氧化还原内稳态关键因子Nrf2对新陈代谢的调节作用

核转录因子红细胞系2-p45相关因子2(nuclear factor-erythroid 2-p45 related factor 2,Nrf2)是调控细胞氧化还原稳态的重要转录因子。除了调节氧化应激反应外,近年来,Nrf2在代谢调节中的重要作用也备受关注。文章重点综述了Nrf2调控细胞的糖代谢、脂代谢、核酸代谢和氨基酸代谢的方式,并论述了Nrf2失调导致的多种代谢相关疾病,包括糖尿病、脂肪肝、帕金森氏症和肿瘤。最后,讨论了代谢压力介导的Nrf2活性改变与长寿、肿瘤防治及压力应激的关系。     

氧化还原内稳态关键因子Nrf2对新陈代谢的调节作用北大核心CSCD

核转录因子红细胞系2-p45相关因子2(nuclear factor-erythroid 2-p45 related factor 2,Nrf2)是调控细胞氧化还原稳态的重要转录因子。除了调节氧化应激反应外,近年来,Nrf2在代谢调节中的重要作用也备受关注。文章重点综述了Nrf2调控细胞的糖代谢、脂代谢、核酸代谢和氨基酸代谢的方式,并论述了Nrf2失调导致的多种代谢相关疾病,包括糖尿病、脂肪肝、帕金森氏症和肿瘤。最后,讨论了代谢压力介导的Nrf2活性改变与长寿、肿瘤防治及压力应激的关系。     

硫氧化还原蛋白与细胞内的氧化还原调控

细胞内氧化还原状态直接影响细胞的生存、活化和增殖。硫氧化还原蛋白是一个具有氧化还原活性的小分子蛋白质,它和ＮＡＤＰＨ以及硫氧化还原蛋白还原酶一起协同作用,组成蛋白质的一个重要的还原体系。这个还原体系还与谷胱甘肽等共同控制细胞的氧化还原状态,对维持和调节细胞的氧化还原内环境有着重要的作用。而另一方面,细胞的氧化还原状态又可以通过对多种信号分子的作用直接影响细胞的多种生理功能。     

硫氧化还原蛋白与细胞内的氧化还原调控

细胞内氧化还原状态直接影响细胞的生存、活化和增殖。硫氧化还原蛋白是一个具有氧化还原活性的小分子蛋白质,它和NADPH以及硫氧化还原蛋白还原酶一起协同作用,组成蛋白质的一个重要的还原体系。这个还原体系还与谷胱甘肽等共同控制细胞的氧化还原状态,对维持和调节细胞的氧化还原内环境有着重要的作用。而另一方面,细胞的氧化还原状态又可以通过对多种信号分子的作用直接影响细胞的多种生理功能。     

有机酸对蔬菜硝酸还原酶亚硝酸还原酶活性的影响

本文通过水培试验,测定了有机酸对蔬菜的效应,结果表明：１．在进行试验的七种有机酸中,α－酮戊二酸和柠檬酸对蔬菜ＮＲ和ＮｉＲ活性有较大促进作用,同时有利于其生物量的提高,但这些有益作用只有在适当浓度下才能实现,浓度过高反而有抑制作用甚至有害。２．这些有机酸均有促进蔬菜吸收ＮＨ的趋势。３．蔬菜根际增施有机酸有增加叶中游离Ａ。Ａ。及游离ＮＨ的趋势,其中α－酮戊二酸的这一影响较小。４．ＮＲ对光敏感,光不足时活性骤降,ＮｉＲ对光不报敏感。５．蔬菜叶中ＮＨ量高于根中,遮光下叶中ＮＨ量,游离Ａ。Ａ。游离ＮＨ的量均高于光照下的量。６．在蔬菜正常生长条件下,植株体内不会有ＮＯ的积累．     

硝酸还原酶的研究——Ⅲ.硝酸还原酶钝化蛋白的专一性及其对硝酸还原酶的水解作用

以同样的提取方法,分别从小麦叶片、曼陀罗愈伤组织中提取的硝酸还原酶(NR)钝化蛋白均可明显钝化小麦、水稻、玉米等叶片的NR,而从水稻、豌豆叶片中提取的NR钝化蛋白也均可明显钝化小麦叶片NR的事实显示出植物体内NR钝化蛋白存在的普遍性及不同植物种间这种钝化蛋白作用的共同性。水稻叶片及曼陀罗愈伤组织NR钝化蛋白只能钝化NR,而不能钝化与NR同为植物氮素同化关键酶的亚硝酸还原酶(NiR),小麦叶片NR钝化蛋白只能钝化NR而不能钝化与NR同为诱导酶的α-淀粉酶又表明NR钝化蛋白对NR的钝化作用具有一定的专一性。在小麦叶片NR钝化蛋白(部分Ⅰ)与NR一起保温时,同时加入作为水解酶抑制剂的大豆胰蛋白酶抑制物或丝氨酸酶抑制物PMSF,均可部分解除钝化蛋白的钝化效力,可作为此种钝化蛋白是个水解酶的进一步证明。     

