空泡膜类型H+-ATPase的研究进展

真核细胞内空泡细胞器,如高尔基体、内质网、溶酶体等,膜上存在的质子泵ATPase 与线粒体类型的质子泵 ATPase 类似.近几年对该类型 H⁺-ATPase 的结构、作用机制进行了深入的研究,证明这是一类新型质子泵,在进化的过程中与线粒体类型的 H⁺-ATPase 有密切的亲缘关系.     

线粒体H~ -ATPase超分子结构及其催化机制的研究现状

质子泵H~ -ATPase广泛存在于线粒体,叶绿体,异养菌和光合细菌中,是生物体能量转换的核心酶,有极为重要的生理作用。近几年来,对H~ -ATPase的结构、功能和调控机制的研究进展很快,对复合体的组装有了进一步的认识。对H~ -ATPase的主要亚基已经完成序列测定及分析,对各亚基生理功能也进行了较为深入的研究。生物化学及分子生物学工作揭示:生物体内以多种方式对编码H~ -ATPase主要亚基的基因表达和该酶的活力进行调控。其中,对于线粒体H~ -ATPasc的研究显得尤为突出。本文综述了线粒体H~ -ATPase的结构、功能、和调节方面的研究现状,并进一步提出了一些值得深入探讨的问题。     

肉碱对不同强度运动大鼠骨骼肌线粒体呼吸链H~+-K~+-ATPase活性的影响

目的:观察左旋肉碱对不同强度递增负荷跑台运动后大鼠骨骼肌线粒体H~+-K~+-ATPase活性的影响。方法:健康雄性Wistar大鼠40只,随机分为8组(n=5):对照组(A)、肉碱组(L)、运动组(E1、E2、E3)和运动结合肉碱组(LE1、LE2、LE3)。差速离心法提取骨骼肌线粒体,分光光度计测定骨骼肌线粒体H~+-K~+-ATPase活性。结果:与A组相比,L组大鼠H~+-K~+-ATPase活性升高31.18%;E1组提高44.46%(P0.05);LE1组提高64.50%(P0.01);E2、LE2组分别提高了63.65%、71.15%(P0.01);E3组活性下降21.68%;LE3组提高57.81%(P0.05)。与L组比较,LE1、LE2组提高了48.42%、58.08%(P0.05);LE3组提高38.70%。与E1组相比,LE1组提高了36.07%;与E2相比,LE2组提高了20.65%;,与E3组相比,LE3组提高66.96%(P0.01)。结论:肉碱干预后大鼠骨骼肌线粒体H~+-K~+-ATPase活性明显增强,大鼠运动能力明显提高。     

胃(H~ K~ )-ATPase结构与功能的研究

胃(H~ K~ )-ATPase属于生物膜的第二类质子泵(E_1E_2型),从生理角度它是胃酸分泌的质子泵。本文结合我们初步的研究结果:猪、大白鼠胃粘膜(H~ K~ )-ATPase的纯化以及由消炎痛引起的急性胃粘膜病变与胃粘膜(H~ K~ )-ATPase的关系等,对此酶在近十几年来它的纯化、结构、性质、催化机理,向胃腔分泌盐酸的功能及其调节和胃病变的分子机理等方面进行了简要的综述。     

不同生境下木麻黄脯氨酸含量和质膜ATPase活性的研究

采集生长于恶劣环境和中生环境的普通木麻黄(Casuarina)小枝,超速离心提取粗质膜制剂后,用两相系统法纯化得到质膜微囊,研究不同生境下木麻黄的质膜ATPase活性,并测定木麻黄小枝的游离脯氨酸含量。实验结果表明:同一生境中的木麻黄ATPase活性相对一致,而同一树种木麻黄不同生境下质膜微囊H~+-ATPase、Ca~(2+)-ATPase、K~+-ATPase活性有显著差异,表现出以渗透胁迫为主的恶劣环境下的木麻黄质膜微囊ATPase活性和木麻黄细胞内游离脯氨酸明显高于中生环境下生长的木麻黄。说明普通木麻黄在干旱和盐胁迫下能调整生理生化过程来提高其质膜ATPase活性和增加细胞内脯氨酸含量提高渗透调节能力以保证其在恶劣环境的正常生长。     

