固氮酶的研究进展

固氮酶将N2还原为NH3的过程是自然界实现氮循环的重要环节。固氮酶是由γ2型二聚体组成的Fe蛋白和α2β2异四聚体组成的MoFe蛋白组成。固氮酶催化的机制包括铁蛋白的氧还循环和钼铁蛋白的氧还循环两部分。Klebsiella pneumoniae的nif基因簇由20个基因组成,构成了8个转录单位,总长度24206bp,其操控机制是多水平、多层次的调控过程。同时综述了固氮酶的多样性,目前已经发现的有钼铁固氮酶、钒铁固氮酶、铁铁固氮酶以及在Strpomyces thermoauophicus内存在的与已知的三种固氮酶体系明显不同的固氮体系。     

叶绿体硫氧还蛋白系统的调节机制

硫氧还蛋白(Trx)属于巯基-二硫键氧化还原酶家族, 通过作用于底物蛋白侧链2个半胱氨酸残基之间的二硫键(还原、异构和转移)来调控胞内蛋白的结构和功能。叶绿体Trx系统包括Trx及Trx类似蛋白、铁氧还蛋白(Fd)依赖的硫氧还蛋白还原酶(FTR)和还原型烟酰腺嘌呤二核苷磷酸(NADPH)依赖的硫氧还蛋白还原酶C (NTRC)。除了基质蛋白酶类活性变化及叶绿体蛋白的转运受Trx系统调控之外, 在叶绿体中还存在1条跨类囊体膜的还原势传递途径, 把基质Trx的还原势经跨膜转运蛋白介导, 最终传递给类囊体腔蛋白。FTR和NTRC共同作用维持叶绿体的氧化还原平衡。该文对叶绿体硫氧还蛋白系统的调节机制进行了综述, 同时讨论了叶绿体硫氧还蛋白系统对维持植物光合效率的重要意义。     

固氮酶

指固氮生物中对固定空气中分子氮并将其转变成氨起特殊催化功能的酶蛋白质。已从16种不同类型固氮生物中分离到固氮酶,它可分为两种独立的酶蛋白:(1)含钼和铁,称钼铁蛋白;(2)含铁,称铁蛋白。一般认为前者是络合和还原氮的中心,后者是电子活化中心。两者单独存在时不能固氮,只有合起来才能重组固氮活性。固氮酶(尤其是铁蛋白)对氧和摄氏零度左右的低温很敏感,易于失活。由于两种蛋白重组固氮活性时的确切比例尚不清楚,加上它们的均一制剂又未得到,所以对整个固氮酶的分子量还无法判断。目     

NADPH依赖性硫氧还蛋白还原酶C在植物质体中的作用

硫氧还蛋白的氧化还原调节作用在生物界中普遍存在。它能够还原目标蛋白的二硫键,而自身的活性位点则被氧化。因此,对于新的催化循环,则需要由相应的还原酶将其再次还原成活性形式。硫氧还蛋白对维持高等植物的光合效率同样具有重要意义。叶绿体中的硫氧还蛋白分别由铁氧还蛋白依赖性硫氧还蛋白还原酶和NADPH依赖性硫氧还蛋白还原酶C(NTRC)两种酶还原。NTRC的本质是一种黄素蛋白,除了具有还原酶活性外,还整合了一个硫氧还蛋白结构域,在叶绿体和淀粉体的氧化还原调节中处于核心地位。这种特殊的双功能酶在卡尔文-本森循环、氧化戊糖磷酸途径、抗过氧化、四吡咯代谢、ATP和淀粉合成、生长素和光周期调控中扮演了多重角色。本综述总结了NTRC的生理功能,并讨论了该蛋白质对植物质体氧化还原稳态的调节机制。     

紫色非硫光合细菌Rhodopseudomonas capsulata铁氧还蛋白氧化还原电位的研究

本文介绍了从紫色非硫光合细菌Rhodopseudomonas capsulata分离纯化的铁氧还蛋白,经固体硫酸铵分级盐析沉淀和透析进一步纯化的样品,通过循环伏安法检测其对温度的敏感性,所引起的蛋白变性;然后应用定电位电量法和电位阶跃电量法,研究它的电量-电位关系,根据Nernst公式进而计算铁氧还蛋白的中点电位分别为-378mV和-375mV,在其参与氧化-还原反应时,每分子铁氧还蛋白传递电子数目≈2。并对不同菌种来源的铁氧还蛋白的标准氧化-还原电位及其传递电子数目进行了讨论。     

