方法：选取2019年4月~2021年1月期间我院收治的160例老年结肠癌根治术患者,根据随机数字表法将患者分为A组（53例）、B组（53例）和C组（54例）。A组和B组均于麻醉诱导前给予0.5 μg/kg右美托咪定,以0.2 μg/kg?h速率静脉输注至手术结束前30 min,A组术后镇痛时再给予右美托咪定0.05 μg/kg?h。C组给予等容量和等速率的生理盐水。观察三组的应激反应、麻醉效果、不良反应发生率、谵妄发生率。根据是否发生谵妄分为谵妄组（n=28）和无谵妄组（n=132）。采用Logistic回归分析术后谵妄的影响因素。结果：三组术后第3 d C反应蛋白（CRP）、白介素-6（IL-6）、多巴胺、肾上腺素均较手术结束升高（P<0.05）。A组、B组术后第3 d CRP、IL-6、多巴胺、肾上腺素低于C组（P<0.05）。A组、B组术后第3dCRP、IL-6、多巴胺、肾上腺素组间对比,无明显差异（P>0.05）。A组、B组、C组的不良反应总发生率组间的对比无明显差异（P>0.05）。B组的谵妄发生率明显低于A组、C组（P<0.05）。A组、C组谵妄发生率组间对比无明显差异（P>0.05）。单因素分析结果显示,术后谵妄的发生与年龄、术前抑郁、术前合并基础疾病数量、术中低氧血症、气腹后PaCO₂、白蛋白有关（P<0.05）。多因素Logistic回归分析结果显示：术前抑郁、年龄≥70岁、术前合并基础疾病数量≥3、术中低氧血症、气腹后PaCO₂偏高、白蛋白偏低是导致老年结肠癌根治术患者术后谵妄的危险因素（P<0.05）。结论：小剂量右美托咪定辅助麻醉可提高老年结肠癌根治术患者的麻醉效果,减少谵妄的发生率,同时术前抑郁、年龄≥70岁、术前合并基础疾病数量≥3、术中低氧血症、气腹后PaCO₂偏高、白蛋白偏低是引起谵妄发生的危险因素。     

右美托咪定联合地塞米松对结直肠癌患者苏醒质量、应激反应和外周血T细胞亚群的影响

摘要 目的：探讨右美托咪定联合地塞米松对结直肠癌患者苏醒质量、应激反应和外周血T细胞亚群的影响。方法：选择2020年4月~2021年3月期间我院收治的结直肠癌患者132例,采用随机数字表法分为对照组（右美托咪定,n=66）和研究组（右美托咪定联合地塞米松,n=66）。观察两组血流动力学、苏醒质量、应激反应、T细胞亚群和不良反应。结果：研究组给药后10 min（T1）~出手术室时（T4）时间点平均动脉压（MAP）、心率（HR）低于对照组（P<0.05）。研究组T1~T4时间点去甲肾上腺素（NE）、肾上腺素（E）较对照组低（P<0.05）。两组睁眼时间、术后自主呼吸恢复时间、拔管时间组间对比无差异（P>0.05）。研究组术后3 d CD3⁺、CD4⁺、CD4⁺/CD8⁺高于对照组,CD8⁺低于对照组（P<0.05）。两组不良反应发生率组间对比无差异（P>0.05）。结论：右美托咪定联合地塞米松用于结直肠癌患者,可保持良好的苏醒质量,减轻机体应激反应和免疫抑制,改善血流动力学波动。     

右美托咪定联合舒芬太尼术后镇痛对卵巢癌根治术患者细胞免疫功能和炎症应激反应的影响

摘要 目的：探讨右美托咪定联合舒芬太尼术后镇痛对卵巢癌根治术患者细胞免疫功能和炎症应激反应的影响。方法：根据随机数字表法将2020年2月至2023年2月期间陕西省肿瘤医院120例择期行卵巢癌根治术的患者分为对照组（n=60，术后镇痛药物选用舒芬太尼）和研究组（n=60，术后镇痛药物选用右美托咪定联合舒芬太尼）。对比两组镇静（Ramsay镇静评分）、细胞免疫功能[CD3⁺、CD4⁺、CD8⁺、CD4⁺/CD8⁺]、镇痛情况[视觉模拟评分法（VAS）]、不良反应、炎症应激反应[白细胞介素-6（IL-6）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、皮质醇（Cor）和去甲肾上腺素（NE）]变化情况。结果：与对照组术后6 h、12 h、24 h、48 h 相比，研究组同时间点VAS评分更低，Ramsay镇静评分更高（P<0.05）。与对照组术后24 h相比，研究组同时间点CD3⁺、CD4⁺、CD4⁺/CD8⁺更高，CD8⁺更低（P<0.05）。两组不良反应发生率组间对比未见差异（P>0.05）。与对照组术后24 h相比，研究组同时间点IL-6、TNF-α、Cor、NE更低（P<0.05）。结论：右美托咪定联合舒芬太尼用于卵巢癌根治术患者术后镇痛，镇静、镇痛效果显著，同时还可减轻机体炎症应激反应，缓解免疫抑制。     