生物氧化中氧化还原关系的分析

通过对葡萄糖氧化过程和软脂酸氧化过程的分析,厘清生物氧化过程中的脱羧、脱氢、加水、电子传递等过程的内在逻辑联系,并以C原子周围化学键的变化为基础,分析糖类化合物和脂类化合物被氧化的内在规律,找到利用糖类和脂类化合物的分子结构,推导氧化反应产物的方法。     

硝酸盐对硝酸还原酶活性的诱导及硝酸还原酶基因的克隆

硝酸盐在植物体内的积累过多已成为影响蔬菜品质并影响人类健康的重要因素。硝酸还原酶（NR）是硝酸盐代谢中的关键酶,提高其活性有利于硝酸盐的降解。为了解植物不同组织中NR的活性,用活体测定法检测了经50mmol/L的KNO₃诱导不同时间后的油菜、豌豆和番茄幼苗根茎叶中NR活性,同时为了明确外源诱导剂浓度与植物体内NR活性的关系,检测了经不同浓度KNO₃诱导2h后的矮脚黄、抗热605、小白菜和番茄叶片中的NRA。结果表明,不同植物组织NR活性有很大差异,叶中NR活性较高,根其次,茎最低;不同植物的NR活性随诱导时间呈不同的变化趋势,相同植物不同组织的NR活性变化趋势相似;不同植物叶片NRA为最高时KNO₃浓度不同。用30mmol/L的KNO3诱导番茄苗2h后,从番茄根和叶中提取总RNA,用RT-PCR方法获得NR cDNA,全长2736bp,编码911个氨基酸。为进一步利用该基因提高植物对硝酸盐的降解能力打下基础。     

氧化苦参碱对骨髓来源细胞生长的双向调节作用

目的:观察氧化苦参碱(oxymatrine,OMT)对骨髓来源细胞增殖的影响.方法:应用MTr比色法、流式细胞仪检测法、集落形成法和免疫细胞活性测定等方法,检测OMT对白血病细胞K562的抑制作用;骨髓造血干细胞的集落形成实验和脾细胞对肿瘤细胞的杀伤的生物活性试验,检测OMT对小鼠免疫和造血的影响.结果:(1)不同浓度的OMT可明显抑制白血病细胞K562细胞的增殖、集落形成,导致细胞凋亡(P＜0.05),且作用呈浓度依赖性.(2)OMT可以促进小鼠骨髓粒系造血,且在0.2475 mg/mL时达到峰值.(3)OMT可抑制小鼠的免疫功能.结论:OMT可抑制白血病K562细胞的增殖并诱导其凋亡,同时抑制小鼠的免疫功能,促进小鼠骨髓CFU-GM的形成,表现出对骨髓来源细胞生长的双向调节作用.     

食物氧化蛋白对小鼠肠道菌群及氧化还原状态的影响

目的研究摄食不同方式氧化酪蛋白对小鼠肠道菌群和氧化还原状态的影响。方法分别以H2O2/Cu2+、HClO处理酪蛋白,丙二醛(MDA)处理酪蛋白、大豆蛋白。雄性KM小鼠分为6组:酪蛋白组,H2O2-Cu2+氧化酪蛋白组,HClO氧化酪蛋白组,MDA氧化酪蛋白组,大豆蛋白组和MDA氧化大豆蛋白组,饲喂10周。结果酪蛋白和大豆蛋白经氧化处理后羰基含量显著上升(P0.05),体外消化率下降。饲喂氧化蛋白饲粮的小鼠结肠内容物乳杆菌数量均显著低于对照组(P0.05);HClO和MDA氧化酪蛋白组大肠埃希菌、肠球菌数量显著高于对照组(P0.05),MDA氧化大豆蛋白组大肠埃希菌数量显著高于对照组(P0.05)。氧化蛋白处理引起小鼠结肠组织MDA上升,其中MDA氧化蛋白处理达显著水平(P0.05);结肠过氧化氢酶(CAT)活力上升,其中H2O2/Cu2+和MDA氧化蛋白组达显著水平(P0.05);H2O2/Cu2+氧化酪蛋白处理引起结肠GSH-Px显著升高(P0.05);氧化蛋白引起结肠总抗氧化能力(T-AOC)下降,其中H2O2/Cu2+、HClO氧化酪蛋白和MDA氧化大豆蛋白处理达显著水平(P0.05)。蛋白质体外消化率与结肠肠球菌呈负相关(R=-0.81,P=0.051);蛋白羰基含量与结肠乳杆菌呈显著负相关(R=-0.94,P0.01);大肠埃希菌(R=0.93,P0.01)和肠球菌(R=0.85,P0.05)分别与蛋白羰基含量呈正相关。结论氧化后蛋白消化率降低、羰基含量增高,导致肠道乳杆菌减少,大肠埃希菌和肠球菌上升;结肠黏膜脂质过氧化,氧化损伤程度与蛋白氧化处理方式有关。     

