铜离子稳态平衡分子机理研究进展

铜离子是生物体不可缺少的微量元素。作位酶的辅助因子,铜离子驱动着包括细胞呼吸、神经递质的传递、铁离子的摄取和抵抗氧化应激在内的重要生理过程。然而,过量时,铜离子是有害的,能损坏像DNA、蛋白质和脂肪这样的生物分子。正因为如此,生物体必须平衡细胞体内铜离子的水平。铜离子稳态平衡相关的遗传缺陷是造成Menke和Wilson疾病的原因。铜离子也被发现与癌症和神经退行性疾病有关。对酵母和其他生物体的研究发现,存在铜离子的摄取、分送、储存、排泄和抵抗毒性水平铜离子的专一机制。调控这些专一机制的铜离子信号分子是细胞平衡铜这个必不可少却又有害的离子的关键。     

肾脏铜稳态平衡调控机制的研究进展

铜是生物体必需的微量金属元素,作为多种酶的辅因子或结构成分参与重要的生物代谢过程。遗传性或获得性的铜稳态失衡,包括铜过载、缺乏或分布不均,均可导致或加重某些疾病,如门克斯病、威尔逊病、神经退行性疾病、贫血、心血管疾病、肾脏疾病和癌症。近年来研究表明,慢性肾脏病与细胞内铜过载密切相关。因此,肾脏组织细胞必须形成一个有序、高效的铜调控网络以维持细胞内铜稳态。本综述旨在总结肾脏细胞内铜的摄取、胞内转移、分储和排泄过程及其中的可能调控机制,以期为肾脏相关疾病的基础研究及临床防治提供理论基础和潜在的治疗靶点。     

海州香薷（Elsholtzia splendens）根际铜抗性细菌的筛选及生物多样性

摘要：【目的】重金属耐性植物海州香薷根际铜抗性细菌的筛选及生物多样性研究将有助于了解微生物－超富集植物相互关系和植物修复机理、开发微生物－香薷重金属修复新技术。【方法】采用稀释平板涂布法从海州香薷根际筛选铜抗性菌株,测定菌株溶磷和产生吲哚乙酸、铁载体、1-氨基环丙烷-1-羧酸（ACC）脱氨酶的特性,采用16S rDNA限制性酶切多态性分析（amplified rDNA restriction analysis, ARDRA）研究铜抗性细菌的遗传多样性,根据16S rDNA相似性对产ACC脱氨酶的菌株进行了     

靶向抑制铜伴侣蛋白CCS逆转卵巢癌C13*细胞的顺铂耐药性

顺铂（cisplatin）,即二胺二氯铂/diaminedichloroplatinum（DDP）,是治疗卵巢癌最有效的化疗药物;然而,耐药性是限制顺铂临床治疗效果的最重要因素。目前,卵巢癌对顺铂的耐药机制仍不十分清楚。超氧化物歧化酶1铜伴侣蛋白（copper chaperone for superoxide dismutase 1, CCS）介导Cu2+特异性传递给超氧化物歧化酶1（superoxide dismutase1, SOD1）,为维持细胞增殖和生存所必需;相反,抑制CCS可减缓肿瘤细胞增殖。本研究旨在证明,AMPK依赖的CCS表达与卵巢癌的顺铂耐药有关。实时定量PCR及免疫印迹结果显示,与顺铂敏感细胞株OV2008比较,顺铂耐药细胞株C13*中的CCS mRNA和蛋白质表达水平明显上调。shRNA靶向沉默CCS或采用抑制剂DC_AC50抑制CCS后,可明显增强顺铂对C13*细胞增殖的抑制作用,提示CCS高表达与顺铂耐药相关,而抑制CCS可逆转顺铂的耐药性。同样,免疫印迹结果证明,CCS在A549、H1944等6种不同肺癌细胞中的表达水平高低与顺铂敏感性密切相关。采用siRNA干扰CCS在A549细胞中的高表达,或在CCS低表达的H1944细胞中过表达CCS,可明显增加A549或减弱H1944细胞对顺铂的敏感性,进一步证明CCS表达与顺铂耐药性相关。此外,采用AMPK抑制剂化合物C阻断AMPKα Thr172磷酸化（激活）,即抑制AMPK信号通路,可明显抑制CCS在C13*细胞中的表达,提高其对顺铂的敏感性。以上研究结果提示,AMPK信号通路依赖的CCS表达参与肿瘤的顺铂耐药机制,而抑制CCS逆转顺铂耐药。本文的结果还提示,CCS有望成为克服顺铂耐药的潜在靶点。     