DCCD对植物乳杆菌H~+-ATPase活性及基因表达水平的影响

研究添加外源抑制剂双环己基碳二亚胺(DCCD)对植物乳杆菌H~+-ATPase基因表达水平及酶活力的影响,探讨植物乳杆菌H~+-ATPase的调控机制。分别测定加入DCCD前后的亲本菌和低H~+-ATPase活力突变菌的生长能力、葡萄糖代谢速率、乳酸产量和H~+-ATPase活性,并通过荧光定量PCR对编码H~+-ATPase的相关基因进行相对定量分析。结果表明,亲本菌ZUST、突变菌ZUST-1和ZUST-2在添加DCCD后菌体生长能力均减弱,葡萄糖代谢速率减慢,乳酸产量降低,H~+-ATPase酶活性也降低。由于受到发酵液中酸性环境以及外源抑制剂DCCD的胁迫,亲本菌ZUST和突变菌ZUST-2编码H~+-ATPase的所有基因在稳定期表达水平都高于对数期。与未添加DCCD相比,添加DCCD的亲本菌和突变菌ZUST-2在对数期H~+-ATPase各基因的表达水平均下调或基本不变,抑制了H~+-ATPase活力从而导致菌株的生长代谢速率减弱。此研究结果为进一步揭示植物乳杆菌中H~+-ATPase在酸胁迫下的调控机制奠定了基础。     

竹节参对力竭运动大鼠心肌线粒体ATP酶活性的影响

目的：探讨竹节参对力竭运动大鼠心肌线粒体ATP酶活性的影响。方法：建立力竭运动大鼠模型,测定心肌线粒体ATP酶的活性,研究竹节参对大强度耐力训练大鼠心肌线粒体的保护作用。结果：力竭运动引起大鼠心肌线粒体ATPase（Na＋,K＋-ATPase和Ca2＋-ATPase）活性显著下降,而运动加药组Ca2＋-ATPase有显著升高,Na＋,K＋-ATPase也有明显升高,且ATPase活性均接近于安静对照组的水平。结论：竹节参可提高力竭运动大鼠心肌线粒体内Na＋,K＋-ATP酶和Ca2＋-ATP酶的活性,提示其具有保护线粒体的作用。     

钒酸钠、叠氮钠对小麦根细胞K~+吸收和质膜K~+-Mg~(2+)-ATPase的作用

Neurospora细胞膜质子泵(H~+-ATPase)专一性抑制剂钒酸钠,抑制小麦离体根K~+的吸收与H~+分泌,并抑制小麦根细胞膜-K~+-Mg~(2+)-ATPase活力。它对K~+吸收的抑制效应,可能是抑制质膜K~+-Mg~(2+)-ATPase活力的结果。而且在起抑制作用的时间上有明显地不同,表明钒酸钠对K~+、H~+在细胞膜中的通道影响不同。叠氮钠解链小麦根的呼吸,降低根细胞的ATP水平,但从实验开始就完全抑制小麦根K~+的吸收,对质膜K~+-Mg~(2+)-ATP-ase的活力没有影响。可能叠氮钠只阻止“载体”对K~+接受的过程。应用~86R_b+示踪的K~+吸收试验表明,钒酸钠对小麦根K~+吸收的抑制%,不为增加外部溶液K~+浓度而减低。增加底物ATP浓度,也不能减低钒酸钠对质膜-ATPase的抑制%。钒酸钠的抑制作用是非竞争性抑制。~3H-亮氨酸渗入试验表明钒酸钠对“载体”的合成没有干扰作用。VO_4~(3-)离子明显促进小麦根的呼吸,并提高根细胞的ATP水平,这种ATP水平的提高,可能是质膜-ATPase受到抑制,主动运输过程减弱的结果。     

美国《Bioscience》出版“质子泵”专集

美国《Bioscience》35卷1期(1985)出版“质子泵”专集,发表C.L.Slayman等人撰写的有关质子泵的化学、分子结构、功能和进化等方面的文章7篇。该专集总结了生物与生物膜中存在5种类型的质子泵(H~+-ATP酶),并对它们分别作了介绍:(Ⅰ)存在于嗜盐细菌被膜中的视紫红质,是一种光致质子泵;     

小麦根H^＋—ATPase与脂质体的重组方法研究

液泡是植物细胞中的大型细胞器,除了维持细胞的渗透压和贮存代谢的中间产物外,其内部还含有多种水解酶、pH值偏酸且具有类似溶酶体的功能。液泡膜ATPase是一种新类型的质子泵。由质子泵作用形成的跨液泡膜质子电化学梯度和质子驱动力为各种溶质(如阳、阴离子、氨基酸和糖类等)分子的主动跨膜转运提供了动力,使液泡成为植物细胞内离子平衡的调节器。液泡膜ATPase和线粒体膜ATPase都具有泵质子的功能,而且都受阴离子激活,其生化性质有许多相似     

植物细胞中膜H^＋—ATPase的研究进展

本文介绍了植物细胞中各种膜微囊的制备和分离原理,及其在膜转运分子机制研究中的应用。对质膜、线粒体和液泡,膜三种类型膜转运质子ATP酶(H~ -ATPase)的性质进行了比较,说明它们的催化特性和泵质子功能。     

