基因重组与外源铁离子对大肠杆菌合成血红素的影响

【背景】大肠杆菌通过C5途径合成卟啉及血红素,5-氨基乙酰丙酸(5-aminolevulinic acid,5-ALA)是C5途径中关键的前体物质,血红素由原卟啉IX (protoporphyrin IX, PPIX)螯合一个铁离子所形成,目前5-ALA与PPIX的外泌对卟啉的积累和血红素合成的影响尚不清楚。【目的】构建5-ALA外泌蛋白基因rhtA和卟啉外泌蛋白基因tolC双缺失的大肠杆菌以积累卟啉,同时外源添加铁离子,并过表达亚铁螯合酶基因hemH及参与铁摄取的基因efeB,促进卟啉向血红素的转化。【方法】通过Red同源重组敲除大肠杆菌BL21(DE3)的rhtA和tolC,并外源添加不同浓度的FeSO₄及Fe₂(SO₄)₃,同时构建重组质粒pEHE过表达hemH和efeB,检测卟啉和血红素含量,分析卟啉向血红素的转化。【结果】敲除rhtA和tolC对菌体生长无显著影响,与野生菌WT相比,敲除菌株WT-RT的卟啉含量增加,血红素合成略有提升。外源添加100μmol/L Fe²⁺     

牙龈卟啉单胞菌血凝素2氯化血红素结合位点多肽对牙龈卟啉单胞菌生长抑制作用

目的探讨牙龈卟啉单胞菌血凝素2（Porphyromonas gingivalis hemagglutinin-2,PgHA-2）的氯化血红素结合位点多肽对牙龈卟啉单胞菌（Porphyromonasgingivalis,Pg）摄取氯化血红素生长的影响。方法合成多肽DHYAVMISK（肽1）,DEYAVMISK（肽2,肽1中第2位氨基酸突变为谷氨酸）,ALHPDHYLI（肽3,HA-2结合位点不相关多肽）。将肽l、肽2、肽3分别与氯化血红素琼脂糖珠预孵育,加入Pg重组血凝素2（Porphyromonas gingivalis recombinant HA-2,PgrHA-2）,收集与氯化血红素结合的PgrHA-2,SDS—PAGE电泳,分析多肽对PgrHA-2与氯化血红素结合的抑制作用。肽1、肽2、肽3与氯化血红素预孵育后,加入到CDC液体培养基中培养Pg,测定菌液A600值,分析多肽对Pg生长的抑制作用。结果肽1浓度依赖性抑制PgrHA-2与氯化血红素结合,而肽2和肽3对PgrHA-2与氯化血红素的结合无抑制作用。在24、48和72h时间点,肽1组的A600值较肽2、肽3和PBS组明显降低（P〈0．05）。结论本研究表明PgHA-2氯化血红素结合位点多肽DHYAVMISK与Pg竞争结合氯化血红素,抑制Pg的生长,为开发新的牙周病防治方法奠定基础。     

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。     

牙龈卟啉单胞菌血凝素2与氯化血红素结合位点分析

目的 通过竞争性ELISA方法明确牙龈卟啉单胞菌血凝素2(Porphyromonas gingivalis hemagglutinin-2,Pg HA-2)与氯化血红素结合的多肽位点,为牙周病保护性抗体的制备奠定基础.方法 人工合成疑为Pg HA-2氯化血红素结合位点的多肽片段,制备抗Pg HA-2单克隆抗体(MAb QB),通过间接竞争性ELISA,进一步分析血红素特异性结合位点.结果 Pg HA-2氯化血红素结合位点的氨基酸序列为DGFPGDHYAVMISK.MAb QB可以抑制Pg HA-2与氯化血红素结合.结论 明确了Pg HA-2氯化血红素结合位点的氨基酸序列,确定了Pg HA-2氯化血红素结合位点的位置.为今后Pg HA-2氯化血红素结合位点的鉴定、功能结构区分析和多肽疫苗的制备奠定基础.     