靶向抑制铜伴侣蛋白CCS逆转卵巢癌C13~*细胞的顺铂耐药性北大核心CSCD

顺铂(cisplatin),即二胺二氯铂/diaminedichloroplatinum(DDP),是治疗卵巢癌最有效的化疗药物;然而,耐药性是限制顺铂临床治疗效果的最重要因素。目前,卵巢癌对顺铂的耐药机制仍不十分清楚。超氧化物歧化酶1铜伴侣蛋白(copper chaperone for superoxide dismutase 1,CCS)介导Cu2+特异性传递给超氧化物歧化酶1(superoxide dismutase1,SOD1),为维持细胞增殖和生存所必需;相反,抑制CCS可减缓肿瘤细胞增殖。本研究旨在证明,AMPK依赖的CCS表达与卵巢癌的顺铂耐药有关。实时定量PCR及免疫印迹结果显示,与顺铂敏感细胞株OV2008比较,顺铂耐药细胞株C13*中的CCS mRNA和蛋白质表达水平明显上调。shRNA靶向沉默CCS或采用抑制剂DC_AC50抑制CCS后,可明显增强顺铂对C13*细胞增殖的抑制作用,提示CCS高表达与顺铂耐药相关,而抑制CCS可逆转顺铂的耐药性。同样,免疫印迹结果证明,CCS在A549、H1944等6种不同肺癌细胞中的表达水平高低与顺铂敏感性密切相关。采用siRNA干扰CCS在A549细胞中的高表达,或在CCS低表达的H1944细胞中过表达CCS,可明显增加A549或减弱H1944细胞对顺铂的敏感性,进一步证明CCS表达与顺铂耐药性相关。此外,采用AMPK抑制剂化合物C阻断AMPKα-Thr172磷酸化(激活),即抑制AMPK信号通路,可明显抑制CCS在C13*细胞中的表达,提高其对顺铂的敏感性。以上研究结果提示,AMPK信号通路依赖的CCS表达参与肿瘤的顺铂耐药机制,而抑制CCS逆转顺铂耐药。本文的结果还提示,CCS有望成为克服顺铂耐药的潜在靶点。     

条件致病真菌新型隐球酵母（Cryptococcus neoformans）致病性研究进展

摘要：真菌感染引起的疾病在临床上呈现较快的上升趋势,在国际上引起了广泛的重视。新型隐球酵母是主要病原真菌之一。过去十余年,对其致病的分子生物学研究有了较大的进展。重要致病因子（virulence factors）的合成调控及致病过程中信号传导途径等研究进展较快,这些都可能成为治疗甚至预防该真菌的焦点。本文在简要介绍致病因子的基础上,详细综述了分子生物学研究的进展情况。     

几种氨基酸—铜（Ⅱ）配合物的超氧化物歧化酶活性

用四氮唑蓝光化学还原法对所合成的ＫＣｕ（ＩＤＡ）（Ｓｅｒ）．２Ｈ２Ｏ、ＫＣｕ（ＩＤＡ）（Ａｌａ）．Ｈ２Ｏ、Ｃｕ（ＩＤＡ）（ｅｎ）、ＫＣｕ（ＩＤＡ）（Ｇｌｙ）．Ｈ２Ｏ和Ｃｕ（ＩＤＡ）．２Ｈ２Ｏ（ＩＤＡ＝Ｎ（羧基甲基）－甘氨酸,Ｓｅｒ＝丝氨酸,Ａｌａ＝丙氨酸,ｅｎ＝乙二胺,Ｇｌｙ＝甘氨酸）等５种氨基酸一铜（Ⅱ）配合物进行了活性测定,发现它们均具有天然超氧化物歧化酶活性,其活性依次为０．３４,０．４５．     

