维持细胞内铜离子浓度稳定的分子机制

对生命而言,铜是一种必须的微量元素,它以辅基的形式参与细胞内多种重要的代谢途径。赖氨酸氧化酶参与结缔组织的形成和胶原交联,超氧化物歧化酶清除胞内自由基,细胞色素氧化酶是呼吸链电子传送蛋白,酷氨酸酶参与色素形成途径,多巴胺β羟化酶则与神经传导有关。细胞内铜离子浓度过低会影响这些酶的活性及相应的生理代谢途径,影响细胞的生存。但细胞内铜离子浓度超过生理需求也会引起严重的问题。铜离子能氧化蛋白,脂类和ＤＮ     

铜在植物生长发育中的作用

铜是植物正常生命活动所必需的 7种微量元素之一 ,参与植物生长发育过程中的多种代谢反应。铜是多酚氧化酶、抗坏血酸氧化酶、细胞色素氧化酶等的组成成分 ,参与植物体内的氧化还原过程。它也存在于叶绿体的质体蓝素中 ,参与光合作用的电子传递。1　植物对铜的吸收及其代谢植物通过根部从土壤中以离子形式吸收铜 ,也可通过叶面吸收。根部除了吸收溶解在土壤溶液中的铜以外 ,还能通过分泌出柠檬酸、苹果酸等有机酸以及呼吸作用形成的碳酸溶解难溶性物质以获取铜。影响根部吸收铜的因素除温度、通气状况、溶液浓度和离子间相互作用外 ,很重要…     

铜硫蛋白在铜抑瘤中的作用

由铜配以牛黄、麝香等中药组成的铜复方对肝癌等恶性肿瘤具有明显的疗效。但是,细胞内过量的铜会带来毒性,金属硫蛋白（Ｍｅｔａｌｌｏｔｈｉｏｎｅｉｎ,ＭＴ）可以与铜紧密结合形成Ｃｕ（Ｉ）－Ｓ簇,ＭＴ被认为在控制细胞内钢的代谢上有重要的作用。铜和中药复方都可以诱导金属硫蛋白的合成,其中铜的诱导能力更为明显。而且,ＭＴ具有特殊的化学结构,其中的巯基具有亲核性,使得ＭＴ易与某些自由基相互作用．在生物体内ＭＴ能抗辐射损伤,清除ＯＨ自由基,防止脂质过氧化等．因此,铜硫蛋白可能在铜的抑瘤过程中起着重要的作用。     

Cu+的转运体系

铜是生物体内必需的营养元素,参与体内许多生化反应。细胞膜上的蛋白质和细胞质内可溶性多肤(即分子伴侣)参与了铜离子的跨越细胞膜的转运和细胞内的定位。铜离子被CTR系统转运进入细胞后,主要有三类分子伴侣——ATxl、Coxl7、LYS7介导铜离子在细胞内的运输与定位。每一种分子伴侣都特异性地识别靶分子。细胞膜上和细胞质内的转运体系发生突变,将会诱发很多疾病。近年来,随着对某些疾病机理的深入揭示,人们越来越重视对铜离子异常代谢所引起的疾病的研究。     

羟墓自由基引起神经细胞［Ca~（2＋）］i增高的机制和Ebselen的抑制作用

用Ｆｕｒａ－２显微荧光测量技术研究了羟基自由基对单个皮层神经细胞内游离钙离子浓度［Ｃａ２＋］ｉ影响和硒化合物Ｅｂｅｌｅｎ对［Ｃａ２＋］ｉ的抑制作用。结果表明羟基自由基的作用首先引起胞内［Ｃａ２＋］ｉ以时间常数τ＝３８９５．４±５０７．２Ｓ速度缓慢增加,然后加入了以τ＝４２０．６±１２２．０Ｓ的外钙大量涌入。钙通道阻断剂、疏基还原剂、疏基还原制和自由基清除剂对羟基自由基损伤作用的影响提示外钙的大量涌入部分与通道的开放有关,疏基损伤在羟基自由基引起的［Ｃａ２＋］ｉ升高中起着重要的作用。具有类谷胱甘肽过氧化酶活性的小分子硒化合物Ｅｂｓｅｌｅｎ（１０－５ｍｏｌ／Ｌ和１０－６ｍｏｌ／Ｌ）抑制羟基自由基引起的［Ｃａ２＋］ｉ升高,推测它可以抑制钙库的释放或促进内钙的外排以及抑制外钙的流入。     