微生物以5-氨基乙酰丙酸为唯一前体物合成血红素的研究进展*

随着人造肉热潮的兴起,血红素作为其呈色物质也愈发引起研究者的兴趣。血红素是一种含Fe²⁺的卟啉类化合物,以5-氨基乙酰丙酸为唯一前体物,在生物体中分别通过粪卟啉依赖性、原卟啉依赖性和西罗血红素依赖性三个途径合成,被认为是一种理想的补铁剂和着色剂。与化学合成法和生物提取法相比,微生物合成法具有操作方便、环境友好等优点,因此是一种非常有前景的血红素生产方法。介绍血红素的合成途径,总结微生物以5-氨基乙酰丙酸为唯一前体物合成血红素的最新进展,并简要分析其面临的挑战和前景。     

ALA-PDT:新型光动力疗法

传统的肿瘤光动力疗法是利用集聚在肿瘤中的外源光敏剂吸收激发光后启动光动力反应 ,产生活性产物扑杀肿瘤组织。氨乙酸丙酸 (ＡＬＡ)是人体生理过程中血红素合成中的基本原料 ,是原卟啉的前体。在正常组织中ＡＬＡ转变成原卟啉后 ,在亚螯合物酶的作用下 ,再与Ｆｅ+ + 结合成血红素。而在肿瘤组织中亚螯合物酶活性低 ,如有原卟啉产生 ,则不能有效的将之转变为血红素 ,将导致原卟啉集聚。因此如外源输入原卟啉前体ＡＬＡ ,则可在肿瘤中内源生成原卟啉 ,作为内源光敏剂原卟啉应同样可启动光动力反应。本文以离体培养的肿瘤细胞为样品 ,探讨Ａ…     

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...     

从吸收光谱的变化看H2O2对豆血红蛋白的定位损伤

豆血红蛋白（Ｌｂ）是一种含铁的蛋白质,在大豆（Ｇｌｙｃｉｎｅｍａｘ）的根瘤中含量很。从新鲜根瘤中提取制备的氧合豆血红蛋白（ＬｂＯ２,含二价铁的蛋白质）是Ｌｂ的活性形式。ＬｂＯ２在可见光区５７７ｎｍ和５４０ｎｍ有吸收峰,这两个峰与ＬｂＯ２中血红素（铁卟啉）的结构密切相关;另外,ＬｂＯ２在紫外区２８０ｎｍ处还有一个吸收峰,此峰与珠蛋白（ＬｂＯ２的蛋白质部分）的构象有关．ＬｂＯ２在一定浓度的Ｈ２Ｏ２作用下,可见光的特异吸收变化迅速,而紫外吸收相对稳定,因而推测Ｈ２Ｏ２对ＬｂＯ２的损伤是有着固定的位点,这个位点是在含二价铁的卟啉环上,而不在珠蛋白中．     

低能铁离子束对原卟啉IX二钠盐的辐照效应研究

110ke V Fe^ 离子注入原卟啉IX二钠盐薄膜亲品后的一些谱学分析结果表明,低能铁离子束辐照可以导致生物分子的损伤和化学改性,并且初步证实注入铁离子在样品分子中慢化沉积后形成含铁的金属络合物,即注入铁离子的质量沉积。     

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。     

血红素铁数据库及动物性铁估算法评价女大学生铁营养状况

目的：比较血红素铁数据库和动物性铁估算法评估大学生铁营养状况的差异,为大学生膳食铁营养状况评价提供科学依据。方法：采用3 d 24 h膳食回顾法进行膳食调查,利用血红素铁数据库计算调查对象的血红素铁摄入量,同时用动物性铁估算法估算血红素铁摄入量,对两种方法的评价结果进行比较。结果：按动物性铁40%估算,女大学生血红素铁摄入量为0.85 mg/d;按血红素铁数据库计算,女大学生血红素铁摄入量为0.62 mg/d。估算法得到的血红素铁摄入值高于血红素铁数据库计算值（P＜0.05）。结论：在评估大学生铁营养状况时,用动物性铁的40%进行估算会使血红素铁摄入量被高估,应根据肉的种类及部位,使用血红素铁数据库进行评估。     

易出现在“血红蛋白”教学中的错误

人体血液的颜色决定于红细胞。由于血红蛋白呈红色,它是红细胞内的主要成分,所以血液呈现红色。红细胞的机能主要是由血红蛋白来完成的,它是体内执行输氧任务的一种结合蛋白质(只有红细胞内才能发挥作用)。它之所以有此功能,这与它所具有的结构是密切相关的。血红蛋白是由四个多肽链的亚基构成的四聚体,其中每个亚基都含有一个色素辅基——血红素(为铁卟啉类化台物),每个血红素都含有一个Fe~(2 )(故贫血病人可适当多吃含铁及蛋白质的食物)。正是由于这个Fe~(2 )能和氧发生可逆性的结合,血红蛋白才表现出一个重要的性质及功能:在氧分压高的地方它与氧结台,将氧携带,形成氧合血红蛋白,呈鲜     

