鸟氨酸脱羧酶抗酶抑制剂蛋白家族研究进展

鸟氨酸脱羧酶抗酶抑制剂蛋白(ornithine decarboxylase antizyme inhibitors,AZIN)家族有两个成员:AZIN1和AZIN2。AZIN1是一种能够负反馈性调节多胺合成和运输的蛋白质,其参与细胞周期、中心体复制、DNA损伤修复等重要的生理过程,同时也与许多疾病息息相关。AZIN2在脑和睾丸中高表达,是囊泡运输的调节剂,能够调节哺乳动物细胞中的多胺摄取和细胞分泌活性。本文对该鸟氨酸脱羧酶抗酶抑制剂蛋白领域的最新研究进展做了简要综述,以期为相关研究提供参考。     

鸟氨酸脱羧酶抗酶I与多胺代谢

鸟氨酸脱羧酶抗酶I（ornithine decarboxylase antizyme 1,OAZ1）是调节细胞内多胺含量的重要因子,参与细胞生长与分化、胚胎发育、基因表达调控等重要生理过程,也是抗肿瘤治疗的潜在分子靶点。简要综述鸟氨酸脱羧酶抗酶I在结构与功能,及其调控多胺代谢机制方面的研究进展。     

抗酶的研究进展

抗酶（antizyme）是当细胞内多胺水平升高时刺激机体合成的一种小分子量调节蛋白,能特异性地与鸟氨酸脱羧酶（omithine decarboxylase,ODC）结合,经泛素非依赖途径被26S蛋白酶体降解,从而使多胺合成减少;抗酶还可以调节多胺转运,以稳定细胞内多胺水平。近年来随着生物技术的不断发展,对抗酶的认识也逐步深入,本文综述了抗酶家族、合成、作用及定位等方面的研究进展。     

抗酶抑制因子结构、功能与代谢的研究进展

抗酶抑制因子是一种热不稳定蛋白,与鸟氨酸脱羧酶同源,但不具有鸟氨酸脱羧酶活性,经泛素依赖途径被降解.抗酶抑制因子与抗酶高度亲和,抑制抗酶功能,恢复鸟氨酸脱羧酶活性.研究发现,抗酶抑制因子还能够调节多胺转运,抑制细胞周期蛋白D1的降解,以及加速中心粒复制,从而促进细胞增殖及肿瘤发生.     

人抗酶抑制因子-1的原核表达纯化及多克隆抗体的制备

原核表达纯化人抗酶抑制因子-1((antizyme inhibition factor-1,AZIN1),制备并鉴定抗AZIN1多克隆抗体。p ET-28a/AZIN1表达质粒转化大肠杆菌BL21(DE3)后,IPTG诱导蛋白表达,利用Ni-NTA树脂于变性条件下亲和层析纯化人AZIN1蛋白。将重组AZIN1蛋白用作抗原免疫BALB/c小鼠以制备多克隆抗体,ELISA检测抗AZIN1抗体效价,Western bloting、细胞免疫荧光、细胞免疫化学方法检测抗体的应用。结果显示,重组p ET-28a/AZIN1表达质粒经酶切及测序鉴定构建正确。细菌内重组AZIN1蛋白可被IPTG诱导表达并以包涵体的形式存在。用亲和层析法能有效纯化原核表达的AZIN1蛋白,该蛋白在小鼠体内能够诱导抗AZIN1特异性抗体产生,血清效价达到1640 000。制备抗体能够特异性识别和结合人及小鼠瘤细胞中表达的AZIN1蛋白,并可有效用于AZIN1的Western blotting、细胞免疫荧光和细胞免疫化学分析。成功原核表达和纯化了人AZIN1蛋白并制备了抗AZIN1多克隆抗体,为深入研究AZIN1在调控细胞增殖及在疾病防治中的作用提供了研究基础。     