右美托咪定联合舒芬太尼术后镇痛对老年肺癌患者T细胞亚群、血清炎性因子和疼痛介质指标的影响

摘要 目的：观察右美托咪定联合舒芬太尼术后镇痛对老年肺癌患者T细胞亚群、血清炎性因子和疼痛介质指标的影响。方法：选取2017年7月~2020年12月期间200例我院收治的行肺癌根治术的老年患者,按随机数字表法分为研究组（n=100）、对照组（n=100）。对照组术后镇痛选用舒芬太尼,研究组术后镇痛选用右美托咪定联合舒芬太尼,观察两组患者视觉模拟评分法（VAS）评分和Ramsay镇静评分、外周血T细胞亚群、血清炎性因子和疼痛介质指标、不良反应。结果：两组术后6 h、12 h、24 h、48 h的Ramsay镇静评分、VAS评分均较术后1 h下降（P<0.05）,且研究组以上时间点Ramsay镇静评分高于对照组,而VAS评分低于对照组（P<0.05）。两组术后24 h血清干扰素-γ（IFN-γ）、白细胞介素-6（IL-6）升高,但研究组术后24 h血清IFN-γ、IL-6低于对照组（P<0.05）。两组术后24 h外周血CD8⁺升高,CD3⁺、CD4⁺、CD4⁺/CD8⁺降低（P<0.05）,但术后24 h研究组CD8⁺低于对照组,CD3⁺、CD4⁺、CD4⁺/CD8⁺高于对照组（P<0.05）。术后24 h两组血清β-内啡肽（β-EP）、P物质（SP）以及一氧化氮（NO）水平均升高,但研究组低于对照组（P<0.05）。两组不良反应发生率组间对比无统计学差异（P>0.05）。结论：右美托咪定联合舒芬太尼用于老年肺癌患者术后镇痛,镇痛、镇静效果确切,同时可减轻免疫抑制及炎性反应,且安全性高。     

六种藓类植物茎的比较解剖学研究

通过对6种藓类植物,即褶叶青藓(Brachythecium salebrosum(Web.et Mohr.)B.S.G.)、湿地匐灯藓(Plagiomnium acutum(Lindb.)Kop.)、侧枝匐灯藓(Plagiomnium maximoviczii(Lindb.)Kop.)、大凤尾藓(Fissidensnobilis Griff.)、大羽藓(Thuidium cymbifolium(Doz.et Molk.)B.S.G.)和大灰藓(Hypnum plumaeforme Wils.)嫩茎和老茎的石蜡切片和显微观察发现,同一藓类植株的嫩茎和老茎,茎结构稳定,不同种藓类植物茎横切面具有不同特征.植物体茎横切面形状、表层细胞的层数、细胞大小和细胞壁厚薄、皮层细胞大小和形状、中轴的有无以及比例等特征可以作为藓类植物的分科分类依据之一.     

Photoregulation of seed germination of wild-type and of an aurea-mutant of tomato

Seed germination of an aurea mutant of tomato ( Lycopersicon esculentum Mill.) is promoted by continuous irradiation with red, far-red or long-wavelength far-red (758 nm) light as well as by cyclic irradiations (5 min red or 5 min far-red/25 min darkness). Far-red light applied immediately after each red does not change the germination behaviour. Seed germination of the isogenic wild-type, cv. UC-105, is promoted by continuous and cyclic red light while it is inhibited by continuous and cyclic far-red light and by continious 758 nm irradiation. Far-red irradiation reverses almost completely the promoting effect of red light. The promoting effect (in the aurea mutant) and the inhibitory effect (in the wild-type) of continuous far-red light do not show photon fluence rate dependency above 20 nmol m⁻² s⁻¹. It is concluded that phytochrome controls tomato seed germination throgh low energy responses in both the wild type and the au mutant. The promoting effect of continuous and cyclic far-red light in the au mutant can be attributed to a greater sensitivity to P_fr.     

真菌类遗传学分析的知识结构教学

本文以认知结构理论为指导,讨论了真菌类遗传分析与高等动植物遗传分析的内在联系,认为利用这种内在联系进行教学可收到好的效果并说明了作者的具体教学过程。 Abstract:In the paper, the relationship between genetic analysis of Fungi and genetic analysis of high animal and plant was discussed.A good results were obtained when we adopted this method in the teaching.     