线粒体铁代谢与人类疾病的研究进展

线粒体铁代谢的研究主要包括两个方面：铁在胞质和线粒体之间的转运和调控;铁硫簇和血红素在线粒体内的合成与转运。目前认为线粒体铁的转入主要是与mitoferrinl／2（MFRNl和MFRN2）和ABCBl0有关,运出可能与ABCB6和／或ABCB7有关,转运和调控的具体机制不是很清楚,推测与某种含有铁硫簇的信号分子有关。哺乳动物铁硫簇的合成可以发生在胞质和线粒体内,但以线粒体为主;真核生物中与铁硫簇合成相关的蛋白达二十多种,其中FXN、ISCS、ISDll和ISCU及其同系物被认为是核心组分。血红素的合成起始和终止发生在线粒体内,终止步骤为亚铁螯合酶将铁插入原卟啉IX,该酶活性又依赖于铁硫簇。因此,铁硫簇的合成与调控是线粒体铁代谢的核心,也是整个细胞铁运作的核心。本文主要围绕线粒体铁代谢特别是铁硫簇的合成异常引起的疾病做一简单的综述。     

脂多糖诱导大鼠主动脉血红素氧合酶-1表达及其对血管反应性的影响

目的：探讨血红素－HO－1－CO－cGMP道路对内毒素血症大鼠主动脉血管张力的影响及其分子机制。方法：用离体血管环张力测定技术,观察静脉注射脂多糖（LPS）6h,大鼠胸主动脉环（TARs)对苯肾上腺素（PE）累积收缩反应。分别用一氧化碳（CO）供体正缺血红素（He),血红素氧合酶－1（HO－1）抑制剂锌原卟啉（ZnPP-IX),鸟苷酸环化酶（sGC)抑制剂亚甲兰（MB）预卵育后,测定TARs对PE收缩反应的变化。分别测定主动脉中CO含量,HO－1活性,Western blot测定HO－1蛋白含量,RT－PCR检测HO－1 mRNA表达的改变。结果：LPS组TARs对PE累积收缩反应明显降低,ZnPP-IX可部分逆转低收缩反应,MB可完全逆转低收缩反应,而用He可加重低收缩反应状态;LPS组动脉组织中CO的含量上升,HO－1活性、蛋白表达量和mRNA表达均明显增加。结论：LPS可使主动脉HO－1基因表达上调,蛋白含量及酶活性明显增加,表明启动血红素－HO－1－CO－cGMP通路,是介导ES大鼠主动脉低收缩反应重要机制之一。     

不同因素对三价铬跨Caco-2细胞转运的影响

采用一种体外培养的人小肠上皮细胞模型Caco-2研究了铜、铁、锌、维生素C、蔗糖、草酸钠、乙二胺四乙酸以及柠檬酸钠对三氯化铬和吡啶羧酸铬跨细胞转运的影响, 旨在探讨各种因素对不同形式三价铬吸收影响的差异.结果表明: 铁显著降低了吡啶羧酸铬和三氯化铬在Caco-2细胞中的转运量( P<0.05), 而铜和锌对它们的转运量没有产生显著影响(P>0.05); 维生素C、蔗糖、草酸钠、乙二胺四乙酸和柠檬酸钠对吡啶羧酸铬的转运量没有产生显著影响( P>0.05), 但维生素C和草酸钠显著增加了三氯化铬在Caco-2细胞中的转运量( P<0.05), 蔗糖则显著降低了三氯化铬的转运量(P<0.05).结果提示三氯化铬相对于吡啶羧酸铬而言, 在吸收时更容易受到各种因素的影响.     

三种方法测定鲨鱼硫酸软骨素钠含量的比较

利用酶解高效液相色谱法、高效液相色谱法及氯化十六烷基吡啶电位滴定法对鲨鱼硫酸软骨素钠含量进行检测,并对检测结果进行对比分析,结果显示,酶解高效液相色谱法不适用于鲨鱼硫酸软骨素钠含量的测定;而氯化十六烷基吡啶电位滴定法检测鲨鱼硫酸软骨素钠含量稍高于高效液相色谱法;相比之下,高效液相色谱法较适用于检测鲨鱼硫酸软骨素钠含量。     