硝酸还原酶的研究——Ⅳ.NADH对小麦硝酸还原酶的钝化作用

不同浓度的NADH(0.5～4mM)与硝酸还原酶(NR)在不同温度下(0～20℃)一起预保温,均可看到NADH对NR的钝化作用。KCN也抑制NR活性。NADH和KCN同时存在能强烈地协同钝化NR。连二亚硫酸钠也能与KCN协同钝化NR。这种协同钝化作用可被铁氰化钾逆转。在亲合层析纯化的NR上可看到同样的可逆钝化现象,表明NR的氧化还原状态调节NR的活性。     

半胱氨酸氧化还原状态的协同性

以2002年4月份的Culled Protein Data Bank数据库中的639条蛋白质多肽链为研究对象,统计分析了其含有的584条二硫键的形成特征,发现半胱氨酸氧化还原状态表现出明显的协同性现象：含有二硫键的蛋白质中几乎所有的半胱氨酸都以氧化态形式存在。这一协同性可以通过蛋白质全局水平上的20种氨基酸组分的百分含量很好地加以说明,由此来预测半胱氨酸的氧化还原状态准确率最高可达84．5％。结果表明半胱氨酸是否形成二硫键主要取决于蛋白质全局的而非局部的结构信息。     

黄素氧化还原蛋白研究进展

黄素氧化还原蛋白（flavodoxin,Fld）是一类通过非共价键与黄素单核苷酸（flavinmononucleotide,FMN）紧密结合的小黄素蛋白,在原核生物及低等真核生物中作为重要的低电势电子传递载体参与了众多的生化反应。在Fld的结构和分类、FMN与脱辅基Fld结合途径以及Fld结构与功能的关系等方面综述了近年来的相关研究进展。     

氧化还原信号转导的分子机制

氧化还原调控参与多种生物学过程,包括细胞增殖、分化和凋亡等的细胞信号转导和基因表达调控,因而在细胞生命活动中扮演着非常重要的角色。细胞内各种氧化还原介质,如活性氧(reactive oxygen species,ROS)和活性氮(reactive nitrogen species,RNS)等,能对多种蛋白质在半胱氨酸残基上进行可逆性修饰。ROS或RNS对靶蛋白的氧化还原修饰方式主要有巯基／二硫键转换反应、S-亚硝基化及谷胱甘肽化等,这些修饰方式构成了胞内氧化还原信号转导的主要机制。     

反式脂肪酸对肥胖大鼠氧化还原态的影响

目的：利用高脂饲料建立大鼠肥胖模型,通过对添加不同剂量反式脂肪酸（TFAs）喂养的大鼠脑及血液氧化损伤相关指标比较,探讨TFAs对肥胖大鼠脑和血液抗氧化系统的影响机制。方法：健康雄性SD大鼠40只,随机分为4组：对照组（CON组）、喂饲基础饲料、饮食诱导的肥胖组（DIO组）,喂饲高脂饲料,1%及8%反式脂肪酸组（1% TFAs、8% TFAs组）喂饲添加1% TFAs及8% TFAs的高脂饲料。8周后,心脏取血后,处死动物,留取脑组织及血液以检测相关指标。结果：不同饲料喂养8周后,8% TFAs组大鼠脑丙二醛（MDA）含量明显高于CON组、 DIO组与1% TFAs 组（P<0.01）;CON组、DIO组、1% TFAs及8% TFAs组大鼠脑还原型谷胱甘肽（GSH）含量依次显著下降,差异有统计学意义（P<0.01）;1% TFAs组大鼠血清谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-PX）活力低于DIO组、CON组（P<0.05）;与CON组相比,8% TFAs组大鼠脑核因子E2相关因子2（Nrf2）mRNA表达水平显著上调（P < 0.01）;8% TFAs组血红素加氧酶-1（HO-1）蛋白表达水平显著高于CON组（P<0.05）、DIO组（P<0.05）及1% TFAs组（P<0.01）。结论：高含量TFAs摄入可引起肥胖大鼠血液和脑发生氧化损伤,上调氧化损伤相关基因和蛋白表达。     

