解偶联蛋白2在心血管疾病发生发展中作用的研究现状

解偶联蛋白2(uncoupling protein 2,UCP2)是线粒体内膜质子载体蛋白,广泛存在多种组织和器官中。其通过降低线粒体内膜质子梯度,使呼吸作用中氧化磷酸化过程解偶联,从而发挥调控能量代谢、糖脂代谢和氧化应激等作用。近年来的研究发现,UCP2在心力衰竭、冠心病、高血压、肺动脉高压等疾病中也发挥重要作用。本文将对UCP2在心血管系统疾病发病中可能作用的研究现状作一综述。     

“PM20D1”与“N酰基氨基酸”途径——新发现的呼吸链解偶联产热机制

正最近,一种新的呼吸链解偶联产热机制,被哈佛大学科学家公诸于世。经典呼吸链理论认为:解偶联蛋白-1(uncoupling protein 1,UCP1)是机体主要产热因子,其特异性表达在棕色脂肪细胞、米色脂肪细胞的线粒体内膜,并可将线粒体外膜H+势能转化为热能;由于该过程无ATP产生,而只产生热量,因此,亦称为解偶联呼吸(uncoupled respiration)。哈佛大学Dana-Farber癌症中心Spiegelman博士领导的研究组,首次发现     

鲢鱼解偶联蛋白2全长cDNA序列的克隆及其组织表达

从淡水食毒藻鱼类鲢鱼(Hypophthalmichthys molitrix)肝脏，通过简并引物克隆解偶联蛋白2(uncoupling protein 2，UCP2) cDNA核心序列，应用5′RACE和3′RACE技术分别扩增该序列的5′末端和3′末端序列，最后通过序列拼接获得鲢鱼肝脏UCP2 cDNA全序列。序列分析结果表明，鲢鱼肝脏UCP2 cDNA全长1 452 bp，其中5′-UTR长337 bp，3′-UTR长182 bp，编码区933 bp，编码310个氨基酸，推测的氨基酸序列包含线粒体内膜载体蛋白3个特征结构及解偶联蛋白(UCPs)的特征序列。对鲢鱼不同组织UCP2的表达调控研究发现，鲢鱼组织UCP2基因在肠道、肝脏、肌肉、脂肪组织均大量表达，而在脑组织表达量较低，这与鲢鱼体内微囊藻毒素在这几个组织的分布完全一致，表明UCP2的功能可能与抑制微囊藻毒素引发过量活性氧(ROS)生成有关。     

解偶联蛋白2对血管内皮的保护作用

解偶联蛋白2(UCP2)是核DNA编码的线粒体内膜阴离子转运体,广泛存在多种组织和器官中。其通过耗散线粒体内膜质子梯度发挥可诱导的解偶联作用。内皮细胞损伤是多种血管疾病的始动环节,近年来的研究发现,UCP2在动脉粥样硬化、高血压、糖尿病等中发挥血管内皮保护作用。本文对UCP2内皮保护作用的相关机制作一综述。     

鲢鱼解偶联蛋白2全长cDNA序列的克隆及其组织表达

从淡水食毒藻鱼类鲢鱼(Hypophthalmichthysmolitrix)肝脏,通过简并引物克隆解偶联蛋白2(un-couplingprotein2,UCP2)cDNA核心序列,应用5′RACE和3′RACE技术分别扩增该序列的5′末端和3′末端序列,最后通过序列拼接获得鲢鱼肝脏UCP2cDNA全序列。序列分析结果表明,鲢鱼肝脏UCP2cDNA全长1452bp,其中5′-UTR长337bp,3′-UTR长182bp,编码区933bp,编码310个氨基酸,推测的氨基酸序列包含线粒体内膜载体蛋白3个特征结构及解偶联蛋白(UCPs)的特征序列。对鲢鱼不同组织UCP2的表达调控研究发现,鲢鱼组织UCP2基因在肠道、肝脏、肌肉、脂肪组织均大量表达,而在脑组织表达量较低,这与鲢鱼体内微囊藻毒素在这几个组织的分布完全一致,表明UCP2的功能可能与抑制微囊藻毒素引发过量活性氧(ROS)生成有关。     

解偶联蛋白2对活性氧的抑制作用

线粒体在能量代谢和自由基代谢中占据十分重要的地位。电子传递过程中形成的活性氧(reactive oxygen species,ROS)履行着众多生理功能,但过多或持续存在的ROS可能与癌症、衰老、糖尿病、动脉硬化、局部缺血或再灌注损伤等的发生有关。解偶联蛋白2(uncoupling protein 2,UCP2)作为线粒体内膜质子转运家族中的一个新成员,通过解偶联作用能降低线粒体内膜电势,使活性氢产生减少。UCP2抑制ROS产生的作用日益受到关注。     