乙醇能消除二环己基碳二亚胺对H~ -ATPase复合体的抑制效应

本文发现线粒体H~ -ATPase复合体先用0.5μg/ml的DCCD(二环己基碳二亚胺预保温处理,再经12.5%(V/V)乙醇进一步保温处理,则乙醇可完全消除DCCD引起的H~ -ATPase的抑制效应。若H~ -ATPase用DCCD和乙醇同时预保温处理,则DCCD同样消失其抑制作用。用相同浓度的甲醇代替乙醇,则仅可部分的消除DCCD的抑制作用。用相同浓度的DMSO(二甲基亚砜)代替乙醇,则不能消除DCCD的抑制作用。同样浓度的乙醇保温处理经预先用2μg/ml的寡霉素(Oligomycin)处理的H~ -ATPase,并不对寡霉素的抑制作用发生任何影响。表明此浓度的乙醇并未对H~ -ATPase产生解偶联效应。动力学研究表明乙醇对H~ -ATPase水解活力呈现非竞争抑制行为,推测乙醇可能导致H~ -ATPase中的F_1构象的改变,因而影响酶的活性。DPH标记的荧光偏振度,N-[1-P]M标记的荧光强度和内源荧光强度的测定结果显示,乙醇消除DCCD抑制作用的机理,是由于乙醇和DCCD所引起的构象间的相互作用的结果。     

花生幼苗下胚轴质膜Ca2+-ATP酶 及其对低温胁迫的反应

Plasma membrane were obtained from 7-day old peanu t seedling hypocotyl by 6%～12% Dextran T70 density gradient centrifugation,with high quality and purity.Plasmalemma ATPase acts normally as hydrolyzing ATP wit hout Mg²⁺ in reaction system, but the activity was lower than Mg²⁺- activated ATPase.Ca²⁺-ATPase wasn′t inhibited by Na₃VO₄ and wasn′t activitied by K⁺,whereas it is inhibited by Cl^-.The optimum pH of Ca²⁺ -ATPase is different from that of Mg²⁺-activated ATPase.Plasma membrane Ca²⁺-ATPase activity increased notably under low temperature stress.It is suggest that the possible role of Ca²⁺-ATPase is adjusting Ca²⁺ co ncentration on cytoplasms.     

外源亚精胺对盐碱胁迫下番茄幼苗根系线粒体功能的影响

为探讨外源亚精胺(Spd)对盐碱胁迫下番茄根系线粒体功能的影响,采用水培法,以耐性不同的两个番茄品种‘金棚朝冠’(耐盐型)和‘中杂9号’(敏感型)为试材,通过模拟盐碱生态条件(Na Cl∶Na_2SO_4∶Na HCO3∶Na2CO3=1∶9∶9∶1),结合叶面喷施外源0.25mmol·L~(-1)Spd,研究盐碱胁迫8 d后Spd对番茄幼苗根系形态和根系线粒体功能的影响.结果表明:盐碱胁迫下,两个品种番茄根系线粒体内H_2O_2和丙二醛(MDA)含量增加,线粒体膜通透性明显增大,流动性降低,膜电位、线粒体内细胞色素c/a(Cyt c/a)吸光度比值、膜H~+-ATPase活性显著下降,使线粒体受到不同程度的损伤,从而抑制根系生长,且‘金棚朝冠’的上述指标变化幅度均小于‘中杂9号’.盐碱胁迫下,喷施外源Spd处理的两个品种根系线粒体H_2O_2和MDA含量显著降低,膜通透性减小、流动性增加,膜电位、线粒体内Cyt c/a吸光度比值、膜H~+-ATPase活性显著提高,可有效缓解盐碱胁迫对番茄幼苗根系线粒体的伤害作用,且这种缓解作用在‘中杂9号’上的表现效果更佳.     

拟南芥AtJ3通过核质转运调控植物质膜H~+-ATPase活性与ABA响应

拟南芥AtJ3(Arabidopsis thaliana Dna J homolog 3)为一蛋白分子伴侣,在植物体内可通过与PKS5(SOS2-like protein kinase 5)蛋白激酶形成复合物来抑制PKS5的活性;同时AtJ3-PKS5复合物可对质膜上H~+-ATPase质子转运活性进行正向调节,并参与对外源ABA的响应。为揭示AtJ3-PKS5复合物参与质膜H~+-ATPase活性调节及对外源ABA响应中的作用,本研究以拟南芥AtJ3、PKS5不同突变体为材料,在盐及ABA共同处理下对AtJ3-PKS5复合物的功能及作用机制进行了探讨。结果显示,在2种因素共同处理下,AtJ3-PKS5复合物可同时对处理因素进行响应。即AtJ3-PKS5复合物可对质膜上H~+-ATPase质子转运活性进行调节,并使细胞内p H值发生变化,同时还可诱导ABI5下游ABA响应基因的表达;外源ABA可引起AtJ3从细胞核向细胞质的转运,从而增强了AtJ3对H~+-ATPase活性的调节。说明AtJ3-PKS5复合物在对H~+-ATPase活性调节及对外源ABA响应的交互代谢途径中起着关键调节子的作用。     