草菇基因组中11个漆酶同源基因的生物信息学分析及铜离子对其表达的影响

通过分析草菇基因组中11个漆酶同源基因所编码的蛋白的性质、转录调控元件和测定铜离子存在条件下的草菇漆酶活性及11个漆酶基因的转录水平,揭示了草菇漆酶基因的各自特性、差异以及基因功能与进化机制。分析表明,这11个漆酶同源基因编码的蛋白具有508–562aa个氨基酸,分子量和理论等电点分别为56.25–60.75kDa和4.51–6.18（未经翻译后修饰）,且都具有真菌漆酶铜离子结合区域的特征序列、4个能够结合催化底物的环形结构以及信号肽序列,都属于分泌性的胞外蛋白,但其底物结合位点数目、loop序列的一致性、跨膜区域数目和位置以及信号肽位置等存在较大差异。草菇11个漆酶起始密码子上游2 000bp的序列中含有真核生物的基本转录调控元件（TATA-box,CAAT-box及GC-box）和多个潜在的调控元件（MRE、XRE、STRE、HSE、ARE、TRE、NIT元件等）,但每个基因所含调控元件数目及种类各有不同。在液体培养条件下,铜离子能够诱导除vv-lac2、vv-lac3和vv-lac7之外的其余8个草菇漆酶基因的表达,且适宜浓度的铜离子有助于草菇漆酶活性的增加。     

几种氨基酸─铜（Ⅱ）配合物的超氧化物歧化酶活性

用四氮唑蓝光化学还原法对所合成的ＫＣｕ（ＩＤＡ）（Ｓｅｒ）·２Ｈ２Ｏ、ＫＣｕ（ＩＤＡ）（Ａｌａ）·Ｈ２Ｏ、Ｃｕ（ＩＤＡ）（ｅｎ）、ＫＣｕ（ＩＤＡ）（Ｇｌｙ）·Ｈ２Ｏ和Ｃｕ（ＩＤＡ）·２Ｈ２Ｏ（ＩＤＡ＝Ｎ（羧基甲基）－甘氨酸,Ｓｅｒ＝丝氨酸,Ａｌａ＝丙氨酸,ｅｎ＝乙二胺,Ｇｌｙ＝甘氨酸）等５种氨基酸─铜（Ⅱ）配合物进行了活性测定,发现它们均具有天然超氧化物歧化酶活性,其活性依次为０．３４、０．４５、０．５０、０．５４、０．７２Ｃｕμｍｏｌ·Ｌ－１。     

盐胁迫下花花柴miR398对Cu/Zn超氧化物歧化酶基因的调控研究

植物miRNA能够参与盐胁迫下基因表达的调控。在盐胁迫条件下盐生植物花花柴miR398(KcmiR398)呈现显著性差异表达,为了探讨miR398的靶基因及其对靶基因的调控方式,通过生物信息学分析(http://plantgrn.noble.Org/psRNATarget/),预测KcmiR398的靶基因分别为Cu/Zn超氧化物歧化酶(SOD)基因CSD1和CSD2。利用RACE技术从花花柴中克隆到CSD1和CSD2基因全长序列,分别命名为KcCSD1和KcCSD2。qRT-PCR结果表明:(1)KcmiR398在盐胁迫的花花柴茎中上调表达,在新叶中下调表达;KcCSD1在盐胁迫的老叶中上调表达,而在老茎和根中下调表达;KcCSD2在盐胁迫的老茎和根中上调表达。(2)300mmol/L NaCl胁迫24~48h,KcmiR398与对照无显著差异;KcCSD1的表达为对照的3倍以上,而KcCSD2的表达没有显著差异。研究表明,花花柴的KcmiR398和KcCSD1、KcCSD2有组织差异性表达,盐胁迫可以影响KcmiR398和KcCSD1、KcCSD2基因的表达以适应盐胁迫产生的氧化危害。     