Cause of Senescence of Nine Sorts of Flowers

The levels of endogenous phytohormones and respiratory rate in nine sorts of flowers such as Cymbidium faberi Rolfe, Nopalxochia ackermannii Kunth and others were investigated both at full bloom and senescence and meanwhile the effect of exogenous phytohormones on prolonging the blossoms and promoting ethylene production were tested. There is a high content of endogenous ethylene in all the long-lived flowere, about 3–16 folds higer than the short-lived ones. There is a high level of ABA at full blooming flowers of short-lived flowers, in which there is no or only some cytokinins in it, but the ratio of CTK (6BA+zeatin)/ABA is smaller(l.7). The endogenous ABA reached a much higher level at senescence in all nine sorts of flowers, so it is reasonable to consider that it is ABA which plays an important role of regulation in controlling flower's senescence. There is a much higher level of GA3 and zeatin in the long-lived flowers which is not demonstrated in the shortlived ones. The respiratory rate is one of the factors controtling the longevity of flowers, but it does not play a decided role. Application of 6BA and zeatin prolongs distinctly orchid’s longevity, however exogenous IAA through the promotive action on ethylene production, evidently extends the longevity of the flowers of the Nopalxochia ackermannii Kunth.     

Interconnection of parameters of regulation system of lipid peroxidation and of morphophysiological parameters of mouse liver

A complex analysis of seasonal fluctuations of the mean group parameters of the system of regulation of lipid peroxidation has been performed in liver of Balb/c mice. Association of lipid characteristics and morphophysiological parameters is studied in the Balb/c mouse liver. An inter-connection is revealed between the liver index and the amount of lysoforms of phospholipids, the scale and character of the interconnection differing essentially depending on proportion of phos-phatidylcholine in mouse liver phospholipids.     

龙胆科药用植物化学成分的研究现状

龙胆科植物在我国的分布范围很广,且多数为药用植物,其多数种属的药用植物,至今其化学成分尚未被系统研究。综述了目前龙胆科药用植物的化学成分的研究现状及一般提取方法,对近年来发现的环烯醚萜及裂环烯醚萜类化合物进行了总结,为本科药用植物的更深入研究提供了参考。     

Physiological characteristics of various species of strains of carboxydobacteria

Seven strains of aerobic carbon monoxide-oxidizing bacteria (carboxydebacteria) when growing on CO as sole source of carbon and energy had doubling times which ranged from 12–42 h. The activity profiles obtained after discontinuous sucrose density gradient centrifugation indicated that the CO-oxidizing enzymes are soluble and the hydrogenases are membrane-bound in all strains examined. The CO-oxidizing enzymes of Pseudomonas carboxydohydrogena, Pseudomonas carboxydoflava, Comamonas compransoris, and the so far unidentified strains OM2, OM3, and OM4 had a molecular weight of 230,000; that of Achromobacter carboxydus amounted to 170,000. The molecular weights of the CO-oxidizing and H₂-oxidizing enzymes turned out to be identical. The cell sonicates were shown to catalyze the oxidation of both CO and H₂ with methylene blue, thionine, phenazine methosulfate, toluylene blue, dichlorophenolindophenol, cytochrome c or ferricyanide as electron acceptors. Methyl viologen, benzyl viologen, FAD⁺, FMN⁺, and NAD(P)⁺ were not reduced. The spectrum of electron acceptors was identical for all strains tested. Neither free formate, hydrogen nor oxygen gas were involved in the CO-oxidation reaction. Methylene blue was reduced by CO at a 1:1 molar ratio. The results indicate that CO-oxidation by carboxydobacteria is catalyzed by identical or similar enzymes and that the reaction obeys the equation CO+H₂OCO₂+2H⁺+2e^- as previously shown for Pseudomonas carboxydovorans.Dedicated to Otto Kandler remembering almost three decades of enjoyable cooperation     

Modulation of allostery of pyruvate kinase by shifting of an ensemble of microstates

Since the introduction of the concepts of allostery about four decades ago, much advancement has been made in elucidating the structure-function correlation in allostery. However, there are still a number of issues that remain unresolved. In this review we used mammalian pyruvate kinase (PK) as a model system to understand the role of protein dynamics in modulating cooperativity. PK has a triosephosphate isomerase (TIM)(α/β)₈ barrel structural motif. PK is an ideal system to address basic questions regarding regulatory mechanisms about this common (α/β)₈ structural motif. The simplest model accounting for all of the solution thermodynamic and kinetic data on ligand-enzyme interactions involves two conformational states, inactive E^T and active E^R. These conformational states are represented by domain movements. Further studies provide the first evidence for a differential effect of ligand binding on the dynamics of the structural elements, not major secondary structural changes. These data are consistent with our model that allosteric regulation of PK is the consequence of perturbation of the distribution of an ensemble of states in which the inactive E^T and active E^R represent the two extreme end states. Sequence differences and ligands can modulate the distribution of states leading to alterations of functions. The future work includes: defining the network of functionally connected residues; elucidating the chemical principles governing the sequence differences which affect functions; and probing the nature of mutations on the stability of the secondary structural elements, which in turn modulate allostery.