人线粒体tRNALeu(UUR)基因氧化损伤与修复研究

人mtDNA比核DNA更易受到自由基的氧化损伤,这些损伤可以被线粒体内的DNA修复机制所修复,损伤与修复是决定突变是否产生的两个重要因素.为了确定氧化损伤与损伤后修复对mtDNA突变的具体影响,采用四氧嘧啶处理LO2细胞,这种试剂进入细胞后,经氧化还原反应生成的自由基与线粒体自身代谢产生的自由基类似,然后观察自由基对细胞mtDNA的氧化损伤与损伤后DNA修复的动力学变化.由于线粒体的正常功能为修复机制所必需,采用MTT细胞活力实验检测不同浓度四氧嘧啶处理下线粒体酶活力,发现9 mmol/L四氧嘧啶培养细胞1h后,线粒体琥珀酸脱氢酶功能在撤去药物后0,2,8和24 h时间点均无明显变化.提取各组细胞的mtDNA,用EndoⅢ和Fgp两种酶切除受氧化损伤的核苷酸,然后用碱性琼脂糖凝胶电泳分离大小不等的mtDNA,进行DNA印迹实验,地高辛-抗体-碱性磷酸酶系统显色,检测完整与断裂的mtDNA量,利用Poisson公式(s=-lnP0/P,P0为未断裂链光密度值,P为所有链光密度值总和)计算一个mtDNA分子的平均损伤频率,结果显示,9 mmol/L四氧嘧啶处理细胞1 h,链平均损伤频率由对照的0.11个/分子增加至5.60个/分子,明显增加了mtDNA上核苷酸的氧化损伤,除去药物后8 h,绝大部分损伤可被修复,损伤频率减至0.40个/分子,除去药物后24h核苷酸的氧化损伤恢复至正常水平.采用接头介导PCR(LM-PCR)检测MTTL1基因区域内单个核苷酸的损伤与修复动力学.这种方法可以检测各组mtDNA上MTTL1基因75 bp区域内单个核苷酸损伤的部位及频率.结果显示,人MTTL1基因存在20个易受氧化损伤的核苷酸热点,经与相应区域内文献报道的16个突变热点比较,有12个热点部位重合,而修复未显示热点部位或区域.结果提示,自由基对核苷酸的选择性氧化损伤是决定mtDNA点突变发生及发生部位的主要原因.     

水稻线粒体tRNATrp突变体的克隆和氨酰化活力鉴定

为了研究tRNA^Trp的氨基酸接受茎中除两对半碱基以外的特异性元件,设计并完成了4种水稻线粒体tRNA^Trp向枯草杆菌tRNA^Trp的突变体 (MPB0, G1A和U5G/A68C;MPB1,C2G/G71C;MPB2,C4G/G69C;MPB3,C2G/G71C和C4G/G69C),体外转录并用枯草杆菌和人这两种不同种属来源的色氨酰 tRNA 合成酶(TrpRS)测定了这些 tRNA^Trp 分子的氨酰化活力(K_cat/K_M)．结果表明,这些突变体具有被枯草杆菌TrpRS氨酰化的能力,与野生型水稻线粒体tRNA^Trp相比,MPB0被枯草杆菌TrpRS氨酰化的活力提高了5倍,MPB1和MPB2被枯草杆菌TrpRS氨酰化的活力分别提高了40和53倍,MPB3则提高了140倍,为野生型枯草杆菌tRNA^Trp的34%,而人色氨酰 tRNA合成酶氨酰化这4个突变体的活力都很微弱．揭示了水稻线粒体tRNA^Trp氨基酸接受茎上的2个碱基对C2/G71和C4/G69的突变,对枯草杆菌TrpRS的识别起重要作用,由此推测,接受茎上的2个碱基对C2/G71和C4/G69也是线粒体tRNA^Trp重要的特异性元件．     

内毒素休克大鼠肝线粒体质子跨膜转运的改变

用稳态荧光探针标记技术动态观察内毒素休克大鼠肝亚线粒体质子跨膜转运的变化.发现,休克5 h ATP、NADH和琥珀酸钠所致的9-氨基-6-氯-2-甲氧基吖啶(ACMA）最大荧光淬灭值（ΔA_max）显著低于对照组(P＜0.05)、最大荧光淬灭时间（T_ΔAmax）、半数荧光淬灭时间（T_1/2ΔAmax）非常显著延长(P＜0.01),肝线粒体质子跨膜转运能力下降;膜脂分子烃链和膜脂深层次流动性下降;线粒体膜PLA₂活性增加;血浆脂质过氧化产物MDA和线粒体MDA含量均显著增加.可能膜脂质过氧化和磷脂酶A₂的水解是引起内毒素休克肝线粒体质子转运功能改变的重要因素.     

