L78部分氨基酸残基对SERCA1a钙转运功能的影响

跨肌浆网膜的钙离子ATP酶SERCA1a可在水解ATP的同时逆浓度梯度从胞浆转运钙离子入肌浆网,引发收缩的骨骼肌细胞舒张.目前对SERCA1a结构与功能的研究,要领先于对其他P型离子转运ATP酶的研究.为了解SERCA1a跨膜螺旋M7与M8膜内侧连接部Linker78(L78)的功能,我们评估了L78部分氨基酸残基突变对SERCA1a反应循环的影响,发现:除G864A之外的所有突变体均可不同程度地降低钙离子转运速率;G862或P863氨基酸残基的突变导致SERCA1a的ATP酶活性显著降低或丧失,并引起由ATP或无机磷酸Pi生成的磷酸化酶中间体EP量显著减少;A893被P取代对SERCA1a的影响与G862、P863突变相似;与野生型SERCA1a相比,G864A与FMQ873-875单突变体ATP酶活性及EP生成量无明显差别.上述结果表明,M7、M8膜内侧连接部L78不仅与跨膜区钙离子转运过程密切相关,而且L78在GPG862-864处及A893附近的正确转折对胞浆结构域P的磷酸化也具有关键的远距离调控作用,提示L78的结构及柔度对SERCA1a构象正常的周期性变化至关重要.     

骨骼肌中肌浆网/内质网钙ATP酶的功能及其作用机制

骨骼肌是机体生命活动和能量代谢的重要场所,其代谢紊乱会诱发一系列肌肉疾病。Ca²⁺作为肌肉收缩过程的重要调节器,在骨骼肌的功能行使中发挥重要作用。骨骼肌细胞中Ca²⁺浓度主要受肌浆网/内质网钙ATP酶(sarcoplasmic/endoplasmic reticulum Ca²⁺ATPase, SERCA)的调节。SERCA利用ATP水解产生的能量介导胞质Ca²⁺进入肌浆网内腔,维持胞质Ca²⁺平衡。SERCA功能的失调会引发一系列骨骼肌疾病,而SERCA活性受部分肌浆网蛋白质的调控,跨膜蛋白质PLN、SLN、MRLN、DWORF和sAnk1以及胞质蛋白质THADA和SAR,其通过磷酸化,进而调控SERCA的功能。本文对骨骼肌中SERCA的功能、调控SERCA的相关功能蛋白质的结构及其作用机制进行了总结,以期为骨骼肌相关疾病的治疗提供最新的思路和方法。     

转染及培养条件对外源性钙离子ATP酶SERCA1a表达的影响

目的评估不同转染及培养条件下COS1细胞过表达钙离子ATP酶SERCA1a的量及活性,探讨影响真核细胞目标蛋白质表达量及活性的因素。方法应用常规的全量或者半量DNA、lipofactamin和plus reagent转染COS1细胞,37℃、34℃或31℃培养2至5d。提取微粒体蛋白后定量并测定SERCA1a的ATP酶活性。结果微粒体蛋白量在细胞培养3至4d达到高峰,改变转染及细胞培养条件,未见明显变化;降低细胞培养温度及提高DNA转染用量,可增加SERCA1a表达量;SERCA1a表达量在8μg DNA转染细胞31℃培养3d达到最高,然而降低细胞培养温度后,SERCA1a的ATP酶活性及EP生成量也随之下降;31℃表达的SERCA1a,其ATP酶活性降低比EP生成量减少的幅度更大,并且ATP酶活性及EP生成量随着细胞培养时间延长而增加。结论应用常规的半量转染试剂、全量DNA瞬时转染COS1细胞,37℃培养3-4d可获得最大量具有正常酶活性的SERCA1a蛋白。降低培养温度虽然可以提高外源性SERCA1a的表达,但却可能影响细胞内蛋白质的准确折叠及正常降解。     

线粒体钙离子转运的研究进展

线粒体内的钙离子浓度对于线粒体的ATP合成、线粒体通透性转变孔道的开放及细胞质内钙信号的调节具有重要影响。线粒体的钙离子转运调节平衡是线粒体除合成ATP和诱导细胞凋亡以外的又一重要功能。线粒体中存在钙吸收和钙释放两种重要的钙转运机制。文章就线粒体外膜钙离子的转运、内膜钙离子的吸收和释放等线粒体钙离子转运方式的研究历史和最新研究进展进行了综述。     

