修饰血红素提高血红蛋白类过氧化物酶活性

利用苯酚或对羟基联苯对血红蛋白的血红素辅基进行化学修饰,将修饰后的血红素与脱辅基血红蛋白进行重组得到新的血红蛋白。以光吸收扫描分析修饰血红素和重组血红蛋白,证明新的重组血红蛋白构建成功。酶活力测定表明,修饰血红素得到的重组血红蛋白的类过氧化物酶活性都比天然血红蛋白的酶活力高,用对羟基联苯修饰血红素得到的重组血红蛋白的酶活提高明显,约是天然血红蛋白的1.6倍。     

细菌血红素降解蛋白结构特点及作用机制

铁离子是几乎所有生物包括细菌生存必需的营养元素. 在宿主体内,绝大多数的铁离子均以血红素的形式存在于各种血红素结合蛋白,如血红蛋白、肌红蛋白等. 当致病菌感染宿主后,血红素将成为某些致病菌主要的铁离子来源. 致病菌编码血红素转运系统,并利用该系统将血红素转运至胞浆,在胞浆血红素被细菌的血红素降解蛋白降解,释放铁离子供细菌利用. 在致病菌中,目前至少有两种血红素降解酶被发现和鉴定. 第一种为经典的血红素氧化酶(heme oxygenase, HO),它催化血红素氧化形成胆绿素、一氧化碳(CO)和Fe2+;第二种非经典降解酶,包括金黄色葡萄球菌的IsdG/IsdI蛋白及其同系物MhuD蛋白,催化血红素分别产生staphylobilin和mycobilin. 另外,部分细菌内存在其它血红素降解因子,其与前两种血红素降解酶无结构同源性,但在血红素降解实验中可产生胆绿素(biliverdin)或CO,因而被鉴定为“血红素降解蛋白”. 对细菌血红素降解蛋白分子结构解析及作用机制的深入理解,将有助于新的血红素降解蛋白的发现和鉴定.     

醌血红素蛋白的电子传递

醌蛋白是以吡咯喹啉醌（PQQ）及其结构类似物为辅酶的一类氧化还原酶。醌血红素蛋白是以PQQ和一个或多个血红素作为辅助因子的醌蛋白,包括醌血红素蛋白醇脱氢酶和醌血红素蛋白胺脱氢酶。简要综述了醌血红素蛋白的结构特点,在分子内从PQQ到血红素的电子传递,以及醌血红素蛋白与蛋白之间的分子间的电子传递。     

HO-1 在肝肾疾病中的作用研究进展

血红素氧合酶是血红素降解的限速酶,与酶解产物胆红素、CO-道,共同发挥着抗氧化、抗炎、抑制细胞凋亡、改善组织微循环等作用。血红素氧合酶1是血红素氧合酶的诱导型在脓毒血症、高血压、急性肺损伤等多种疾病中均呈现适应性诱导表达并产生相应的细胞保护作用在肝脏缺血再灌注损伤、肝硬化、肝衰竭、肝移植、急性肾损伤、移植肾损伤等疾病中也发挥着细胞保护作用。本文综述了近年来血红素氧合酶1在肝肾疾病中作用的研究进展,以期为未来治疗方法带来新突破。     

多肽内切酶鉴定牙龈卟啉单胞菌血凝素2结合位点

目的利用多肽内切酶分析牙龈卟啉单胞菌凝血素2(Porphyromonas gingivalishemagglutinin-2,PgHA-2)与氯化血红素结合位点的氨基酸序列。方法Endoproteinase Lys-C多肽内切酶水解获得与氯化血红素结合的功能性的多肽片段,质谱技术鉴定多肽片段的氨基酸序列。结果质谱鉴定与氯化血红素结合的多肽片段的氨基酸序列为YAVNDGFPGDHYAVMISK。结论进一步明确了HA-2与氯化血红素结合位点的氨基酸序列,为牙周病的预防和治疗方法的改进奠定基础。     

动物血红素运输通路的研究进展

血红素作为一种含铁卟啉化合物,是血红蛋白、细胞色素、过氧化氢酶、过氧化物酶等众多蛋白质的辅基。绝大多数动物自身能够合成血红素,供给氧气运输、电子传递、信号转导等代谢活动,多余的血红素由血红素加氧酶降解。此外,动物体内存在特定的分子通路,负责血红素的吸收、外排、利用及其在细胞间和组织间的转运。近年来,研究人员利用小鼠、秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)等模式动物,发现了猫白血病病毒C亚型受体(feline leukemia virus subgroup C receptor,FLVCR)、血红素感应基因-1(heme responsive gene-1,HRG-1)等多个血红素转运蛋白,同时还建立了一系列感应和检测细胞内血红素的技术。这些研究有力地推动了对血红素运输通路的认识,对深入了解细胞物质运输及机体生命代谢具有重要意义。该文综述了动物细胞血红素运输机制的研究进展,总结了近年来出现的血红素研究技术方法并对热点问题和研究方向进行了探讨。     