细菌鸟氨酸脱羧酶作用的研究进展

多胺是生物体内广泛存在的一类具有多种生物活性的低分子化合物,其合成的关键限速酶是鸟氨酸脱羧酶,鸟氨酸脱羧酶和多胺共同参与生物生长发育等重要生理过程。细菌鸟氨酸脱羧酶在结构上和真核生物略有不同,但是功能类似,其能通过促进多胺的产生发挥对细菌的调节作用。研究发现,细菌鸟氨酸脱羧酶也参与细菌对其他物种的作用,但对人体的作用尚不明确。因此,本文综述了国内外关于细菌鸟氨酸脱羧酶在促进细菌生长、适应环境、抗生素抗性和生物膜形成等方面的作用及相关机制,希望能对细菌鸟氨酸脱羧酶及其作用的后续研究提供一些信息与参考。     

多胺在癌症治疗中的作用及机制

多胺是真核细胞生长及发育的必需物质,多胺代谢功能的紊乱与癌症发生密切相关。研究表明,抑制多胺生物合成途径的限速酶鸟氨酸脱羧酶和S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶能有效缓解癌症的发展。此外,利用多胺跨膜转运系统的特异性,可将多胺类似物和缀合物转运至细胞内,通过降低细胞内多胺水平,调节组蛋白乙酰化和甲基化水平,促进肿瘤细胞凋亡等途径发挥其抗癌治疗的作用。综述了通过抑制多胺合成酶以及利用多胺类似物和缀合物治疗癌症的研究进展,以期为今后利用多胺代谢途径靶向治疗癌症的研究提供参考。     

ODC, AdoMetDC双反义腺病毒对肺癌增殖和侵袭抑制作用的体外和体内研究

鸟氨酸脱羧酶(ODC)和S-甲硫氨酸脱羧酶(AdoMetDC)是多胺体内合成的2个关键酶.研究腺病毒Ad-ODC-AdoMetDCas介导的ODC和AdoMetDC反义RNA对肺癌多胺合成,细胞增殖以及侵袭的抑制作用.用活细胞计数和流式细胞术分别检测Ad-ODCas和Ad-ODC-AdoMetDCas对肺癌A-549细胞增殖的影响,蛋白质印迹和HPLC方法分别检测腺病毒对肺癌A-549细胞中ODC和AdoMetDC蛋白表达以及胞内多胺含量的抑制作用,TUNEL标记检测法观察Ad-ODC-AdoMetDCas对肺癌细胞凋亡的影响,Matrigel侵袭实验分析腺病毒对肺癌A-549细胞侵袭活性的改变,裸鼠皮下移植瘤模型研究Ad-ODC-AdoMetDCas对体内肺癌生长的抑制作用.实验结果显示,Ad-ODC-AdoMetDCas明显抑制肺癌A-549细胞的增殖,导致细胞凋亡,显著降低肺癌A-549细胞的体外侵袭能力,肺癌A-549细胞感染Ad-ODC-AdoMetDCas后细胞内3种多胺含量都明显降低,Ad-ODC-AdoMetDCas对已形成的裸鼠皮下移植瘤具有明显的抑制作用.实验表明,ODC和AdoMetDC双反义腺病毒具有显著抑制肺癌增殖和侵袭的作用,对于肺癌的防治研究具有一定的前景.     