解偶联蛋白与肥胖及2型糖尿病发病的关系

解偶联蛋白（UCPs）是线粒体内膜上的一种转运蛋白,它能够降低线粒体内膜上的质子梯度,使底物氧化和ADP磷酸化解偶联,减少ATP的产生。基于其功能,解偶联蛋白基因被视为肥胖病及2型糖尿病的重要候选基因。UCP同系物过表达的遗传工程小鼠表现出对饮食导致的肥胖具有耐受性,同时UCP2基因3＇非翻译区的45bp插入／缺失以及UCP3基因C-55T多态与肥胖表型的相关性等研究结论支持这一假说。本文对UCP基因与多基因控制的肥胖病及2型糖尿病发病的相关研究进行综述和讨论。 Abstract:Uncoupling proteins (UCPs) are mitochondria carrier proteins,which are able to dissipate the proton gradient of the inner mitochondria membrane.The uncoupling procedure reduces the amount of ATP generated through an oxidation of fuels.Therefore,UCPs are suggested as candidate genes for human obesity or type II diabetes mellitus.Experimental evidences,that genetically engineered mice over expressing different UCP homologues were resistant to diet-induced obesity and 45bp insertion polymorphism in the UCP2 3＇untranslated region and C-55T in UCP3 promoter region were associated with obesity related phenotype,supported the hypothesis.The roles of UCP genes in polygenic obesity and type II diabetes are evaluated and discussed in this paper.     

瘦蛋白调控小型哺乳动物产热的分子机制

瘦蛋白(leptin)是由脂肪细胞分泌的、肥胖基因编码的蛋白类激素,其在哺乳动物的体重调节和适应性产热中有重要作用。解偶联蛋白(uncoupling protein,UCP)是动物体内具有解偶联作用的一类蛋白质。UCP-1是分布于褐色脂肪组织(brown adipose tissue,BAT)线粒体内膜上的标志蛋白,其在冷适应和食物资源缺乏等条件下的产热作用已得到印证。UCP-2和UCP-3的生物学功能仍存在争论。瘦蛋白可以通过诱导UCP的表达来促进产热．瘦蛋白诱导UCP表达的机制有二：(1)瘦蛋白通过与下丘脑神经肽Y的拮抗作用诱导UCP的表达;(2)瘦蛋白以交感神经系统为媒介诱导UCP的表达。瘦蛋白诱导UCP-1的表达是调节BAT产热的主要途径。了解瘦蛋白与UCP在产热中的作用对于我们了解动物产热的分子机制和其对低温、营养缺乏等条件下的生理生态适应机制具有重要意义。     

解偶联蛋白2与衰老

解偶联蛋白（uncoupling protein,UCP）属于内膜上的一类载体蛋白,其生理作用是消除线粒体膜电位,使氧化磷酸化解偶联,从而抑制酸腺苷（adenosine triphosphate,ATP）合成,能量以热能形式散发。研究发现UCP2具有一种质子漏功能,表现对线粒体活性氧（reactive oxygen species,ROS）产生的调控和降低ROS的功能：在不同组织器官,不同代谢状态下UCP2的生理功能对细胞的影响不完全相同。特别是近年来的研究发现,UCP2参与了能量代谢、ROS的产生、子宫内膜退化、衰老等过程,并且与非酒精性脂肪肝、抗肥胖、动脉粥样硬化、局部缺血以及缺血再灌注损伤和2型糖尿病等有一定的相关性,倍受人们的关注。     

线粒体内膜解偶联蛋白UCP1在大肠杆菌中的活性表达

线粒体的呼吸耗氧偶联着ATP的合成,而位于线粒体内膜上的跨膜蛋白解偶联蛋白(uncoupling protein,UCP)能够破坏这种偶联关系.在大肠杆菌中表达了有生物活性的鼠源解偶联蛋白1(rUCP1).重组rUCP1的表达导致大肠杆菌宿主细胞生长变慢;在电子显微镜下观察免疫标记的结果显示,重组rUCP1主要表达在细菌膜上;同时将rUCP1重构到脂质体中也能够测到质子转运活性.这些结果说明,真核生物UCP1能够在原核生物中表达出有生物活性的形式,且能纯化得到足量的rUCP1蛋白用于进一步的结构生物学研究.     