利用酿酒酵母转座子文库筛选MTM1基因缺失表型相关基因

【目的】MTM1基因对于维持锰超氧化物歧化酶的活性和线粒体正常功能十分重要,MTM1基因的缺失会严重影响锰超氧化物歧化酶活性,并损伤线粒体功能,使酵母在非发酵培养基上不能生长。为加深对MTM1基因功能及其相关基因的研究,尝试利用转座子文库筛选MTM1基因缺失表型相关基因,寻找哪些位置的转座子插入能挽救MTM1基因缺失导致的生长缺陷。【方法】因MTM1基因的缺失造成的损伤不可逆,直接转入文库无法筛选得到MTM1基因缺失表型相关基因,本研究利用外源MTM1基因菌株和mTn-lacZ/LEU2酿酒酵母转座子文库进行筛选,寻找能挽救mtm1突变体生长缺陷的转座子插入位点。【结果】发现转座子插入HSL1和TPS2基因能挽救mtm1突变体的生长缺陷。【结论】我们的结果为深入了解MTM1基因的功能提供了线索。     

Cloning and DNA sequencing of cytosolic Cu/Zn superoxide dismutase gene from chinese cabbage

A cDNA clone for the cytosolic Cu/Zn superoxide dismutase (Cu/Zn SOD) from Chinese cabbage (Brassica campestris ssp.pekinensis) was isolated and its DNA sequence was determined. The cDNA clone contains a complete coding sequence which encodes a protein of 152 amino acids and a 3-untranslated region including a poly A signal. The deduced amino acid sequence shows that it is highly homologous to the Cu/Zn SODs from other plants (60–90%). The lack of a putative chloroplast targeting transit peptide indicates that the clone represents a cytosolic form of Cu/Zn SOD. Genomic Southern hybridization suggests that cytosolic Cu/Zn SOD genes are present in 1 or 2 copies per genome.     

腐皮镰孢菌壳聚糖酶的酶学性质研究及其在酿酒酵母工业菌株中的表达

摘要：【目的】本研究旨在了解腐皮镰孢菌（Fusarium solani）壳聚糖酶的基本酶学性质及其在壳寡糖生产中的应用,构建能高效分泌表达壳聚糖酶的酿酒酵母工业菌株。【方法】采用RT-PCR扩增腐皮镰孢菌壳聚糖酶的cDNA序列;通过组氨酸标签,纯化得到E. coli表达的重组壳聚糖酶,并进行基本酶学性质研究;以薄层层析、高效液相色谱等技术对该酶的酶解产物进行分析;通过马克斯克鲁维酵母（Kluyveromyces marxianus）菊粉酶信号肽（INU1A）实现壳聚糖酶在酿酒酵母工业菌株N-27中的分泌表     

重构酿酒酵母N-糖基化途径生产人源化糖蛋白

【目的】为了在酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)中生产人源化的糖蛋白,必须对N-糖基化途径进行基因工程改造。作者通过敲除一些酵母N-糖基化途径中的特异性糖基转移酶,得到一株可以用于继续表达人类糖基转移酶的重组菌,并通过生长适应性进化技术回复其细胞生长能力。【方法】首先运用酵母遗传学和分子生物学技术敲除酿酒酵母的α-1,3-甘露糖基转移酶基因(ALG3)、α-1,6-甘露糖基转移酶基因(OCH1)和α-1,3-甘露糖基转移酶基因(MNN1)。采用蔗糖酶(invertase)活性染色实验初步检测N-糖链的变化,然后通过高效液相色谱和甘露糖苷酶酶切实验对其糖链结构进行鉴定。重组菌通过在高温条件下进行生长适应性进化,筛选出生长能力回复突变的菌株。【结果与结论】构建了Δalg3Δoch1Δmnn1菌株得到人类糖基化中间体Man5GlcNAc2,并对上述三缺陷型菌株进行适应性进化提高其细胞生长能力和环境适应能力。此外,作者还发现,该重组菌存在少量Man6GlcNAc2结构的糖链。经体外α-1,2-甘露糖苷酶切处理后,糖链Man5GlcNAc2和Man6GlcNAc2均转化为Man3GlcNAc2,表明形成Man3GlcNAc2之后的甘露糖之间均通过α-1,2-糖苷键连接。Δalg3Δoch1Δmnn1菌株的构建获得了生产人源化糖蛋白的酿酒酵母表达系统,为进一步糖基化改造和工业应用提供了良好的基础。     