ODC,AdoMetDC双反义腺病毒对肺癌增殖和侵袭制作用的体外和体内研究

鸟氨酸脱羧酶(ODC)和S-甲硫氨酸脱羧酶(AdoMetDC)是多胺体内合成的2个关键酶.研究腺病毒Ad-ODC-AdoMetDCas介导的ODC和AdoMetDC反义RNA对肺癌多胺合成,细胞增殖以及侵袭的抑制作用.用活细胞计数和流式细胞术分别检测Ad-ODCas和Ad-ODC-AdoMetDCas对肺癌A-549细胞增殖的影响,蛋白质印迹和HPLC方法分别检测腺病毒对肺癌A-549细胞中ODC和AdoMetDC蛋白表达以及胞内多胺含量的抑制作用,TUNEL标记检测法观察Ad-ODC-AdoMetDCas对肺癌细胞凋亡的影响,Matrigel侵袭实验分析腺病毒对肺癌A-549细胞侵袭活性的改变,裸鼠皮下移植瘤模型研究Ad-ODC-AdoMetDCas对体内肺癌生长的抑制作用.实验结果显示,Ad-ODC-AdoMetDCas明显抑制肺癌A-549细胞的增殖,导致细胞凋亡,显著降低肺癌A-549细胞的体外侵袭能力,肺癌A-549细胞感染Ad-ODC-AdoMetDCas后细胞内3种多胺含量都明显降低,Ad-ODC-AdoMetDCas对已形成的裸鼠皮下移植瘤具有明显的抑制作用.实验表明,ODC和AdoMetDC双反义腺病毒具有显著抑制肺癌增殖和侵袭的作用,对于肺癌的防治研究具有一定的前景.     

抗酶1基因转染对HeLa细胞增殖及细胞周期的抑制作用

研究抗酶(antizyme)1对人宫颈癌HeLa细胞增殖与细胞周期的影响,并分析抗酶1对细胞周期蛋白D1(cyclin D1)的表达影响.采用定点突变技术,将抗酶1的frameshift位点缺失,随后将突变基因重组至真核表达载体pEGFP-N1中,鉴定后转染HeLa细胞.通过MTT法检测细胞增殖变化,流式细胞术分析抗酶1对细胞周期的影响.RT-PCR和Western印迹检测抗酶1转染对细胞周期蛋白 D1基因表达的影响.酶切结果显示,抗酶1突变基因成功克隆至pEGFP-N1中.成功转染HeLa细胞后,检测结果显示,抗酶1能够减慢HeLa细胞增殖速度,并使细胞停滞于G₀/G₁期,细胞周期蛋白D1基因的表达同时受到抑制.实验说明,抗酶1基因能够抑制HeLa细胞增殖,通过降低细胞周期蛋白D1的表达阻滞细胞周期.     

Antizyme1基因转染对K562细胞增殖与凋亡的影响

研究鸟氨酸脱羧酶抗酶蛋白对人红白血病K562细胞增殖、三氧化二砷（ As2O3）诱导凋亡时的影响。方法: 定点突变技术构建缺失frameshift位点的pEGFP-N1-AZ1-mutation重组表达载体。脂质体法转染K562细胞,通过G418筛选获得稳定表达antizyme1的K562pAZ1m细胞系。采用不同浓度的As2O3处理细胞,通过MTT法检测细胞增殖,流式细胞术分析细胞周期及凋亡变化。并通过RT-PCR方法检测antiyme1转染对cyclin D1和survivin基因表达的影响。结果：获得稳定表达antizyme1的K562-AZ1m细胞株后,其增殖能力明显减慢。CyclinD1基因表达降低,细胞主要停滞于G0/G1期。在 As2O3的诱导作用下,细胞凋亡增多,survivin基因表达降低。结论：AZ1基因能够抑制K562细胞增殖,通过对cyclinD1的负调控使细胞周期停滞于G0/G1期。并可能通过下调survivin表达来加强 As2O3对其的诱导凋亡作用     

幽门螺杆菌相关胃癌与多胺代谢

幽门螺旋杆菌(Helicobacter pylori, H. pylori)选择性地在人的胃黏膜中定植,是引发胃癌的最强危险因素之一。多胺是一类广泛存在于真核细胞中带高密度正电荷的烷基类小分子化合物,参与细胞增殖、分化、凋亡等重要的生理过程,多种疾病的发生发展与多胺代谢紊乱相关。近期研究发现,H.pylori感染能诱导宿主胃黏膜上皮细胞和巨噬细胞中多胺代谢异常。特别是该菌对多胺代谢途径中的关键酶ARG2(arginase 2,精氨酸酶2)、ODC(ornithine decarboxylase,鸟氨酸脱羧酶)和SMO(soermine oxidase,精胺氧化酶)的激活作用,与H. pylori免疫逃逸,慢性炎症维持、DNA损伤和胃癌的发生发展密切相关,提示多胺代谢途径可能成为H. pylori相关胃癌防治的新靶点。     