铜稳态对铁代谢平衡的影响

铜是人体必需的微量元素,参与体内多种蛋白和酶的组成,机体内存在严格的铜稳态调控机制。作为血浆中最主要的多铜亚铁氧化酶——铜蓝蛋白,与另外两种同源亚铁氧化酶——膜铁转运辅助蛋白和zyklopen,共同参与体内铁的转运,维持铁代谢的平衡。将对调节铜和铁平衡的重要意义以及铜和铁在机体代谢过程中的相互作用、发展动态进行讨论。     

真菌铜离子内稳态（homeostasis）调节的多样性

摘要：铜是生物体中必需的微量元素之一,作为多种氧化酶的辅助因子参与不同的生物反应,对于维持生命活动起到重要的作用。但在过量的情况下,无论是一价铜离子还是二价铜离子对于生物体都具有很强的细胞毒性,因此铜的代谢是受细胞严格调控的。以酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)为模式生物对铜代谢的研究已取得了很大进展,对其它高等生物体内铜代谢及其重要生理功能提供了重要信息。本文对酿酒酵母中铜离子的吸收、转运以及在细胞内的代谢调控的新进展进行了归纳,并结合自己的研究综述了真菌铜代谢调节的共性与差异。     

双氯芬酸对烟草BY-2细胞呼吸代谢的影响

双氯芬酸是一种新的全球性环境污染物,严重影响植物的生长发育,但其作用机制至今尚不清楚。本研究从双氯芬酸对烟草BY-2细胞呼吸代谢和活性氧代谢的影响入手,探讨双氯芬酸抑制植物细胞生长的作用机理。结果表明,双氯芬酸处理1 d后,显著抑制了烟草BY-2细胞的生长,引起细胞内活性氧(ROS)的爆发和积累,并导致烟草BY-2细胞死亡。双氯芬酸对烟草BY-2细胞的糖酵解途径(EMP)、三羧酸循环(TCA)和戊糖磷酸途径(PPP)三个碳代谢途径以及细胞色素氧化酶(COX)和交替氧化酶(AOX)参与的两条呼吸电子传递途径均有即时抑制作用。双氯芬酸可能通过抑制细胞线粒体呼吸电子传递链的活性,导致电子从呼吸链泄漏加速ROS的形成,并反馈抑制呼吸碳代谢途径,进而导致细胞内物质代谢和能量代谢紊乱,这些是双氯芬酸抑制烟草BY-2细胞生长、导致细胞死亡的重要原因。     

集胞藻PCC6803铜离子诱导表达平台的构建

在集胞藻PCC6803中,基因敲除是研究基因功能的最直接有效的方法,但是对于某些生存必需的基因则无法通过这种方法获得突变株。为研究集胞藻PCC6803中此类基因的功能,在其基因组中构建了一个petE基因启动子（PpetE）控制的铜离子诱导表达的平台。将集胞藻PpetE装配在lacZ报告基因的上游,通过同源双交换整合到这种蓝藻的基因组中。通过调节培养基中铜离子的浓度发现,lacZ的表达能够人为控制。特别是当铜离子浓度在6－400nmoL／L范围时,LacZ活力随铜离子浓度增加呈S型增长关系。利用这个铜离子诱导表达平台,可以控制某些必需基因的表达：提供铜离子维持细胞生存;而撤去铜离子时则关闭基因的表达,可以观察其对生命活动的影响。     

GM_3抑制人白血病J6－2细胞肌醇磷脂代谢循环

采用无载体￣（３２）Ｐ和［￣３Ｈ］肌醇标记磷脂,观察了促分化剂神经节苷脂ＧＭ＿３对人单核样白血病Ｊ６－２细胞肌醇磷脂代谢的影响,ＧＭ＿３抑制［￣（３２）Ｐ］Ｐｉ和［￣３Ｈ］肌醇掺入Ｊ６－２细胞磷脂酰肌醇（ＰＩ）,促进［￣（３２）Ｐ］Ｐｉ和［￣３Ｈ］肌醇掺入磷脂酰肌醇－４,５－二磷酸（ＰＩＰ＿２）,抑制［￣（３２）Ｐ］Ｐｉ掺入磷脂酸（ＰＡ）,抑制［￣３Ｈ］肌醇掺入三磷酸肌醇（ＩＰ＿３）．ＧＭ＿３的上述作用均为浓度依赖性的,随ＧＭ＿３浓度的提高而增强．上述结果表明,ＧＭ＿３抑制Ｊ６－２细胞的肌醇磷脂代谢循环．     