ATPase与植物抗盐性

本文综述了高等植物细胞ATPase在盐胁迫下的活性变化及其调控机制。V型H+_ATPase与细胞离子区隔化和植物抗盐性密切相关。盐胁迫提高抗盐植物液泡膜H+_ATPase活性,主要是通过增加V型H+_ATPase主要功能亚基的基因表达以及蛋白质合成。盐胁迫通常降低质膜H+-ATPase活性,很可能是由于酶蛋白质合成受阻,质膜H+-ATPase活性的变化与盐胁迫的强度和时间长短有关。此外,本文还对ABA和Ca2+-CaM等胁迫信号物质对ATPase活性的调控及其与植物抗盐性的关系进行了总结。研究ATPase对盐胁迫的响应和调控机制,有助于阐明植物的盐生境适应机制,也有利于植物的抗盐育种工作。     

ATPase 与植物抗盐性

 本文综述了高等植物细胞ATPase在盐胁迫下的活性变化及其调控机制。V型H+_ATPase与细胞离子区隔化和植物抗盐性密切相关。盐胁迫提高抗盐植物液泡膜H+_ATPase活性, 主要是通过增加V型H+_ATPase主要功能亚基的基因表达以及蛋白质合成。盐胁迫通常降低质膜H+-ATPase活性, 很可能是由于酶蛋白质合成受阻, 质膜H+-ATPase活性的变化与盐胁迫的强度和时间长短有关。此外, 本 文还对ABA和Ca2+-CaM等胁迫信号物质对ATPase活性的调控及其与植物抗盐性的关系进行了总结。研究ATPase对盐胁迫的响应和调控机制, 有助于阐明植物的盐生境适应机制, 也有利于植物的抗盐育种工作。     

大豆液泡膜H~+-ATPase的纯化和重组

通过不连续蔗糖密度梯度离心得到的液泡膜微囊 ,先由胆酸钠和 OG分步破膜抽提、经阴离子交换柱 ( Q- Sepharose)层析分离 .纯化后的酶含 V型 H+ - ATPase的主要亚基 ,与大豆磷脂重组 ,获得了有较高泵活性的脂酶体 .脂酶体的质子泵活性受 Valinomycin激活 ,说明它是致电性的 ,受NO-3 ,DCCD以及特异性的 V型 ATPase抑制剂 Bafilomycin的抑制 .脂酶体的泵活性不受 F型和P型 ATPase抑制剂抑制 ,表明质子转运是由 V型 H+ - ATPase引起的 .     

线粒体H^＋-ATPase超分子结构及其催化机制的研究现状

质子泵H^＋-ATPase广泛存在于线粒体,叶绿体,异养菌和光合细菌中,是生物体能量转换的核心酶,有极为重要的生理作用。近几年来,对H^＋-ATPase的结构、功能和调控机制的研究进展很快,对复合体的组装有了进一步的认识。对H^＋-ATPase的主要亚基已经完成序列测定及分析,对各亚基生理功能也进行了较为深入的研究。生物化学及分子生物学工作揭示：生物体内以多种方式对编码H^＋-ATPase主要亚基的基因表达和该酶的活力进行调控。其中,对于线粒体H^＋-ATPasc的研究显得尤为突出。本文综述了线粒体H^＋-ATPase的结构、功能、和调节方面的研究现状,并进一步提出了一些值得深入探讨的问题。     

The fungal endophyte Epichloë gansuensis increases NaCl-tolerance in Achnatherum inebrians through enhancing the activity of plasma membrane H+-ATPase and glucose-6-phosphate dehydrogenase

Salt stress negatively affects plant growth, and the fungal endophyte Epichlo?gansuensis increases the tolerance of its host grass species, Achnatherum inebrians, to abiotic stresses. In this work, we first evaluated the effects of E. gansuensis on glucose-6-phosphate dehydrogenase(G6PDH) and plasma membrane(PM) H~+-ATPase activity of Achnatherum inebrians plants under varying NaCl concentrations. Our results showed that the presence of E. gansuensis increased G6 PDH, PM H~+-ATPase,superoxide dismutase and catalase activity to decrease O_2~(·–), H_2O_2 and Na+contents in A. inebrians under NaCl stress, resulting in enhanced salt tolerance. In addition, the PM NADPH oxidase activity and NADPH/NADP+ratios were all lower in A. inebrians with E. ganusensis plants than A. inebrians plants without this endophyte under NaCl stress. In conclusion, E. gansuensis has a positive role in improving host grass yield under NaCl stress by enhancing the activity of G6PDH and PM H~+-ATPase to decrease ROS content. This provides a new way for the selection of stress-resistant and high-quality forage varieties by the use of systemic fungal endophytes.