线粒体自噬基因对酿酒酵母抗氧化性能的影响

线粒体自噬是指细胞通过自噬的机制选择性地清除线粒体的过程,对维持细胞内稳态具有重要作用。为探究线粒体自噬基因对酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)细胞抗氧化性能的影响,本研究分别构建了线粒体自噬相关基因ATG8、ATG11、ATG32的缺失和过表达菌株,发现在过氧化氢(H₂O₂)胁迫6 h后,过表达ATG8、ATG11基因显著降低了细胞内活性氧(reactive oxygen species,ROS)含量,分别仅为初始状态的61.23%和46.35%,并显著提高了菌株线粒体膜电位(mitochondrial membrane potential,MMP)和腺嘌呤核苷三磷酸(adenosine-triphosphate,ATP)含量,有助于提高菌株的抗氧化性能。另一方面,基因ATG8、ATG11、ATG32的缺失会导致线粒体损伤及细胞活力显著下降,同时造成胞内ROS失衡,H₂O₂胁迫6 h后,其胞内ROS含量显著升高至初始状态的174.27%、128.68%和200.92%。结果表明,ATG8、ATG11和ATG32可能是调控酵母抗氧化能力的潜在靶点。本研究为进一步研究通过调节线粒体自噬提高酵母抗氧化活性提供了新的线索。     

三氧化二砷诱导早幼粒细胞白血病细胞线粒体基因突变与细胞凋亡

提取用2 μmol/L As2O3对NB4细胞株和APL体外干预及用0.16 mg·kg^-1·天^-1 As2O3静脉输注治疗干预前后的白血病细胞线粒体基因, PCR扩增后直接测序, 干预前后的序列对比分析, 同时流式细胞仪对细胞凋亡率测定. 分析了As₂O₃在体内和体外作用对原代急性早幼粒细胞白血病细胞(APL)和NB4细胞株的线粒体基因(mtDNA)非编码区D-loop的基因突变与细胞凋亡的关系. 研究发现, As₂O₃处理后mtDNA的D-loop区基因突变位点数目较处理前显著增多, mtDNA的D-loop区基因突变率与细胞凋亡率呈正相关关系, 相关系数r_NB4-As2O3=0.973818,r_APL-As2O3 =0.934703. 突变类型包括转换、颠换、插入和缺失. 本实验仅是初步研究, 尚未发现As₂O₃对mtDNA的D-loop区稳定的突变位点和突变规律. 结果显示, As₂O₃体内外干预均能加剧急性早幼粒细胞白血病细胞mtDNA的D-loop区基因突变, 并与其促凋亡作用呈正相关, mtDNA的D-loop区可能是砷剂治疗白血病的一个靶点.     

mtDNA拷贝数的生物学意义及其调控

线粒体是细胞能量和自由基代谢中心,并在细胞凋亡、钙调控、细胞周期和信号转导中发挥重要作用,维持线粒体功能正常对于细胞正常行使职能意义重大。线粒体的功能与线粒体DNA（mitochondrial DNA,mtDNA）的数量和质量紧密相关,mtDNA的数量即mtDNA拷贝数又受到mtDNA质量的影响,因此mtDNA拷贝数可作为线粒体功能的重要表征。mtDNA拷贝数变异引起线粒体功能紊乱,进而导致疾病发生。本文综述了mtDNA拷贝数变异与神经退行性疾病、心血管疾病、肿瘤等疾病的发生发展和个体衰老之间的关系,以及mtDNA复制转录相关因子、氧化应激、细胞自噬等因素介导mtDNA拷贝数变异的调控机制。以期为进一步深入探究mtDNA拷贝数调控的分子机制,以及未来治疗神经退行性疾病、肿瘤及延缓衰老等提供一定的理论基础。     