单功能过氧化氢酶的高级结构

单功能过氧化氢酶是在生物界广泛分布的抗氧化酶.近年来,人们在对单功能过氧化氢酶一级结构与生化性质深入研究的基础上,针对十几种单功能过氧化氢酶的高度保守的空间结构开展了研究.认识了其活性中心的血红素及周围保守残基,发现了酶的许多特殊结构,如方向不同的血红素,增强酶抗氧化性的侧链残基的共价键和保证酶高效催化的分子内通道等.本文综述了单功能过氧化氢酶空间结构研究现状,概括了酶构象的基本特点,分析了关注和争议较多的酶血红素、肽链侧链共价键及酶分子内通道等重点问题.深入研究单功能过氧化氢酶空间结构是一挑战性的课题,它将推动酶蛋白高级结构形成和酶催化模式等基础理论研究.     

血红素对一些黄酶的抑制作用

血红素对一些黄酶都具有强烈的抑制作用,并且血红素过老化以后对一些黄酶活力的抑制程度因受体不同而有显著差别。在相同的抑制剂浓度下,心肌制剂琥珀酸及NADH氧化酶系中以氧气、细胞色素c和PMS为受体时的活力没有影响,但对以正铁氰化钾、DGPIP和细胞色素b为受体时的活力则有明显抑制。对水溶性琥珀酸脱氢酶、黄递酶和NADH-细胞色素c还原酶以不同受体进行反应时的抑制情况也与上述结果相似,说明抑制作用点直接与琥珀酸脱氢酶及NADH脱氢酶有关。老化血红素对黄嘌呤氧化酶的抑制作用不同,它不影响DCPIP为受体时的活力而却抑制细胞色素c的还原。老化血红素对胆硷氧化酶系及α-甘油磷酸氧化酶系的抑制行为与NADH及琥珀酸氧化酶系相似,看来胆硷和α-甘油磷酸脱氢酶可能也都是黄酶。老化血红素对以上黄酶的抑制都是可逆的,并且从检查6个酶系的结果知道这些抑制皆属竞争性类型。     

NOS和PKC参与高铁血红素对心肌缺血/再灌注的防护作用

目的：研究NOS和PKC在高铁血红素对抗心肌缺血／复灌损伤中的作用。方法：采用离体大鼠心脏Lan-gendorff灌流模型,观察心脏收缩功能、心肌梗死面积和酶学指标的变化。结果：腹腔注射高铁血红素（50mg／kg）后24h,可明显改善缺血／复灌心脏（30min缺血,2h复灌）的收缩功能,减少复灌期LDH和CK释放,缩小心肌梗死面积。在腹腔注射高铁血红素前给予一氧化氮合酶（NOS）的抑制剂LNAME可抑制高铁血红素对心肌损伤的防护作用。而蛋白激酶C（PKC）的抑制剂chelerythrine亦可阻断高铁血红素引发的心肌保护作用。结论：高铁血红素可通过激活NOS和PKC,对抗心肌缺血／复灌性损伤。     

血红素加氧酶-1在缺血/再灌注损伤中的保护作用

血红素加氧酶-1(Heme Oxygenase-1,HO-1)是催化血红素分解的关键酶。近年来,人们对血红素降解产物的抗氧化、抗炎症等功能的认识推动了对HO酶系的研究。缺血／再灌注损伤(IRI)是一个重要的临床问题,而临床上对IRI的防治尚缺乏有效的方法。目前发现HO-1过表达具有抗IRI的作用,其保护作用的可能机制有：抗氧化作用、调节微循环、调节细胞周期和抗炎症作用。     