幽门螺杆菌相关胃癌与多胺代谢CSCD

幽门螺旋杆菌(Helicobacter pylori, H. pylori)选择性地在人的胃黏膜中定植,是引发胃癌的最强危险因素之一。多胺是一类广泛存在于真核细胞中带高密度正电荷的烷基类小分子化合物,参与细胞增殖、分化、凋亡等重要的生理过程,多种疾病的发生发展与多胺代谢紊乱相关。近期研究发现,H.pylori感染能诱导宿主胃黏膜上皮细胞和巨噬细胞中多胺代谢异常。特别是该菌对多胺代谢途径中的关键酶ARG2(arginase 2,精氨酸酶2)、ODC(ornithine decarboxylase,鸟氨酸脱羧酶)和SMO(soermine oxidase,精胺氧化酶)的激活作用,与H. pylori免疫逃逸,慢性炎症维持、DNA损伤和胃癌的发生发展密切相关,提示多胺代谢途径可能成为H. pylori相关胃癌防治的新靶点。     

人鸟氨酸脱羧酶抗酶1突变基因的克隆与原核表达

克隆人鸟氨酸脱羧酶抗酶1(Homo sapiensornithine decarboxylase antizyme 1,HOAZ1)开放性阅读框+1核糖体移码位点缺失的突变基因,构建突变基因的原核表达质粒,分离纯化其原核表达的重组蛋白。采用巢式-PCR和重叠延伸-PCR技术,从人非小细胞肺癌细胞株A549的cDNA中获得人类鸟氨酸脱羧酶抗酶1开放性阅读框+1核糖体移码(+1RF)位点缺失突变的基因序列(DM-HOAZ1)。将该序列克隆到原核表达载体pET-28a(+)后,转化表达菌Rosseta(DE3)感受态细胞。阳性克隆用IPTG诱导重组蛋白表达,然后在尿素变性条件下经Ni-NTA树脂亲和层析纯化重组HOAZ1。原核表达和纯化的HOAZ1重组蛋白用Western Blot鉴定。结果显示,成功获得HOAZ1开放阅读框中+1RF位点缺失的突变基因和该突变基因的原核表达质粒pET-28a(+)/DM-HOAZ1;用pET-28a(+)/DM-HOAZ1转化大肠杆菌后,HOAZ-1可被IPTG诱导性高表达,且表达量随诱导时间延长递增;原核表达的HOAZ1可用Ni-NTA树脂亲和层析有效纯化。建立了原核表达和分离纯化HOAZ1蛋白的试验方法,为进一步研究HOAZ1的功能和临床应用奠定了基础。     

多胺生物合成的抑制对转化细胞c—Ha—ras癌基因表达的调控

抗多胺代谢剂－－二氟甲基鸟氨酸（ＤＦＭＯ）作用于经含点突变的Ｈａ－ｒａｓ基因片段转染的转化细胞（ＨＲ－１细胞）引起细胞生长的抑制,其抑制率随ＤＦＭＯ浓度的增加而增大,此时细胞多停滞于Ｇ１期;多胺合成的关键酶鸟氨酸脱羧酶（ＯＤＣ）活性显著下降;Ｈａ－ｒａｓ癌基因ｍＲＮＡ及ｒａｓＰ＾２１蛋白的表达受到抑制;而外源性腐胺与ＤＦＭＯ的同时加入可防止上述一系列改变的发生,说明ＤＦＭＯ使ＨＲ－１细胞某些表型向     