ATP合酶的结构与催化机理

ATP合酶 (F1Fo 复合物) 是生物体内进行氧化磷酸化和光合磷酸化的关键酶.随着核磁共振、X射线晶体衍射、遗传学、化学交联等技术在ATP合酶研究中的广泛应用,ATP合酶的整体结构及其各组成亚基结构的研究都有很大的进展.其中细菌ATP合酶结构的研究更为深入.目前对质子通过Fo的转运方式提出两种模型:单通道和双半通道模型.对扭力矩的形成以及旋转催化也有了进一步的认识.Boyer提出的结合改变机理推动了ATP合酶催化机制的研究,现在主要有两点催化机制和三点催化机制.ATP合酶的催化反应受酶的构象变化和外在条件的调节.     

应用Ad Easy腺病毒载体系统构建人肌浆网钙离子ATP酶2a(SERCA2a)

目的:利用Ad easy腺病毒表达系统构建含人肌浆网钙离子ATP酶2a(SERCA2a)基因重组腺病毒,并在HEK293细胞中扩增制备重组腺病毒.方法:将人SERCA2a基因全长c DNA(3700bp)插入到腺病毒穿梭载体pAdTrack-CMV,成功构建pAd-TrackCMV SERCA2a重组质粒,经Pme I酶切线性化,采用电击法转入到已含Ad easy质粒的电感受态菌BJ5183进行重组.挑选同源重组质粒,Pac I酶切线性化转染HEK293细胞包装成重组腺病毒颗粒,荧光检测有绿色荧光蛋白表达.将重组病毒和SD大鼠心肌细胞共培养,western-blot检测SERCA2a可以在大鼠心肌细胞过表达且影响了胞内SERCA2a的活性.结果:成功包装含人SERCA2a基因的重组腺病毒,并可以有效感染SD大鼠心肌细胞.结论:利用新型腺病毒载体在短时间内成功构建了携带有人SERCA2a基因的腺病毒,为以后进一步研究人SERCA2a基因治疗提供了新途径.     

线粒体相关内质网膜(MAM)钙转运及调节蛋白介导线粒体钙稳态

内质网和线粒体作为细胞内重要的钙池,维持细胞内钙离子稳态。近年来发现,线粒体与内质网之间存在物理偶联,称为线粒体相关内质网膜(mitchondria associated endoplasmic reticulum membrane,MAM)。最近发现,MAM中存在许多钙转运与调节蛋白,它们对内质网与线粒体之间的钙离子交流进行精密调节,维持细胞功能与生存。该文综述了国内外近年来MAM介导的钙离子信号转导的研究进展,重点阐述MAM中钙离子相关蛋白质在维持线粒体钙稳态中的作用与机制。     

肌浆网钙ATP酶过表达对心房颤动兔心房及L型钙通道a1c蛋白表达的影响

目的探讨心肌肌浆网钙ATP酶2a(SERCA2a)基因过表达,对兔急性心房颤动(AF)的心房肌L型电压依赖钙通道蛋白alc亚单位(LVDCCalc)表达的影响。方法 48只成年新西兰兔,随机分成为房颤组(AF组,n=12)、9-型腺相关病毒+增强型绿色荧光蛋白组+房颤组(rAAV9+EGFP+AF组,n=12)、9-型腺相关病毒+肌浆网钙ATP酶2a+增强型绿色荧光蛋白组+房颤组(rAAV9+SERCA2a+EGFP+AF组,n=12),并设假手术组作为对照(Control组,n=12)。rAAV9+EGFP+AF组和rAAV9+SERCA2a+EGFP+AF组起搏前30 d开胸心包腔内注射包含报告基因的rAAV9-EGFP和包含靶基因的rAAV9-SERCA2a-EGFP各500μL(1×1012v.g/μL)。转染30 d后,AF组、rAAV9+EGFP+AF组和rAAV9+SERCA2a+EGFP+AF组,以600 BPM刺激频率,持续起搏兔右心房24h制作AF模型。处死各组动物,倒置荧光显微镜下观察右心房肌组织EGFP表达情况,行HE染色对右心房组织形态检查,应用免疫组化技述检测SERCA2a蛋白及LVDCCalc蛋白在心房肌中的表达情况。结果 rAAV9+EGFP+SERCA2a+AF组SERCA2a蛋白及LVDCCalc蛋白表达量显著高于AF组和rAAV9+EGFP+AF组(P<0.05),但与对照组比较差异无显著性。结论心房肌转SERCA2a基因,显著减少了急性房颤心房肌的LVDCCa1c蛋白表达的降低,有逆转急性AF电重构的作用。     