血红素加氧酶系的共固定化及部分性质研究

为了检测血红素加氧酶系分子间的相互作用和共固定化酶系的反应动力学,利用２′,５′－ＡＤＰ－Ｓｅｐｈａｒｏｓｅ４Ｂ柱对血红素加氧酶、ＮＡＤＰＨ－细胞色素ｃ还原酶和胆绿素还原酶进行非膜重组,再以纤维素为载体,用重氮化法固定此重组的酶复合物和共固定非重组的３种酶,发现固定化的重组酶系比非重组酶系能更好地发挥协同作用,在室温条件下可催化血红素一步合成胆红素．共固定化酶的最适ｐＨ为７．２,最适温度为３８℃,Ｋｍ值为０．９３μｍｏｌ／Ｌ．巯基试剂和金属卟淋对固定化酶有抑制作用,共固定化酶比游离酶系稳定性提高,３８℃下的操作半寿期可延长至４２０ｈ,在０～４℃保存两个月其酶活力无明显变化．     

羟胺氧化还原酶在生物脱氮中的研究进展

羟胺氧化还原酶(hydroxylamine oxidoreductase,HAO)属于多血红素蛋白酶家族,每个单体由7个电子转移血红素和1个催化血红素组成.HAO既可分别催化羟胺和肼的氧化反应,也可催化羟胺、一氧化氮及亚硝酸盐的还原反应.不同硝化细菌中,HAO的最适温度、pH、底物、产物特异性及酶抑制剂等存在差异.作为...     

动物血红素过氧化物酶参与细菌氧化Mn(Ⅱ)的研究进展

锰氧化物是自然环境中一种重要的高活性矿物,在多种元素的生物地球化学循环中起着重要作用。细菌对锰氧化物的形成具有推动作用。截至目前,研究者已从环境中分离出多株锰氧化细菌,并在氧化机理的研究上取得了一定的进展。目前细菌中已知的锰氧化酶包括多铜氧化酶和动物血红素过氧化物酶。与多铜氧化酶相比,动物血红素过氧化物酶在蛋白结构与氧化方式上都具有自己的特点。本文结合国内外最新研究结果,在氧化菌株、氧化酶和基因、氧化方式及影响因素等方面对动物血红素过氧化物酶参与细菌氧化Mn(Ⅱ)的研究进行了总结,对未来研究方向进行了展望。     

鸭疫里氏杆菌hemH基因功能初步鉴定及其缺失株的转录组学分析

血红素是绝大多数细菌生长繁殖所必需的一种营养物质,其参与了细菌多种重要的生理过程。细菌可以通过自身合成和从外界摄取2种方式获得血红素。然而过多的血红素对细菌是有毒性的,细菌则会利用外排、螯合和降解等多种方式减轻血红素毒性。鸭疫里氏杆菌(Riemerella anatipestifer, RA)是一种感染禽类的革兰氏阴性菌,前期研究表明该菌可通过转运的方式从外界环境摄取血红素。然而,是否该菌也可以自身合成血红素未知。基因组分析发现鸭疫里氏杆菌ATCC11845菌株中的基因RA0C＿RS08070编码铁螯合酶(ferrochelatase) HemH,是参与将铁插入卟啉中心,形成血红素的关键酶。hem H缺失后会导致铁离子和卟啉的积累,对细菌造成毒性。【目的】为鉴定Hem H在合成血红素中的功能及查找参与鸭疫里氏杆菌铁离子和卟啉解毒相关基因。【方法】本研究构建了RAATCC11845Δhem H缺失株,并检测亲本株和hem H缺失株在GCB以及GCB添加血红蛋白液体培养基中的生长情况;随后对亲本株和hem H缺失株进行转录组测序并进行比较分析。【结果】RAATCC11845Δhem H缺失...     

磷脂酸(PA)-磷脂酰乙醇胺(PE)相互作用有利于脱血红素细胞色素c跨脂质体的运送

细胞色素c的前体 -脱血红素细胞色素c(Apocyt.c)在细胞质中核糖体合成 ,之后跨线粒体膜运送 ,在线粒体内、外膜间隙中经酶催化与血红素Heme结合形成成熟型的细胞色素c定位于线粒体内膜外侧     

抗真菌药物作用靶酶羊毛甾醇14α去甲基化酶研究

羊毛甾醇14α去甲基化酶是普遍存在于高等植物、真菌和哺乳动物体内的P450蛋白,是氮唑类抗真菌药物作用靶酶.到目前为止已分别确定了高等植物、真菌和哺乳动物体内该酶的氨基酸序列.该酶对底物的催化包括三个单加氧步骤,涉及自由基的生成和消除,血红素辅基在酶催化过程中起重要作用.底物羊毛甾醇只能结合在酶活性位点血红素辅基Nc吡咯环上方,其余血红素吡咯环被氨基酸残基封闭.底物羊毛甾醇的3β羟基、Δ⁸⁽⁹⁾双键和17位侧链是与酶活性位点正确结合的关键官能团.该酶两大类抑制剂(底物类似物和氮唑类抗真菌药物)结构-活性关系研究可为进一步优化和设计新型高效酶抑制剂提供基础.     