紫色非硫光合细菌Rhodopseudomonas capsulata铁氧还蛋白氧化还原电位的研究

本文介绍了从紫色非硫光合细菌Rhodopseudomanas capsulata 分离纯化的铁氧还蛋白,经固体硫酸铵分级盐析沉淀和透析进一步纯化的样品,通过循环伏安法检测其对温度的敏感性,所引起的蛋白变性;然后应用定电位电量法和电位阶跃电量法,研究它的电量-电位关系,根据Nernst 公式进而计算铁氧还蛋白的中点电位分别为-378mV 和-375mV,在其参与氧化-还原反应时,每分子铁氧还蛋白传递电子数目≈2。并对不同菌种来源的铁氧还蛋白的标准氧化-还原电位及其传递电子数目进行了讨论。     

植物硫氧还蛋白系统

硫氧还蛋白是一类催化二硫键氧化还原的小蛋白,它通过调控细胞中氧化还原状态发挥重要的作用。在植物中,硫氧还蛋白系统尤为复杂,参与了植物的新陈代谢、转录翻译调控、信号传导以及植物的抗逆反应等。本文主要通过对植物硫氧还蛋白分类、活性位点、结构以及3种硫氧还蛋白系统研究现状进行概述,并对植物的硫氧还蛋白及系统进行了展望,从而较为全面地综述了植物的硫氧还蛋白系统,为进一步了解硫氧还蛋白在植物体内的作用机制奠定基础,也为今后的相关研究提供参考。     

硫氧还蛋白系统在COPD抗氧化中的作用研究进展

硫氧还蛋白系统是由硫氧还蛋白(thioredoxin,Trx)、硫氧还蛋白还原酶(thioredoxin reductase,TrxR)和还原型辅酶Ⅱ(NADPH)组成的多功能小分子蛋白系统,广泛表达的硫氧还蛋白作为蛋白质二硫键的还原酶,它参与很多生理过程,并发挥重要生物学功能,包括调节机体的氧化还原反应、抑制细胞凋亡、调节转录因子DNA结合活性以及免疫应答等,其中一重要作用是参与调节细胞氧化还原状态以对抗氧化应激。因此在一些炎症性疾病如慢性阻塞性肺疾病、急性呼吸窘迫综合征、肺间质疾病、哮喘、肺结节病等的发生发展中扮演重要角色,本文对硫氧还蛋白系统在慢性阻塞性肺疾病中的抗氧化作用作一综述。     

硫氧还蛋白系统在COPD抗氧化中的作用研究进展

硫氧还蛋白系统是由硫氧还蛋白（thioredoxin,Trx）,硫氧还蛋白还原酶（thioredoxinreductase,TrxR）和还原型辅酶Ⅱ（NADPH）组成的多功能小分子蛋白系统,广泛表达的硫氧还蛋白作为蛋白质二硫键的还原酶,它参与很多生理过程,并发挥重要生物学功能,包括调节机体的氧化还原反应、抑制细胞凋亡、调节转录因子DNA结合活性以及免疫应答等,其中一重要作用是参与调节细胞氧化还原状态以对抗氧化应激。因此在一些炎症性疾病如慢性阻塞性肺疾病、急性呼吸窘迫综合征、肺间质疾病、哮喘、肺结节病等的发生发展中扮演重要角色,本文对硫氧还蛋白系统在慢性阻塞性肺疾病中的抗氧化作用作一综述。     

保护固氮酶免受氧破坏的蛋白——Fe-S蛋白Ⅱ

固氧酶对氧极其敏感。特别是分离纯化后的固氮酶两组分——MoFe蛋白和Fe蛋白对氧的敏感性更加明显。被氧钝化后的固氮酶部分地或全部地失去固氮活性。但是,在自然界里存在于好气性自生固氮菌、光合固氮的藻类及豆科植物根瘤中的固氮酶却能在有氧的环境下     