多胺生物合成的抑制对转化细胞c－Ha－ras癌基因表达的调控

抗多胺代谢剂──二氟甲基鸟氨酸（ＤＦＭＯ）作用于经含点突变的Ｈａ－ｒａｓ基因片段转染的转化细胞（ＨＲ－１细胞）引起细胞生长的抑制,其抑制率随ＤＦＭＯ浓度的增加而增大,此时细胞多停滞于Ｇ_１期;多胺合成的关键酶鸟氨酸脱羧酶（ＯＤＣ）活性显著下降;Ｈａ－ｒａｓ癌基因ｍＲＮＡ及ｒａｓＰ~（２１）蛋白的表达受到抑制;而外源性腐胺与ＤＦＭＯ的同时加入可防止上述一系列改变的发生,说明ＤＦＭＯ使ＨＲ－１细胞某些表型向亲本细胞逆转的作用是与细胞多胺生物合成的抑制直接相关。     

皮质酮对大鼠再生肝鸟氨酸脱羧酶及抗酶基因表达的影响

以部分肝切除诱导的雄性SD大鼠(180～200 g)早期再生肝为材料,用RT-PCR法分析皮质酮处理后再生肝鸟氨酸脱羧酶及抗酶mRNA水平变化.结果表明,皮质酮对鸟氨酸脱羧酶mRNA水平具有剂量依赖性抑制作用;10、20 mg/kg体重皮质酮对抗酶mRNA水平影响不大,40 mg/kg处理可促进其转录.     

γ-氨基丁酸对低氧胁迫下甜瓜幼苗多胺代谢的影响

以‘西域一号’甜瓜为试验材料,采用营养液水培法,研究了低氧胁迫下外源添加γ-氨基丁酸(GABA)对甜瓜幼苗多胺代谢的影响.结果表明：与通气对照相比,低氧胁迫处理的甜瓜幼苗谷氨酸脱羧酶(GAD)活性和GABA含量显著提高,同时多胺合成酶活性提高诱导多胺含量显著增加,但二胺氧化酶(DAO)和多胺氧化酶(PAO)活性也显著提高;根系精氨酸脱羧酶(ADC)活性提高幅度较大,导致根系游离态腐胺含量较高,而叶片鸟氨酸脱羧酶(ODC)和S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶(SAMDC)活性提高幅度较大,导致叶片游离态亚精胺(Spd)含量较高;根系游离态DAO和PAO活性显著低于叶片,其细胞壁结合态PAO活性显著高于叶片.与低氧胁迫处理相比,低氧胁迫下外源添加GABA处理的甜瓜幼苗叶片和根系中GABA和谷氨酸含量均显著提高,而GAD活性显著降低;精氨酸、鸟氨酸、甲硫氨酸含量的提高促使多胺合成酶活性显著提高,从而诱导多胺含量显著增加,DAO和PAO活性显著降低.     

多胺代谢与肿瘤细胞信号转导

肿瘤细胞的快速增殖依赖于细胞内的多胺水平,耗竭细胞内多胺可抑制肿瘤细胞增殖并诱导其凋亡。与此同时,细胞内多胺含量的改变可以影响肿瘤细胞内多种信号通路的活性,依据受影响信号分子功能的差异,这些信号通路活性的改变具有增强或抑制耗竭多胺产生的抗肿瘤效应的功能,从而对肿瘤细胞的生长、分化、迁移和侵袭产生不同的影响。综述多胺对肿瘤相关信号通路的影响及其分子机制。     

鸟氨酸脱羧酶与肿瘤

多胺是广泛存在于哺乳类组织细胞中的小分子有机化合物,参与细胞的生长和分化等重要的生理过程,也是肿瘤细胞的快速生长所必需。鸟氨酸脱羧酶（omithine decarboxylase,ODC）是多胺合成代谢途径中的第一个限速酶,ODC活性的异常会引起包括肿瘤在内的一系列疾病的发生,由此该酶成为近年来研究的热点。简要综述了ODC与肿瘤关系的研究进展。