植物中硝酸还原酶和亚硝酸还原酶的作用

植物通过硝酸盐同化途径以硝酸盐和氨的形式吸收氮元素。硝酸盐的同化是一个受到严格控制的过程,其中两个先后参加反应的酶——硝酸还原酶(NR)和亚硝酸还原酶(NiR)对初级氮的同化起主要调控。在高等植物中,NR和NiR基因的转录及转录后加工受到各种内在和外在因素的影响,翻译后调控是消除亚硝酸盐积累的重要机制。随着分子生物学技术的发展,可以更容易地通过突变体和转基因方式来研究NR和NiR基因的调控。     

重金属对绿球藻硝酸还原酶活性的影响

研究4种重金属离子(Cu2 、Cd2 、Zn2 、Pb2 )对绿球藻硝酸还原酶(NR)活性的影响。4种重金属离子的实验浓度分别为0.01、0.1、1、10、50、100、200 mg/L;0.1、1、5、10、50、100、200 mg/L;0.1、1、5、10、50、100、200 mg/L;0.1、1、10、50、100、200、400 mg/L,BG11培养基作对照。研究结果表明:Cu2 、Cd2 分别在低浓度0.01、0.1 mg/L时,便开始抑制硝酸还原酶活性,随着Cu2 、Cd2 浓度增加,抑制作用增强,酶活性逐渐降低;当Cu2 、Cd2 ≥10 mg/L时,NR活性检测不到。当Zn2 、Pb2 浓度分别低于0.1 mg/L和50 mg/L时,NR活性随着培养基中Zn2 、Pb2 浓度的增大逐渐增强;当Zn2 、Pb2 浓度分别大于0.1 mg/L和50 mg/L时,NR活性逐渐降低。结果提示:从4种重金属离子对NR活性的影响看,绿球藻对Zn2 、Pb2 耐受力高,特别是Pb2 ,而对Cu2 、Cd2 的耐受能力要低些。     

正交氧化还原体系及其应用

氧化还原反应是最常见的代谢反应类型之一,其中绝大部分通过辅因子依赖型氧化还原酶催化实现.由于辅因子广泛参与细胞内氧化还原反应及其他生物学过程,因代谢途径改造而扰动辅因子水平的生物学效应尚难以预测.设计构建基于人工辅因子的正交体系,是减少人工代谢途径与内源代谢网络相互干扰、降低系统复杂度、提高调控代谢网络有效性的新策略.本文探讨了正交氧化还原体系的构建方法,并结合实例说明其对提高能量传递特异性和人工代谢途径效率的重要意义.     

还原辅脱氢酶Ⅱ的氧化问题

利用自动記录白金微氧电极定氧与分光光度計测定的方法,发現大白鼠肝脏微粒体能氧化NADPH。微粒体的NADPH氧化系統活力不受氰化物、双香豆素、2,4二硝基酚、5乙,5(?)戊巴比妥酸鈉与迭氮酸鈉等所抑制。鼠肝匀浆經45,000×g离心所得的上清液不能催化NADPH被氧气所氧化。但含有对双香豆素高度敏感的还原菸酰胺核苷酸脫氫酶,其性貭与Ernster所提出的“DT黃递酶”很相似。微粒体制剂中加入上清液后NADPH氧化系統活力增大約1倍左右。此时若加入双香豆素,則NADPH氧化系統总活力被抑制大約一半。我們认为上清液中对双香豆素敏感的还原菸酰胺核苷酸脫氫酶能通过某种与微罫宓牧到M成NADPH氧化系統。这样NADPH就可以不需通过线粒体氧化。我們认为在鼠肝中NADPH的氧化途径如下: →还原性生物合成NADPH—?→通过綫粒体氧化(包括通过轉氫酶的作用) →微粒体NADPH氧化系統→O_2 →还原菸酰胺核苷酸脫氫酶→微粒体上未知系統(可能和微粒体上NADPH氧化系統部分相同) →O_2