硫氧还蛋白结合蛋白-2在糖和脂代谢中的作用

硫氧还蛋白结合蛋白-2(thioredoxin binding protein-2,TBP-2)属于硫氧还蛋白结合蛋白家族成员,与还原型硫氧还蛋白结合,抑制其还原活性。在生物体内,TBP-2不但参与细胞内的氧化还原调节,还具有调节细胞生长繁殖和促进细胞凋亡的作用。TBP-2在葡萄糖和脂肪代谢中的作用被广泛研究。TBP-2高表达时,胰岛细胞凋亡,与糖尿病发生相关;而TBP-2缺失,与高脂血症发病有关。本文综述了TBP-2在糖脂代谢中的作用。     

钼,铁,硫化合物激活曝氧的棕色固氮菌固氮酶钼铁蛋白的研究

曝氧后,棕色固氮菌(Azotobacter vinelandii)固氮酶钼铁蛋白的催化活性和圆二色信号都显著降低,而吸收光谱则显著增加。与钼、铁、硫化合物和二硫苏糖醇组成的重组溶液保温后,曝氢蛋白的圆二色信号和吸收光谱几乎完全恢复至天然状态的同时,乙炔还原活性也得到了显著的恢复,表明重组溶液可使曝氧蛋白中的 P-cluster和其它活性部位都得到了不同程度的修复。     

硫氧还蛋白的共价修饰

硫氧还蛋白是细胞中普遍存在的低分子量蛋白质,为生物体所必需。硫氧还蛋白、硫氧还蛋白还原酶和烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸组成硫氧还蛋白系统,调节细胞的氧化还原状态。硫氧还蛋白不仅维持细胞的氧化还原平衡,还具有抗凋亡及促进细胞增殖等功能。原核细胞的硫氧还蛋白仅含有两个半胱氨酸残基,真核细胞的硫氧还蛋白除了活性中心的两个半胱氨酸残基外,通常还有另外的半胱氨酸残基。这些半胱氨酸残基的共价修饰使硫氧还蛋白具有了更丰富的功能。硫氧还蛋白的共价修饰包括谷胱甘肽化、巯基氧化、亚硝基化和烷基化。     

谷氧还蛋白系统及其对细胞氧化还原态势的调控

细胞内氧化还原调控主要是由谷氧还蛋白系统和硫氧还蛋白系统完成。谷氧还蛋白属于硫氧还蛋白超家族,广泛分布在各种生物体内。作为一种巯基转移酶,它能够催化巯基．二硫键交换反应或者还原蛋白质谷胱甘肽二硫化物,以维持胞内的氧化还原态势。谷氧蛋白系统参与氧化胁迫、蛋白修饰、信号转导、细胞调亡和细胞分化等多种生物过程。对其体内作用靶蛋白的研究,有助于阐明谷氧还蛋白在整个细胞氧化还原网络的重要调控作用。     

鱼腥藻(Anabaena)对氧敏感的固氮突变种

用紫外线和亚硝基胍,诱变筛选出两株具异形胞而不能在空气中固定分子氮的鱼腥藻Anabaena)突变种。突变表型是稳定的。在微氧条件下,能固定分子氮而生长,但固氮酶活很弱。酶活的高低与藻蓝素含量和光照强度成反相关。突变种细胞的固氮酶对氧非常敏感,反应气相中加入1%的氧对乙炔还原活力已有明显抑制,20%的氧完全阻抑固氮作用。除去氧后固氮酶重新合成,其过程受 NH_4~+和氯霉素阻遏。通过氮饥饿使藻蓝素含量降低,或降低光照强度,或加入二氯苯基甲基脲抑制光合放氧时,均可显著地提高突变种的固氮酶活力。突变种细胞还原氯代三苯四氮唑为甲(?)结晶的能力低于野生种。暗示突变种固氮对氧敏感,可能是由于细胞中清除氧的酶系统有缺损,以致营养细胞产生的活性氧对其本身固氮过程有抑制作用。     

