铜对线粒体中铁硫蛋白功能的毒性机制研究

该文探讨了铜对线粒体内铁硫蛋白的毒性机理。通过包装慢病毒将Hep G2细胞中铜转运蛋白ATP7B(ATPase copper transporting beta)基因敲低,并用铜离子处理构建高铜细胞模型。通过免疫印迹、胶内酶活、紫外–可见光分光光度法检测细胞线粒体内铁硫蛋白、非铁硫蛋白及铁硫簇组装蛋白量和活性的改变;用电镜观察高铜模型中线粒体的形态改变;用海马能量代谢分析仪检测铜离子对细胞能量代谢的影响。结果发现,高铜细胞模型线粒体内铁硫簇组装蛋白ISCA2(ironsulfur cluster assembly 2)及ISCU(iron-sulfur cluster assembly enzyme)水平下降,抑制了铁硫簇的组装,并进一步影响了线粒体内[2Fe-2S]型及[4Fe-4S]型铁硫蛋白功能,但并不影响非铁硫蛋白。高铜状态也影响了呼吸链复合体活性及线粒体能量代谢,并导致线粒体形态发生改变。这些结果表明,异常累积的铜离子也会通过抑制线粒体中铁硫簇的组装,影响线粒体内铁硫蛋白的功能。     

线粒体融合蛋白2的结构与功能研究进展

线粒体融合蛋白2(mitofusin 2,Mfn2)位于线粒体外膜上,是线粒体外膜融合的重要蛋白之一。研究发现,它不仅参与调控线粒体形态结构,还与细胞代谢、增殖、凋亡密切相关。近年来资料提示,Mfn2参与调控内质网应激、自噬、线粒体自噬等方面。由于Mfn2作用复杂,生理状态下细胞内必定存在精细的调控网络以使其保持在稳定水平。本文概括介绍了Mfn2结构、功能及其调控机制新进展。     

线粒体融合蛋白2研究新进展

线粒体融合蛋白2(mitofusin-2,Mfn2)是一种高度保守的跨膜GTP酶,在线粒体融合中的关键作用已为人所熟知.随着认识的不断深入,Mfn2在介导线粒体融合之外的功能日渐显现,其在细胞信号转导、能量代谢、增殖及凋亡等生命过程中均具有重要调节作用.Mfn2效应的广泛性及作用机制的复杂性预示着其在现代生物医学中可能极具应用价值.综述了Mfn2结构和生物学功能研究的最新认识,并简要介绍了Mfn2功能或表达异常与疾病发生的关系及其治疗学意义.     

有氧耐力训练对大鼠骨骼肌线粒体功能及PI3K-Akt蛋白的表达影响

目的:观察有氧耐力训练大鼠骨骼肌线粒体磷脂酰肌醇3-激酶-蛋白激酶B(PI3K-Akt)信号通路的表达情况。方法:将36只大鼠随机分为3组(n=12):对照组、有氧耐力训练组和一次性力竭组。分组干预结束后,检测各组大鼠骨骼肌线粒体膜电位(MMP)水平、琥珀酸脱氢酶(SDH)和细胞色素C氧化酶(COX)活性,利用Western blot法测定组织中磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)和蛋白激酶B(PKB或Akt)的磷酸化水平。结果:与对照组相比,一次性力竭组大鼠MMP、SDH和COX活性水平、磷酸化PI3K和磷酸化Akt蛋白水平明显降低(P0.05);而有氧耐力训练组大鼠上述指标均显著高于一次性力竭组(P0.05),与对照组比无明显差异。结论:有氧耐力训练对大鼠骨骼肌线粒体具有保护作用,其机制可能与活化PI3K-Akt信号通路有关。     

线粒体融合蛋白Mfn1/2的结构和功能

线粒体融合素基因（mitofusin gene,Mfn）在哺乳动物中编码两种蛋白质分子,Mfn1和Mfn2,它们在线粒体融合、分裂与细胞凋亡中起重要作用,调控着线粒体形态的动态变化。另外,Mfn1/2还参与线粒体的能量代谢并与相关疾病的发生有着密切关系。     

尿苷对线粒体功能的影响

尿苷是生物体内必需的营养物之一,需将尿苷浓度维持在一定浓度水平才能维持胞内正常的生长代谢。近年来,有研究发现尿苷可通过多种机制缓解生物体炎症反应,并能参与胞内糖酵解等代谢途径,且可调节胞内糖基化、乙酰化等蛋白修饰作用。此外,其还能通过减轻胞内氧化应激、促进高能化合物合成等方式保护细胞免受缺氧性损伤。研究表明,这些保护作用与尿苷对线粒体功能的调节作用息息相关。因此,本文主要综述了尿苷及其代谢反应(物)对线粒体功能的研究进展。     