血红素加氧酶与炎症性疾病

血红素加氧酶(HO)是一种降解血红素的限速酶,它能催化血红素降解生成一氧化碳(CO)、胆绿素和游离铁离子。大量证据表明HO-1及其催化产物具有抗炎、抗氧化损伤、抗增生等功能,具有细胞保护作用,能使细胞产生对伤害性刺激的适应和保护性作用。炎症反应是大多数疾病共同的病理特征,研究HO与炎症的关系将为炎症性疾病的治疗开辟新的途径。     

抗坏血酸增强氯高铁血红素诱导的溶血

研究抗坏血酸对氯高铁血红素所诱导的红细胞溶血的影响.红细胞溶血采用在540 nm处测定 上清液血红蛋白吸光度的方法;红细胞巴比妥酸反应产物 (TBARS)测定采用Stocks 等建立的方法;高铁血红蛋白的测定采用Sezebeni等报道的方法.结果表明：抗坏血酸显著增强氯高铁血红素所诱导的溶血.尽管氯高铁血红素本身并不影响红细胞TBARS和高铁血红蛋白的水平,但是,氯高铁血红素和抗坏血酸一起诱导红细胞TBARS和高铁血红蛋白含量的增加;过氧化氢酶显著地抑制抗坏血酸增强氯高铁血红素诱导红细胞的溶血、TBARS和高铁血红蛋白的生成;氢氧自由基淬灭剂显著地抑制抗坏血酸增强氯高铁血红素诱导红细胞溶血.由上述可得到如下 结论：抗坏血酸增加氯高铁血红素诱导的红细胞氧化压力与H₂O₂有关;氢氧自由基可能是抗坏血酸增强氯高铁血红素诱导红细胞溶血的原因;抗坏血酸在氯高铁血红素存在时,可以作为一个亲氧化剂而非一个抗氧化剂.     

血红素是红细胞中必要辅基及关键调控者

血红素不但能作为血红素蛋白的重要辅基参与细胞电子传递、送氧、酶作用等重要生理活动,而且是红细胞稳态及分化的关键调控者.本综述主要从3个方面小结了红细胞中血红素的研究进展.首先,在血红素生物合成方面,介绍了血红素生物合成过程、其起始及中间产物的跨膜运输及调控机制的研究现状.其次,重点阐述了血红素作为红细胞稳态及分化的调控者对红系特异基因的转录调控、mRNA稳定性及翻译、蛋白稳定性、miRNA加工合成等过程的调控机制.最后,简单总结了血红素的合成异常导致的疾病及可能的治疗策略.总之,红细胞稳态的维持需要协调平衡血红素合成,蛋白(尤其是珠蛋白)产生以及铁代谢等生物过程,对它们调控关系的阐明有助于深入了解红细胞分化的调控机制,同时也对红细胞相关疾病的研究及治疗有指导意义.     

血红素氧合酶HugZ组氨酸-249对组氨酸-245侧链缺失补偿的结构基础

血红素氧合酶HugZ是幽门螺旋杆菌(Helicobacter pylori)利用宿主血红素作为铁源的关键蛋白．HugZ的His245残基侧链咪唑基与血红素中心铁配位结合,是酶活中心的重要组成部分．用定点突变的方法构建HugZ突变体H245A、H249A和H245A/H249A基因,并将突变体蛋白表达纯化．通过X射线晶体学途径解析了突变体H245A与血红素复合物的2.55Å分辨率晶体结构．结构解析表明,HugZ的His249残基侧链咪唑基团与血红素的铁原子结合,从而补偿了His245侧链缺失．这种结构特征在已知血红素氧合酶中未曾发现．Val238 ψ平面的可翻转和Gly239的柔性是His249能与血红素配位结合的关键原因,二者的共同作用改变了C端肽链的走向,使Val238与His249之间的柔性回折与α1螺旋的相互作用发生解离,并向远离血红素的方向伸展．HugZ蛋白与血红素结合的光谱实验证明HugZ柔性C端上的组氨酸残基有利于HugZ与血红素的结合．研究结果表明,含多个组氨酸残基柔性C端的存在有利于血红素氧合酶HugZ结合和分解血红素．