固氮酶钼铁蛋白铁钼辅因子的抽提研究进展

固氮酶由两种铁硫蛋白(钼铁蛋白和铁蛋白)组成。由还原剂提供电子经铁(Fe)蛋白传递给钼铁(MoFe)蛋白,在MoFe蛋白的活性中心部位进行N_2、C_2H_2等多种底物的还原[10,11,20]。MoFe蛋白中的Mo、Fe原子和酸不稳定性硫原子(S~*)组成2个M簇(FeM-oco)、3—4个P簇(P-cluster)及1—2个S(2Fe)簇。在底物还原过程中,这些原子簇都可能参与电子的传递。铁钼辅因子(FeMoco)已被认为是络合和还原底物的重要部位。因此,要阐明MoFe蛋白的作用机理就得研究FeMoco的结构和功     

高等植物铁氧还蛋白的结构与功能

该文介绍了高等植物中铁氧还蛋白（Fd）的结构,铁氧还蛋白与铁氧还蛋白：NADP^＋氧化还原酶（FNR）的相互作用,氧化还原电势和电子传递活性;阐述了铁氧还蛋白结构与功能的关系。     

含铼重组液对部分缺失金属原子簇的钼铁蛋白的激活作用

棕色固氮菌(AzotobactervinelandiiLipmann)固氮酶MoFe蛋白经邻菲啉和空气处理后,成为部分缺失P_cluster和FeMoco的失活蛋白。与由Re2O7、高柠檬酸铁、Na2S和二硫苏糖醇(DTT)组成的无圆二色(CD)谱信号的重组液保温后,保温蛋白对乙炔和质子还原的活性都得以显著恢复;紫外和可见光CD谱虽有明显恢复,但仍与还原MoFe蛋白有所差异。这表明:1)保温的蛋白液中除含有未被邻菲啉等处理而破坏的完整MoFe蛋白外,还可能存在新组装的含Re的固氮酶;2)新组装的ReFe蛋白和MoFe蛋白可能在固氮能力上相似,而在结构上有所差别     

硫氧还蛋白在凋亡途径中的作用机制

硫氧还蛋白（Trx）是体内广泛存在的氧化还原蛋白,其家族中两种重要的硫氧还蛋白：硫氧还蛋白1（thioredoxin1,Trx1）和硫氧还蛋白2（thioredoxin2,Trx2）都含有保守的-Cys-Gly-Pro-Cys-还原序列。由于Trx具有调节细胞生长增殖和抗凋亡的作用,因此Trx在凋亡途径中的作用机制就成为了对抗肿瘤的研究热点。     

Na_2MoO_4KBH_4系统模拟固氮酶催化反应的研究

本文报导了以Na_2MoO_4-KBH_4系统模拟固氮酶催化反应的研究工作。钼酸钠是一种最简单的钼的无机化合物。在硼氢化钾存在的情况下,钼酸钠就能催化乙炔还原为乙烯的反应。以反应初速度计,其比活达4.1moleC_2H_4/分·mole Mo,约为固氮酶活性的1%。米氏常数为0.77大气压、2.78×10~(-2)M。表观活化能为6.5千卡/克分子。处于活性状态的钼不是单核的,而可能是双核的。虽然乙炔还原的产物除乙烯外还有乙烷生成,但乙烯不能作为反应底物被还原。乙炔还原为乙烯和乙炔还原为乙烷的反应二者不相关。它们是由不同的活性钼络合物所催化。以20种不同的可作为钼的配位体的有机化合物对Na_2MoO_4-KBH_4系统乙炔还原催化反应的影响在相同条件下进行比较,可以看到一些有趣的规律。α、α′-二巯基己二酸-Na_2MoO_4-KBH_4系统的催化活性最高。二巯基乙烷-Na_2MoO_4-KBH_4系统只表现催化乙炔还原为乙烯的活性,反应产物中只有乙烯而没有乙烷或其他产物生成。象固氮酶一样,Na_2MoO_4-KBH_4系统还具有催化乙腈还原的活性。在相同条件下用钨代替钼,无论Na_2WO_4-KBH_4系统还是半胱氨酸-Na_2MoO_4-KBH_4系统都不表现催化乙炔还原为乙烯的活性。解释了含钨的固氮酶无反应活性的原因。同时还解释了在含钨的固氮酶及其他含钨的“钼”酶中钨不能与相应的蛋白有效地结合这一现象。本文还就Na_2MoO_4-KBH_4固氮酶模型系统的作用,反应规律,以及配位体和不同配位基团的作用等进行了讨论,并对当前通过模型系统来研究固氮酶的结构与功能的工作中的一些问题提出了作者的看法。