线粒体抗病毒蛋白对先天免疫的影响

病毒感染启动宿主先天免疫反应是通过激活转录因子NF-κB和干扰素调节因子3（IRF-3）,它们协同调控Ⅰ型干扰素的表达。病毒在复制过程中产生的复制中间体双链RNA作为一个病原相关分子模式,被细胞内具有RNA解旋酶活性的维甲酸诱导基因Ⅰ（RIG-1）编码蛋白检测到。线粒体抗病毒蛋白（MAVS）作为一个接头蛋白,在RIG-1信号通路的下游和NF-κB、IRF-3信号通路的上游扮演着重要的角色。MAVS通过其疏水跨膜结构域定位在线粒体外膜上,是线粒体中发现的第一个与先天免疫相关的蛋白质,将线粒体和先天免疫联系在一起。     

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。     

线粒体融合蛋白2与心血管疾病

线粒体融合蛋白2(mitofusin2,Mfn2)不仅是一种不可或缺的调控线粒体形态和功能的动力素(dynamin)相关蛋白,还是一个重要的细胞内信号分子,参与调控细胞增殖、分化、凋亡等生命过程。Mfn2与高血压、冠状动脉腔内成形术后再狭窄、动脉粥样硬化、心肌肥厚、心肌氧化损伤等多种心血管疾病的病理生理过程密切相关,并通过调节物质代谢影响糖尿病和胰岛素抵抗等的发病。此外,Mfn2还可能是心血管疾病的一个重要的分子标志和治疗靶分子。     

MFRN1过表达对293T细胞生长及线粒体功能的影响

Mitoferrin-1(MFRN1)是溶质携带蛋白家族的一员,是线粒体内膜上最主要的铁运输蛋白。为了观察MFRN1过表达对293T细胞生长及线粒体功能的影响,采用包装慢病毒和感染293T细胞的方法构建MFRN1稳定过表达的细胞模型(293T-MFRN1),并对其线粒体功能进行评价。构建的稳定细胞株293T-MFRN1中MFRN1转录水平及蛋白表达水平显著增加(P0.01),MFRN1过表达细胞线粒体内总铁的含量明显增加(P0.05);电镜显示线粒体结构损伤,线粒体嵴减少、空泡化;线粒体能量代谢受抑制,细胞ATP含量显著下降,腺苷酸池总量(ATP+ADP+AMP)比对照组减少约40%;细胞生长受到抑制,在细胞培养48 h后高表达组细胞数量显著低于对照组;细胞内羟自由基(·OH)含量增加;线粒体DNA发生明显的氧化损伤。以上表明,MFRN1表达量的稳定对细胞功能极为重要,表达量异常增加将导致细胞线粒体功能障碍、细胞增殖抑制。     

YAP对细胞线粒体功能的影响及其生物学意义研究

YAP(yes-associated protein)是Hippo信号通路中发挥转录共激活作用的蛋白。已知YAP能够参与细胞的多个代谢过程,但YAP是否参与了线粒体功能的调控尚不清楚。该研究发现,无论是化合物抑制YAP功能还是基因敲低YAP表达水平均能够显著提升线粒体呼吸链组装水平,并促进线粒体呼吸能力的上升和膜电位的升高。初步的机制分析表明,YAP基因功能的抑制可正向调控促进线粒体生物能学的相关转录因子Nrf1、RXRα和POLG的表达;负向调控抑制线粒体生物能学的转录因子HIF1-alpha的表达。进一步的生物学功能分析表明,葡萄糖应激或者葡萄糖剥夺下线粒体功能的上升部分依赖于YAP表达量的抑制。综上,该研究发现,YAP可通过调节线粒体功能调控相关转录因子的表达来影响线粒体功能,且葡萄糖应激条件下线粒体功能的维持可通过YAP途径实现。     

GDP在体外对大鼠脑线粒体脱耦联蛋白活性和表达的影响

本研究通过GDP体外处理大鼠脑组织块,观察GDP对脑线粒体脱耦联蛋白(uncoupling proteins,UCPs)活性、UCP4和UCP5表达的影响,以探讨嘌呤核苷酸对大鼠脑UCPs的调节作用.取Sprague-Dawley大鼠双侧大脑半球,将脑组织切成约8-10 mm3的脑组织块,与含1 mmol/L GDP的孵育介质共孵育30 min后,匀浆并差速离心分离提取大鼠脑组织线粒体,采用[3H]-GTP结合法测定UCPs活性,并以Scatehard作图法计算两者结合的解离常数(Kd)和最大结合量(Bmax);RT-PCR和Western blot分别检测UCP4和UCP5的mRNA和蛋白表达.结果显示,1 mmol/L GDP可降低体外大鼠脑组织线粒体中UCPs与[3H]-GTP结合的Bmax,提高Kd,但对脑纰织中UCP4和UCP5 mRNA和蛋白表达量的改变无统计学意义.上述结果提示,GDP可直接抑制体外大鼠脑组织中UCPs的活性,但并不影响UCP4和UCP5的表达.     