宽叶吊兰叶绿素生物合成的昼夜节律变化

在被子植物中,从谷氨酰-tRNA到叶绿素的生物合成是由许多酶催化的级联反应,其中间代谢产物具有较强的光反应活性和细胞毒性,因此这一过程在细胞内受到严格的调控。本研究通过检测宽叶吊兰叶片叶绿素生物合成途径的14种中间产物含量随昼夜节律的变化,探讨昼夜节律对宽叶吊兰叶绿素生物合成的影响。结果表明,中间产物ALA(δ-氨基乙酰丙酸)、PBG(胆色素原)、ProtoⅨ(原卟啉Ⅸ)、Heme(血红素)、Mg-ProtoⅨ(镁原卟啉Ⅸ)、Chlide a(叶绿素酸酯a)、Chlide b(叶绿素酸酯b)、Chl a(叶绿素a)、Chl b(叶绿素b)受光诱导,而UrogenⅢ(尿卟啉Ⅲ)、CoprogenⅢ(粪卟啉Ⅲ)和Pchlide(原叶绿素酸脂)受黑暗诱导,尤其是Pchlide在黑暗中的积累量显著增加;Mpe(镁原卟啉Ⅸ单甲酯)和Mpde(镁原卟啉Ⅸ二酯)具有2个积累峰值,分别出现在中午12∶00和夜间24∶00。说明叶绿素生物合成受昼夜节律的调控,但其中间代谢产物含量的变化规律与昼夜节律并不完全一致。     

铁代谢的某些研究进展

近年来,由于测定方法的改进,放射免疫法及电子显微镜的广泛应用,~(52)Fe 的产生,以及对过去常用研究方法的重新评价;特别是分子生物学的发展,使铁代谢的研究获得了新的进展。人体的铁一、人体铁的含量成年人体内平均约含铁4克左右。妇女由于月经失血、怀孕后供应胎儿及分娩失血等生理及病理性失血,缺铁的发生率很高,青年健康妇女缺铁者可达20%,孕妇缺铁性贫血的发病率可达20～50%。铁在人体内分布很广,几乎所有组织(包括各种内分泌腺)都含有铁,绝大多数以复合物的形式存在,以肝和脾含铁量为高。近来证明肺里含铁亦多(平均值为319±176微克/克或770ppm,干重)。二、铁在体内的存在形式1.铁卟啉类(1)血红蛋白分子量为64,500,含铁0.34%,由珠蛋白和亚铁血红蛋白组成。珠蛋白共有4条多肽链,一对α-链,一对β-链,前者每条链含有142个氨基酸残基,后者每条链含有146个氨基酸残基。每     

铁代谢紊乱与肝癌的研究进展

铁元素是许多含铁酶及含血红素酶活性的关键因子,在细胞增殖、代谢、解毒等过程中扮演着重要角色。铁进出细胞及其发挥生物学作用均涉及二价铁和三价铁之间的转换,过量的铁催化产生活性氧(ROS),造成DNA损伤、脂质过氧化、蛋白质变性,导致致突变、致癌效应。机体内过多的铁主要储存在肝细胞,越来越多的证据表明,肝铁过负荷是原发性肝癌的危险因素。现从铁过负荷与肝癌发生的关系、肝癌发生过程中铁含量及铁代谢的变化及作用、铁作为靶点在肝癌治疗中的应用3个方面的研究进展进行综述。     

高铁血红素对心肌缺血／再灌注损伤的防护作用及其机制

目的：在大鼠急性心肌缺血／再灌ii（I／R）模型上,观察高铁血红素在钙激活中性蛋白酶（calpain）介导的心肌I／R损伤中的作用。并初步探讨其可能的机制。方法：64只雄性SD大鼠随机8组（n：8）：假手术组（sham组）、（I／R）组、MDL28170＋I／R组、单纯MDL28170组、高铁血红素＋I／R组、单纯高铁血红素组、锌原卟啉Ⅸ＋高铁血红素＋I／R组、单纯锌原卟啉Ⅸ组。采用大鼠离体心脏Langendorff灌流技术,心脏I／R后,测定左室发展压（LVDP）、心肌梗死面积、冠脉流出液中的乳酸脱氢酶（LDH）释放量。检测calpain、血红素氧化酶（HO）、和半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3（caspase3）活性。Westernblot观察心肌钙蛋白酶抑制蛋白（calpastatin）蛋白表达。结果：①心肌I／R后,calpain、caspase3活性明显增高。calpain抑制剂MDL28170可抑制I／R诱导的LDH释放量增加,增高LVDP,缩小心肌梗死面积。②与单纯I／R组相比,大鼠预先给予高铁血红素后,心脏HO-1活性增加,calpain和caspase3活性下降。同时,LDH释放量减少,LVDP明显增高,心肌梗死面积缩小。③I／R组心肌calpastatin表达量明显低于对照组,高铁血红素组大鼠calpastatin表达量增高。HO-1的抑制剂锌原卟啉Ⅸ可取消高铁血红素对calpastain表达量的影响,并取消其心肌保护作用。结论：高铁血红素预处理可通过抑制calpain的激活,减轻大鼠心肌I／R损伤,其机制可能与增加calpastatin蛋白表达有关。