凝血酶对荧光标记的人单个血小板游离[Ca^2＋]和膜电位的动态影响

本文将ｆｌｕｏ－３和ｄ_ｉ－ＢＡ－Ｃ４（３）荧光标记的血小板固定于纤维蛋白原表面,以５７０型粘附式细胞仪（ＡＣＡＳ５７０）动态观察了凝血酶激活的人单个血小板细胞内游离［Ｃａ~（２＋）］（钙离子浓度）和膜电位的变化。静息状态时细胞游离［Ｃａ~（２＋）］和膜电位荧光较低,波动不明显。当加入０．１Ｕ／ｍｌ凝血酶激活时,［Ｃａ~（２＋）］（细胞内游离钙离子浓度）与膜电位迅速升高,随后［Ｃａ~（２＋）］出现反复振荡,幅度达约５００荧光单位,而膜电位基本上保持峰值水平。［Ｃａ~（２＋）］_ｉ升高与膜电位变化在时间和程度上不一致。本文结果提示,凝血酶引起血小板［Ｃａ~（２＋）］振荡和膜去极化,后者不是Ｃａ~（２＋）内流引起的。     

硒对NO诱导的内皮细胞内游离钙离子浓度变化的影响

用Fura-2显微荧光测钙技术,研究了用外源性一氧化氮（NO）供体S-亚硝基谷胱甘肽（GSNO）诱导的,人脐静脉内皮细胞系ECV-304细胞胞内游离钙离子浓度（［Ca²⁺］_i ）升高以及硒的抑制效应.结果表明,GSNO作用于ECV-304细胞,短时间内即可导致其胞内游离钙离子浓度升高.胞外液换为无钙液或向胞外液中加入CdCl₂（1 mmol/L）对GSNO引起的［Ca²⁺］_i升高无影响.提示,GSNO刺激主要引起胞内钙库释放.而且,一氧化氮清除剂血红蛋白（Hb）对这一过程有抑制作用,说明GSNO引起的胞内钙库释放由NO介导.经亚硒酸钠（1 μmol/L）处理的细胞,其NO引起的［Ca²⁺］_i升高幅度明显被抑制,说明NO的这种作用可能与细胞的氧化还原状态有关.     

外源性铜对SD鼠脑内铜稳态与γ-氨基丁酸、谷氨酸含量影响的实验研究

目的：探讨脑内铜稳态与γ-氨基丁酸、谷氨酸含量之间的关联性,了解脑内铜代谢参与神经疾病的作用机制.方法：把实验动物分为8组：对照组,戊巴比妥组,腹腔注射CuCl2组（剂量分别为2 mg/kg、10 mg/kg、50 mg/kg）,CuCl2-戊巴比妥混合组（先腹腔注射CuCl2,再注射戊巴比妥）.检测SD鼠血清和海马内不同形态铜、γ-氨基丁酸和谷氨酸含量.结果：单一铜胁迫下发现随着外源铜升高血清和海马总铜及血清非蛋白结合铜和海马内谷氨酸含量显著升高,在50 mg/kg注射剂量下达到最高（P＜0.02）;海马非蛋白结合铜和神经递质γ-氨基丁酸含量在2 mg/kg注射剂量下达到最高（P＜0.02）,并随着外源铜浓度升高而降低.单一注射戊巴比妥后海马游离铜含量明显降低（P＜0.02）.铜胁迫1小时后注射1％戊巴比妥结果表明,戊巴比妥能明显降低铜胁迫下海马及血清总铜和游离铜含量（P＜0.05）.结论：外源铜能改变体内铜稳态;铜稳态失衡导致神经递质γ-氨基丁酸、谷氨酸含量变化,γ-氨基丁酸含量与非蛋白结合铜呈正相关.     