解偶联蛋白2与衰老

解偶联蛋白(uncoupling protein,UCP)属于线粒体内膜上的一类载体蛋白,其生理作用是消除线粒体膜电位,使氧化磷酸化解偶联,从而抑制酸腺苷(adenosine triphosphate,ATP)合成,能量以热能形式散发.研究发现UCP2具有一种质子漏功能,表现对线粒体活性氧(reactive oxygen species,ROS)产生的调控和降低ROS的功能.在不同组织器官,不同代谢状态下UCP2的生理功能对细胞的影响不完全相同.特别是近年来的研究发现,UCP2参与了能量代谢、ROS的产生、子宫内膜退化、衰老等过程,并且与非酒精性脂肪肝、抗肥胖、动脉粥样硬化、局部缺血以及缺血再灌注损伤和2型糖尿病等有一定的相关性,倍受人们的关注.     

大绒鼠解偶联蛋白1基因部分序列扩增与分析

解偶联蛋白1（Uncoupling protein 1,UCP1）是位于褐色脂肪组织线粒体内膜上的一种解偶联蛋白,该蛋白可以诱导质子漏从而产热。通过设计简并引物进行RT-PCR从大绒鼠BAT中获得UCP1基因cDNA核心序列,RTPCR所得产物长约458 bp,包含的开放阅读框（open reading frame,ORF）为456 bp,编码151个氨基酸。通过BLAST搜索,所得大绒鼠UCP1基因cDNA氨基酸序列与黑线仓鼠、橙腹草原田鼠、金黄仓鼠、小家鼠和褐家鼠等哺乳动物的UCP1氨基酸序列同源性均在80%以上,而与鱼类和两栖类的氨基酸序列同源性在61%以下。研究结果表明UCP1在哺乳类中高度保守。同时,通过NJ方法以UCP1序列构建系统进化树表明大绒鼠与橙腹草原田鼠聚成一支,构成田鼠类分支。     

斑鳢肝脏解偶联蛋白2cDNA核心片断的克隆及分析

解偶联蛋白2(uncouplingprotein 2,UCP2)可使氧化磷酸化解偶联。本研究首次成功从斑鳢(Channa maculata)肝脏通过简并引物克隆获得UCP2基因cDNA核心序列,该片段长502bp,编码167个氨基酸残基。使用vector NTI suite 6.0软件进行氨基酸同源性序列比较分析表明,斑鳢UCP2与真鲷、鲤鱼、草鱼、斑马鱼UCP2同源性高达91%、73%、72%、71%,与人、大鼠、小鼠UCP2同源性较高为70%、71%、70%。UCP2编码区在鱼类、哺乳类中均具有较高保守性,提示着脊椎动物UCP2可能在线粒体有氧呼吸代谢过程中承担某种最基本的生命功能。     

线粒体解偶联蛋白UCP2的研究进展

本文综述了线粒体解偶联蛋白2（uncoupling protein2,UCP2）研究方面的进展。UCP2定位于线粒体内膜上,通过消散线粒体内膜的质子梯度调节线粒体的功能,包括线粒体内膜电位、ATP合成、呼吸链ROS产生、线粒体钙库的存储和释放等。目前,UCP2的质子漏机理并不清楚,但体内实验表明UCP2活性可被过氧化物激活。特别是近年来UCP2调控胰岛素分泌方面的研究取得了重要进展。     

解偶联蛋白与阿尔茨海默病

解偶联蛋白(uncoupling protein,UCP)是线粒体内膜上的质子转运蛋白,被激活时能引发质子漏,质子经UCP渗漏回基质,使氧化磷酸化部分解耦联,降低线粒体膜电位,减少过量活性氧的产生。另外,UCP对ATP合成、钙离子稳态、能量代谢等也有调节作用。阿尔茨海默病是一种中枢神经系统退行性疾病,由多种因素共同作用引起,其中活性氧的作用越来越引起重视。UCP,特别是UCP2在中枢神经系统疾病方面的保护作用日益引起关注,有望成为阿尔茨海默病治疗的靶向目标。     

解偶联蛋白及功能研究进展

解偶联蛋白(ucP,uncoupling protein)是一类线粒体内膜上的载体,属于线粒体载体超家族,可以将H^ 从线粒体内膜渗漏到线粒体基质中,减少ATP的合成并产生热能。已知UCPl在小鼠中有维持体温和能量稳态的重要作用。而UCP2和UCP3可控制活性氧(reactive oxygen species,ROS)产生、调节脂肪酸氧化,并且在肥胖和糖尿病发生中有重要作用。     