心力衰竭家兔心肌肌浆网钙回摄功能的异常及其影响因素

本文旨在探讨心力衰竭家兔心肌肌浆网钙回摄功能的异常及其影响因素和可能的机制。用主动脉破瓣术加腹主动脉缩窄术造心衰模型,用钙离子荧光成像仪检测心肌肌浆网钙回摄功能,用无机磷酸根法测定心肌肌浆网钙泵的活性,用Western blot检测各组心肌组织中肌浆网钙泵(SERCA2a)、受磷蛋白(PLB)、16位丝氨酸磷酸化-受磷蛋白(PLB-Ser16)、17位苏氨酸磷酸化-受磷蛋白(PLB-Thr17)、Ca2+∕钙调素依赖的蛋白激酶II(CaMKII)、蛋白激酶A(PKA)和蛋白磷脂酶(PP1α)的蛋白表达,用γ-32P底物掺入法测定CaMKII、PKA的活性。结果显示,与假手术组相比,心衰组钙回摄量显著下降(P0.01),SERCA2a在心肌中的表达量和活性均显著下降(P0.05),PLB的表达水平及其磷酸化位点(Ser16、Thr17)的磷酸化状态明显降低(P0.05),且PKA和CaMKII的表达及活性均明显升高(P0.05或P0.01),PP1α的表达量显著升高(P0.05)。以上结果证实心衰家兔模型心肌肌浆网钙回摄功能的异常与SERCA2a的表达活性、PLB及其磷酸化水平均显著下降有关,提示PLB的两个磷酸化位点(Ser16、Thr17)可能共同参与心衰家兔心肌肌浆网钙泵活性的调节。     

肌浆网钙ATP酶过表达对心房颤动兔心房及L型钙通道alc蛋白表达的影响

目的探讨心肌肌浆网钙ATP酶2a（SERCA2a）基因过表达,对兔急性心房颤动（AF）的心房肌L型电压依赖钙通道蛋白alc亚单位（LVDCCalc）表达的影响。方法48只成年新西兰兔,随机分成为房颤组（AF组,n=12）、9一型腺相关病毒＋增强型绿色荧光蛋白组＋房颤组（rAAV9＋EGFP＋AF组,n=12）、9一型腺相关病毒＋肌浆网钙ATP酶2a＋增强型绿色荧光蛋白组＋房颤组（rAAV9＋SERCA2a＋EGFP＋AF组,n=12）,并设假手术组作为对照（Control组,,l=12）。rAAV9＋EGFP＋AF组和rAAV9＋SERCA2a4-EGFP4-AF组起搏前30d开胸心包腔内注射包含报告基因的rAAV9一EGFP和包含靶基因的rAAV9-SERCA2a—EGFP各500肛L（1×10”v．g／ptL）。转染30d后,AF组、rAAV9＋EGFP＋AF组和rAAV9＋SERCA2a＋EGFP＋AF组,以600BPM刺激频率,持续起搏兔右心房24h制作AF模型。处死各组动物,倒置荧光显微镜下观察右心房肌组织EGFP表达情况,行HE染色对右心房组织形态检查,应用免疫组化技述检测SERCA2a蛋白及LVDCCalc蛋白在心房肌中的表达情况。结果rAAV9＋EGFP＋SERCA2a4-AF组SERCA2a蛋白及LVDCCalc蛋白表达量显著高于AF组和rAAV9＋EGFP＋AF组（P〈0．05）,但与对照组比较差异无显著性。结论心房肌转SERCA2a基因,显著减少了急性房颤心房肌的LVDCCalc蛋白表达的降低,有逆转急性AF电重构的作用。     