利用a凝集素在酿酒酵母表面展示解脂耶氏酵母脂肪酶Lip2

【目的】将解脂耶氏酵母胞外脂肪酶Lip2展示在酿酒酵母表面,构建全细胞催化剂。【方法】采用PCR方法扩增得到解脂耶氏酵母胞外脂肪酶Lip2成熟肽编码基因LIP2,将其连接到AGA2基因的下游构建表面展示载体pCTLIP2。分别以橄榄油、三丁酸甘油酯和对硝基苯酚棕榈酸酯(pNPP)为底物检测展示的脂肪酶酶活。在此基础上,对野生菌及工程菌的酶学性质进行比较。【结果】展示Lip2的酿酒酵母重组菌株在半乳糖的诱导下,表现出水解橄榄油、三丁酸甘油脂以及pNPP的活性,20℃诱导72h时酶活达到最高,为182U/g干细胞。对展示的Lip2的酶学性质研究表明,其最适温度为40℃,最适pH为8.0,温度稳定性比自由酶有所提高,50℃温浴4h后残余酶活为其最大酶活的23.2%。以不同碳链长度的对硝基苯酚酯为底物检测其底物特异性,结果显示其水解C8,C12,C16对硝基苯酚酯活性相近,均远高于对硝基苯酚丁酸酯(C4)的水解酶活。【结论】对于Lip2,a凝集素系统是一个有效的展示系统,利用该系统成功将Lip2展示在酿酒酵母表面,从而构建了酿酒酵母全细胞催化剂,该全细胞催化剂具有良好的潜在应用前景。     

双层面调控S. cerevisiae碳流促进L-乳酸积累

摘要：【目的】调控Sacchromyces cerevisiae丙酮酸节点碳流分布促进L-乳酸积累。【方法】利用同源重组方法,将来源于Bovine的乳酸脱氢酶基因LDH整合到S. cerevisiae CEN.PK2-1C基因组中,同时敲除丙酮酸脱羧酶基因PDC1,将碳流导向L-乳酸的积累,构建了基因工程菌S. cerevisiae CEN.PK2-1C[LDH]。在此基础上,通过分析丙酮酸节点处关键酶对NADH的Km值不同,而将来源于Streptococcus pneumoniae 的NADH氧化酶(n     

嗜肺军团菌类真核效应蛋白LegK3抑制酿酒酵母的生长并影响其小泡运输途径

【目的】为了探索嗜肺军团菌类真核效应蛋白LegK3的功能,并进一步筛选得到其在宿主细胞内的作用靶点,我们利用酿酒酵母作为替代模型研究LegK3对宿主细胞的毒力效应,并针对其作用途径进行了初步分析。【方法】设计引物完整扩增LegK3、RalF、LidA的ORF,其中已知效应蛋白RalF、LidA基因作为对照实验组;扩增片段与酵母表达载体pESC-HK连接构建成重组载体,转化酿酒酵母菌株W303-1A,使用含2%半乳糖的选择培养基进行诱导培养,分别观察酵母细胞的生长抑制和CPY延迟情况;提取诱导前、后的酵母菌体总蛋白用c-myc抗体检测效应蛋白的表达情况;用anti-PGK、anti-CPY抗体检测酿酒酵母CPY的延迟情况。【结果】表达LegK3的酵母菌株出现了生长抑制的现象,并且CPY的成熟受到延迟影响。【结论】LegK3的异源表达能够抑制酿酒酵母的生长并延迟其囊泡蛋白CPY的成熟,推测LegK3可能通过作用于小泡运输途径来抑制真核宿主细胞的生长和分裂,以维持适合嗜肺军团菌繁殖的稳定胞内环境。     

AtCCS is a functional homolog of the yeast copper chaperone Ccs1/Lys7

In plant chloroplasts two superoxide dismutase (SOD) activities occur, FeSOD and Cu/ZnSOD, with reciprocal regulation in response to copper availability. This system presents a unique model to study the regulation of metal-cofactor delivery to an organelle. The Arabidopsis thaliana gene AtCCS encodes a functional homolog to yeast Ccs1p/Lys7p, a copper chaperone for SOD. The AtCCS protein was localized to chloroplasts where it may supply copper to the stromal Cu/ZnSOD. AtCCS mRNA expression levels are upregulated in response to Cu-feeding and senescence. We propose that AtCCS expression is regulated to allow the most optimal use of Cu for photosynthesis.