中缅树鼩UCP2 cDNA核心片段的序列分析

解偶联蛋白2(UCP2)是近年新发现的一种解偶联蛋白,具有多种生物学活性,相关研究表明,UCP2可以抑制某些细胞(如免疫细胞等)线粒体活性氧的过量生成.本研究通过设计简并引物进行RT-PCR从中缅树鼩(Tupaia belangeri肝中获得UCP2基因cDNA核心序列.该片段长745 bp,推测氨基酸序列为248个氨基酸.结构功能分析发现,此段氨基酸序列具有2个线粒体内膜载体蛋白特征结构、5个跨膜α-螺旋结构域、1个嘌呤结合区域(PNBD)以及3个解耦联蛋白质的特征序列.中缅树鼩UCP2氨基酸序列与普氏野马(Equus caballus)、小家鼠(Mus musculus)、家犬(Canis lupus familiaris)、人(Homo sapiens)、褐家鼠(Rattus norvegicus)、豚鼠(Cavia porcellus)、苏门达腊猩猩(Pongo abelii)、加卡利 安鼠(Phodopus sungorus)和马铁菊头蝠(Rhinolophus ferrumequinum)UCP2进行比较,氨基酸同源性均在90％以上.同时,本研究通过MEGA5构建系统树,对UCP2分子进化特征进行了一定的探讨.     

真鲷肝脏解偶联蛋白2(UCP2)基因及其功能的探讨

从真鲷(Pagrus major)肝脏通过简并引物PCR克隆解偶联蛋白2(UCP2)cDNA部分序列。该片段长674bp,编码224个氨基酸残基。推测的此部分氨基酸序列包含线粒体载体蛋白的特征结构,并与其它脊椎动物UCP2氨基酸序列同源性在72．8％以上。对变温动物色类UCP2组织表达调控研究表明：与哺乳类UCP2基因不同,真鲷UCP2基因在肝脏大量表达,而在腹腔肠系膜脂肪组织则仅有痕迹量表达,两者表达水平相差20倍以上。饲料中添加10％绿鳕油或48h饥饿对真鲷肝脏UCP2基因的表达水平均无显著影响,表明UCP2基因在脂肪含量高的鱼类肝脏表达十分稳定,为维持其基本功能所必需。真鲷肝脏和腹腔肠系膜脂肪组织UCP2基因表达水平的强烈反差,与鱼类这两种贮脂器官完全不同的氧化活性相一致[动物学报49(1)：110—117,2003]。     

解偶联蛋白4的线粒体保护作用

线粒体解偶联蛋白(UCPs)是近年来发现的线粒体膜蛋白家族中的新成员.研究表明,解偶联蛋白4(UCP4)有调节线粒体膜电位、减少氧自由基的生成、调节细胞内钙离子浓度等作用,受细胞代谢、甲状腺激素,以及儿茶酚胺等调节.UCP4主要分布于大脑皮质和海马区,可能在脑血管病、精神分裂症、变性病等线粒体易受损的疾病中起重要作用.     

解偶联蛋白2通过抗氧化应激反应预防酒精性心肌损害

目的:探讨解偶联蛋白2(uncoupling protein 2,UCP2)在酒精性心肌损害中的作用及其分子机制。方法:采用乙醇在体内的代谢产物乙醛作为刺激因素,将培养心肌细胞分为对照组,乙醛组和乙醛+UCP2抑制剂京尼平组(京尼平组),干预24小时后检测心肌细胞中超氧阴离子(superoxide anion,SOA)及一氧化氮(nitric oxide,NO)的水平,并检测UCP2的蛋白表达水平,另一组实验干预72小时后采用TUNEL法检测心肌细胞凋亡率。结果:与对照组比较,乙醛组心肌细胞中SOA水平显著升高(P<0.01),而NO水平显著降低(P<0.01),且UCP2的蛋白水平也较对照组显著增加(P<0.01)。而与乙醛组比较,京尼平组心肌细胞中SOA的水平进一步增加(P<0.01),NO的水平也进一步降低(P<0.01)。与对照组比较,乙醛可诱导培养心肌细胞凋亡(P<0.01),而京尼平组凋亡率较乙醛组则进一步升高(P<0.01)。结论:UCP2在酒精性心肌损害中通过调控SOA/NO的水平发挥代偿性保护作用。