MAPKs抑制剂对大鼠肝细胞GSH代谢相关酶的影响

目的：观察丝裂原活化的蛋白激酶（MAPKs）抑制剂对大鼠肝细胞谷胱甘肽（GSH）代谢的影响,确定哪条途径与GSH代谢相关。方法：体外培养BRL大鼠肝细胞,以c-Jun NH2-末端激酶（JNK）途径抑制剂SP600125、p38途径抑制剂SB203580、细胞外信号调节激酶1/2（ERK1/2）途径抑制剂PD98659处理24 h,采用MTT法测定细胞活力,高效液相色谱法测定细胞内GSH含量,Luminex法测定JNK和磷酸化JNK （p-JNK）的蛋白表达,采用试剂盒测定GSH代谢酶活性。结果：SP600125浓度>5 μmol/L,SB203580浓度>20 μmol/L,PD98659浓度>40 μmol/L时,细胞活力受抑制;SP600125能显著减少大鼠肝细胞内还原型GSH的含量,SB203580和PD98659作用不明显;SP600125显著减少磷酸化JNK （p-JNK）蛋白表达,显著增强谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）的活力。结论：JNK MAPK途径参与了大鼠肝细胞GSH的代谢。     

交替氧化酶和解偶联蛋白在植物线粒体中的作用及其相互关系

植物线粒体不仅含有细胞色素C呼吸途径相关蛋白,也包括交替氧化酶（抗氰交替途径）和解偶联蛋白（解偶联途径）,这些途径中的蛋白都直接影响植物线粒体能量代谢。本文介绍了交替氧化酶和解偶联蛋白在植物线粒体能量代谢中的作用及其相互关系的研究进展。     

保卫细胞钙信号的研究进展

钙(Ca2+)是多种信号途径的第二信使。Ca2+成像技术的成熟和发展为显示保卫细胞胞 质Ca2+浓度（［Ca2+］cyt）的分布及外界刺激引起［Ca2+］cyt的变化模式提供了很好的研究工具,关于细胞内外Ca2+库释放Ca2+的机制也有了较清楚的认识。拟南芥突变体的研究使Ca2+ 信号上游分子及其排序更加明确,［Ca2+］cyt增加下游的磷酸化和去磷酸化 过程也是气孔关闭必需的生理过程。     

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。     

植物多铜氧化酶及其亚家族成员SKS蛋白

多铜氧化酶包括抗坏血酸氧化酶、漆酶、血浆铜蓝蛋白等多种类型,是植物体内非常重要的一类金属氧化酶,并在植物多种生理过程中发挥着举足轻重的作用。SKS(The skewed5simliar)蛋白是多铜氧化酶家族中一类缺乏铜离子连接所必需的组氨酸残基的特殊成员,由于缺失正常的多铜氧化酶酶活性中心,可能在植物发育中被赋予了新的功能。本文就多铜氧化酶铜离子连接位点、底物选择、演化过程以及植物SKS家族基因的研究进行了阐述。     

低氧感受及其信号转导机制研究进展

机体和细胞能够感受与识别环境氧浓度的改变,并将低氧信号传入细胞内调控低氧敏感基因的表达。颈动脉体Ⅰ型细胞的氧敏感离子通道能够感受氧分压的降低,通过细胞膜上离子通道的开－关来调节神经递质的释放,以调节呼吸功能。普遍认为细胞的氧感受器是一种血红素蛋白,能感受细胞周围环境氧浓度变化。其中辅酶Ⅱ氧化酶（ＮＡＤＰＨ ｏｘｉｄａｓｅ）被认为是最可能的氧感受器（ｏｘｙｇｅｎ ｓｅｎｓｏｒ）。它可把细胞周围环境中     

胞外H2O2及NADPH氧化酶参与了铜胁迫对植物细胞死亡的诱导

以烟草悬浮细胞BY-2(Nicotiana tabacum L.cv.Bright Yellow-2)为材料,探讨了在铜离子胁迫下植物细胞死亡发生过程中胞外H₂O₂及NADPH氧化酶所扮演的角色。实验结果表明,随着外源CuCl₂浓度的上升(从0~700 μmol·L^-1),细胞死亡水平不断上升,且胞外H₂O₂的水平也不断增加。在300 μmol·L^-1的CuCl₂诱导细胞死亡的过程中,加入H₂O₂清除剂N-N-二甲基硫脲(DMTU)降低了胞外CuCl₂胁迫下H₂O₂含量增加的同时也降低了细胞死亡水平的上升,这一观察表明了铜离子胁迫所导致的细胞死亡的发生和胞外H₂O₂的增加有关。进一步的研究表明,300 μmol·L^-1 CuCl₂的胁迫导致了NADPH氧化酶活性的显著性上升,而加入NADPH氧化酶的抑制剂（二亚苯基碘,DPI,)则降低了CuCl₂胁迫所导致的细胞死亡和胞外H₂O₂含量的上升。上述结果表明,胞外H₂O₂和NADPH氧化酶参与了CuCl₂对植物细胞死亡的诱导作用。