HIV-2 Gag蛋白的表达研究

HIV-2是引起艾滋病的主要病原之一,与HIV-1相比,其致病性弱,感染的潜伏期长,有的甚至不发展成艾滋病。但HIV-2的易感宿主较HIV-1广,除人和猩猩之外,HIV-2还能感染猴等灵长类动物,这将为艾滋病疫苗和实验动物模型的研究提供有利条件。 我们应用原核高效表达载体pBV220在大肠杆菌中分别表达了HIV-2gag全部和部分蛋白(去掉与pol重叠序列)。在此基础上我们又将gag全部和部分序列置于痘苗病毒P7.5和     

人类APPL2蛋白PTB结构域的表达纯化及其功能的研究

APPL蛋白,包括APPL1和APPL2,是细胞膜与细胞核之间重要的信息传递者,同时也为细胞增殖所必需。在大肠杆菌表达体系中,表达并纯化了人类APPL2蛋白PTB结构域,然后以此为靶标,利用噬菌体展示技术筛选相互作用肽段。经过3轮筛选,随机挑取48个噬菌体单克隆,进行ELISA分析。7肽序列ERLPFFY和YLTSPKH被证明能与PTB结构域特异地结合。对P3GST的野生型和将每个氨基酸突变为丙氨酸的突变型的ELISA检测,显示每个氨基酸均是结合所必需的。这些对有关APPL2的PTB结构域功能的进一步研究有参考意义。     

乳清蛋白对2型糖尿病患者胰岛功能的影响

目的：通过给予2型糖尿病患者乳清蛋白预进餐,探讨其对血糖及胰岛功能的影响。方法：2型糖尿病患者102例,随机分为对照组和观察组,所有对象给予饮食控制指导,其中观察组52例给予乳清蛋白预进餐,对照组50例给予安慰剂预进餐,于观察1w早餐后测定0、30、60、120min抑胃多肽（GIP）和胰高血糖素样肽1（GLP-1）水平;4w后观察并比较两组患者体质指数、血糖和胰岛素抵抗指数变化情况。结果：饮食干预4w后,2组患者体质指数（BMI）、空腹血糖（FBG）、餐后2h血糖（PBG）和胰岛素抵抗指数（Homa-IR）均有下降,且观察组下降程度大于对照组（P<0.05）;在饮食控制后1周监测的2组患者不同时相GIP、GLP-1均有不同程度升高,且2组指标比较,差异有统计学意义（P<0.05）。结论：乳清蛋白预进餐可促进GIP、GLP-1分泌,增加胰岛素敏感性,有利于控制血糖。     

线粒体呼吸链功能调控机制的研究进展

核基因组与线粒体基因组的相互作用,以及两基因组在调控呼吸链亚基的表达机制方面一直处于探索阶段,线粒体核转录因子的发现,使细胞核调控呼吸链亚基表达的研究得到了很大的发展。本文就近年来对核呼吸因子和细胞核对呼吸链的调控机制研究作一介绍。     

Mitofilin对线粒体功能和疾病发生的影响

Mitofilin是一种线粒体内膜蛋白,与多种线粒体蛋白相互作用,共同参与线粒体内膜嵴形态的维持、线粒体内蛋白质的转运过程等。干扰mitofilin~表达不仅引起线粒体结构的异常,而且明显抑制了线粒体功能的正常发挥。最近的研究表明,在多种疾病中mitonlin都异常表达,从而导致线粒体结构的完整性和功能的障碍,促进了疾病的发生发展。     

大鼠心肌线粒体L-Arg/ NO系统对线粒体Ca2+转运功能的影响

目的和方法采用大鼠心肌线粒体体外孵育的方法,观察线粒体L-精氨酸/一氧化氮系统对线粒体Ca2+转运功能的影响.结果NO生成的底物L-Arg (10-4 mol/L)、外源性NO供体硝普纳(5×10-7 mol/L)孵育的线粒体NO-2的生成量分别高于对照组66%、89% (P<0.01);钙含量较对照组分别低40%、54% (P<0.01); 线粒体Ca2+的摄入量较对照组分别减少67%、85%(P<0.01), 线粒体Ca2+释放率(11%、8%)降低与对照组(14%)相比差异显著(P<0.05、P<0.01).NO合酶抑制剂左旋硝基精氨酸甲酯(L-NAME, 10-4 mol/L)与相同浓度的L-Arg共同孵育的线粒体,明显抑制了L-Arg对线粒体的效应,与单纯L-Arg组比较,NO2生成减少,线粒体钙含量和反映线粒体45 Ca2+的摄入与释放能力都接近对照组水平.结论心肌线粒体L-精氨酸/一氧化氮系统参与了线粒体对心肌细胞Ca2+浓度的调节,其生理和病理生理意义值得进一步探讨.     

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。