利用家蚕杆状病毒表达家蚕肌质网型钙离子ATP酶蛋白

肌质网型钙离子ATP酶(Sacro/endoplasmic reticulum Ca2+-ATPase,Serca)负责将细胞中多余的Ca2+转运并存储于内质网中,从而维持细胞内适宜的Ca2+环境。家蚕Serca创造的细胞内及细胞外Ca2+平衡对家蚕正常生命活动的维持具有重要作用。由于Serca分子量较大并具有10次跨膜结构,很难在大肠杆菌表达系统中表达。为了获得具有生物学活性的重组Serca蛋白,利用p Fast Bac Dual载体构建了用于表达egfp和serca的双元杆状病毒表达载体,转染细胞后获得重组病毒,将重组病毒感染细胞后,成功地在细胞中表达了EGFP和Serca。通过荧光观察及Western blotting分析表明,感染后细胞中Serca和EGFP表达模式一致,从感染后48 h开始表达,在感染后96 h表达量最大。对获得的重组蛋白进行酶活分析,发现感染后48 h至120 h的细胞Serca酶活显著提高。表明具有生物学活性的Serca在此系统中成功获得表达,为深入研究Serca蛋白的功能奠定了基础。     

肺泡上皮细胞钠-钾ATP酶与海水淹溺型肺水肿

钠-钾ATP酶(Na -K -ATPase)对于维持胞质渗透压和细胞容积的相对稳定以及细胞内pH的稳定具有重要的生理意义.肺泡上皮具有阻止液体进入肺泡腔内和主动清除肺泡腔内液体的作用,是抵抗肺泡性肺水肿形成的一道重要屏障.这一功能的完成有赖于Ⅱ型肺泡上皮细胞对钠离子的主动转运和分布于Ⅰ型、Ⅱ型肺泡上皮细胞的特殊水通道,而钠离子的主动转运依靠钠-钾ATP酶来完成.海水淹溺型肺水肿(PE-SWD)是以低氧血症及代谢性酸中毒为主要病理生理学特点的临床病症.PE-SWD发生时,Na -K -ATPase活性的改变直接影响到细胞膜外Na 、K 、等离子的浓度和分布,既是造成PE-SWD发生的多种因素所引起的直接恶果,又是促进PE-SWD不断发生的继发性原因.因此认识肺泡上皮细胞钠-钾ATP酶在PE-SWD发病中的作用对于PE-SWD的治疗具有重要意义.本文就钠-钾ATP酶的功能、结构、调节机制及钠-钾ATP酶在PE-SWD发病中的作用作一综述.     

线粒体ATP合酶抑制因子(ATPIF1)在能量代谢中的作用

线粒体是真核细胞中动态双层膜结构的细胞器,由外至内可以划分为四个功能区,分别是线粒体外膜(OMM),线粒体膜间隙,线粒体内膜(IMM)和线粒体基质。在线粒体内膜上的复合体V(complex V)即为ATP合酶,其主要功能是合成ATP。实际上,ATP合酶既合成也水解ATP,对细胞ATP水平有双向调节作用。ATP合酶的活性受抑制因子(ATPIF1)的调节。ATPIF1与ATP合酶结合后,对其ATP合成和水解功能进行抑制,从而影响线粒体和细胞内ATP水平。ATPIF1活性受到组氨酸质子化状态和丝氨酸磷酸化修饰的调节。在缺氧,交感神经兴奋和肿瘤等条件下,ATPIF1发挥重要代谢调节作用,但其在代谢紊乱疾病中的作用尚不明确。本文在综述ATPIF1文献的基础上,对其在糖脂代谢紊乱疾病中的作用进行分析及展望。     

支原体膜的结构与功能——支原体膜上ATPase动力学参数的测定

ATP(asc)是生物膜上一种重要的酶,它不仅参与能量代谢,物质运送,氧化磷酸化等重要生化过程,而且它与膜上磷脂的结合状态,将影响膜的流动性,从而影响膜的其他功能。因此,研究ATP_(asc)的性质和功能,对生物膜的结构与功     

离子转运ATP酶的结构和功能

离子转运ATP酶是广泛存在于生物膜上的一种酶蛋白,其结构和功能较复杂,在生物机体细胞的生命活动中起着重要的调控作用。     

Wilson病基因编码产物：铜转运P型ATP酶研究进展

Wilson病（WD）是一种以铜代谢障碍为特征的常染色体隐性遗传病,其致病基因定位于13q14.3,该基因编码产物为转运铜离子和P型－ATP酶（ATP7B）。本文对Wilson病基因编码产物P型－ATP7B酶的分子结构特点,铜结合区的功能,ATP7B蛋白的多种形式等的研究进行综述。     

高等植物叶绿体ATP合酶ε亚基的结构与功能

ε亚基是叶绿体ATP合酶最小的一个亚基,有阻塞ATP合酶的质子通道和抑制其水解ATP活力的两种功能。用定点突变和缺失等分子生物学方法对ε亚基的结构功能进行了研究,结果表明：ε亚基42位上的苏氨酸(Thr42)对维持其结构和功能都很重要。与大肠杆菌ATP合酶相比,叶绿体ATP合酶ε亚基C端和N端的氨基酸残基缺失对其结构功能的影响更为敏感。     

高等植物叶绿体ATP合酶ε亚基的结构与功能

ε亚基是叶绿体ATP合酶最小的一个亚基,有阻塞ATP合酶的质子通道和抑制其水解ATP活力的两种功能.用定点突变和缺失等分子生物学方法对ε亚基的结构功能进行了研究,结果表明:ε亚基42位上的苏氨酸(Thr42)对维持其结构和功能都很重要.与大肠杆菌ATP合酶相比,叶绿体ATP合酶ε亚基C端和N端的氨基酸残基缺失对其结构功能的影响更为敏感.     

一次性力竭运动对大鼠PHB1表达及线粒体功能的影响

目的：观察一次性力竭运动后大鼠脑、心、骨骼肌组织和线粒体中PHB1含量的变化及对大鼠线粒体功能的影响,探寻PHB1与线粒体功能和能量代谢的关系。方法：健康雄性SD大鼠40只,随机分为2组（n=20）：对照组和一次性力竭运动组,大鼠进行一次性急性跑台运动建立力竭运动模型。收集各组大鼠的心、脑和骨骼肌组织样品并提取线粒体,检测其呼吸功能和ROS的变化。用Western blot方法检测组织和线粒体中PHB1蛋白表达水平;用分光光度计检测各器官中ATP含量以及线粒体中复合体V活性（ATP合酶活性）。结果：①一次性力竭运动后脑、心肌、骨骼肌中ATP含量显著性降低;②一次性力竭运动后脑、心肌、骨骼肌线粒体中复合体V活性、RCR、ROS显著性降低,ST4均显著性升高,ST3无显著性差异。③一次性力竭运动后心、脑、骨骼肌线粒体中PHB1的表达显著性减少。④通过相关性分析得出：一次性力竭运动后心、脑、骨骼肌中ATP含量与心、脑、骨骼肌中复合体V活性呈正相关;心、脑、骨骼肌中ATP含量和心、脑骨骼肌中PHB1的表达呈正相关。结论：一次性力竭运动后,降低线粒体氧化磷酸化功能,使大鼠脑、骨骼肌线粒体内ROS生成增加,PHB1的表达、ATP含量和复合体V活性均下降。一次性力竭运动使得大鼠线粒体内PHB1表达降低,线粒体功能减弱,机体能量代谢降低。     

Hsp70蛋白自身磷酸化对其分子伴侣功能的影响

近年对分子伴侣蛋白Hsp70作用机制的研究发现,其ATP功能区域X光晶体结构有一个新的钙离子结合区域,这个新的功能区域与Hsp70分子的ADP结合、ATP水解及合成有关.有报道认为Hsp70蛋白的NDP激酶样作用,通过形成酸不稳定性自身磷酸化中间体催化γ 磷酸基团在ATP和ADP间传递,组氨酸H89与这个新的区域有密切关系,有可能与Hsp70蛋白形成自身磷酸化中间体有关.本研究运用基因定位诱导突变技术,将89位组氨酸以丝氨酸替代(H89S),通过比较Hsp70野生型及突变型蛋白的自身磷酸化过程的改变,及其对Hsp70蛋白体外荧光素酶活性影响的不同,初步探讨Hsp70作用机制.结果发现,突变的H89S蛋白自身磷酸化过程及体外变性荧光素酶重折叠受到抑制.野生型蛋白未受到影响,野生型Hsp70可以形成酸不稳定的自身磷酸化中间体,产生CDP依赖性解磷酸反应,而H89S突变型蛋白不能形成这种反应.89位组氨酸点突变能显著降低ATP酶交换反应及体外变性荧光素酶重折叠水平,但它的自身磷酸化可能并非唯一必需的介导位点或只是一个选择性的功能侧链.