大豆液泡膜H+-ATPase功能与构象关系的初步研究

大豆液泡膜V型H⁺-ATPase是ATPases中的一种,它在植物细胞的生长发育中有重要的作用.利用竹红菌乙素(HB）和KI这两种分别猝灭蛋白质疏水区域内源荧光和亲水区域内源荧光的荧光猝灭剂,在不同pH值、温度条件下对纯化的大豆液泡膜V型ATPase进行荧光猝灭实验,初步探讨了V型H⁺-ATPase的水解活性同其蛋白质折叠状态间的关系.研究表明,通过比较不同pH值、温度条件下蛋白质疏水区域和亲水区域内源荧光的荧光猝灭常数（K_SV）,发现当环境pH值、温度偏离酶的最适pH值和温度时,蛋白质的内源荧光强度降低且疏水区域和亲水区域内源荧光的荧光猝灭常数（K_SV）降低,说明伴随着酶的水解活性降低,蛋白质的折叠状态发生了变化.我们认为蛋白质在膜内的折叠状态变化是酶失活机制的一个重要方面,为植物的抗冻和抗盐研究提供了一定的参考.     

重复膜片钳法研究MPP+对神经元钙电流作用

细胞膜片钳技术是研究膜离子通道的有效方法.在单个细胞上反复形成多次全细胞构型从而在同一细胞上观察某些药物的长时间作用对于通道膜电流的影响.利用全细胞构型下胞浆与电极内液的连通可以方便地向胞内引入药物.以此法研究MPP⁺多巴胺能神经瘤细胞(MN9D)的毒性作用表明MPP⁺导致细胞电压依赖性钙电流(I_Ca)显著下降;MPP⁺作用1 h以内高去极化电压较低去极化电压诱发的钙电流先受MPP⁺影响而下降; MPP⁺对未分化细胞的钙电流无显著作用(n=3).     

Smac/DIABLO在过氧化氢所致C2C12肌原细胞凋亡中的作用

为探讨Smac/DIABLO在过氧化氢(H₂O₂）所致C₂C₁₂肌原细胞凋亡中的作用,采用Hoechst 33258染色,观察H₂O₂ (0.5 mmol/L)处理C₂C₁₂肌原细胞不同时间后,细胞核形态学改变并计算凋亡核百分率,DNA抽提及琼脂糖电泳观察凋亡特征性梯状带,利用细胞成分分离后蛋白质印迹分析H₂O₂是否导致Smac/DIABLO从线粒体释放,采用Caspase检测试剂盒及蛋白质印迹分析Caspase-3和Caspase-9的活化,转染Smac/DIABLO基因,观察Smac/DIABLO过表达对H₂O₂所致的C₂C₁₂肌原细胞凋亡的影响.结果表明:H₂O₂处理1 h后,Smac/DIABLO从C₂C₁₂肌原细胞线粒体释放入胞浆,2 h更明显;H₂O₂处理4 h后,Caspase-3和Caspase-9活化,12 h达高峰;H₂O₂处理24 h后,C₂C₁₂肌原细胞显示特征性的凋亡形态改变,凋亡核百分率明显升高,DNA电泳出现明显“梯状”条带.与单纯过氧化氢损伤组相比,Smac/DIABLO高表达的C₂C₁₂肌原细胞经过氧化氢损伤组的Caspase-3和Caspase-9的活化、凋亡核百分率的升高、“梯状”条带的出现均更明显.结果表明,H₂O₂可导致Smac/DIABLO从C₂C₁₂肌原细胞线粒体释放,促进Caspase-9和Caspase-3的活化而促进细胞凋亡的发生.     

过氧化氢对培养心肌细胞损伤作用的研究

氧化应激时产生大量的自由基,造成心肌细胞的损伤.过氧化氢(H₂O₂)是有机体氧化代谢产物,同时是一种活性氧.应用不同浓度的H₂O₂,分别于不同作用时间,动态观察其对心肌细胞的损伤作用.从实验结果看到,低浓度的H₂O₂（＜0.1 mmol/L）作用2 h,使心肌细胞产生早期的生物化学的改变,如MDA产生堆积和细胞周期时相改变（G1期细胞增加,G2期细胞减少）,此时心肌酶基本无泄漏,心肌细胞的死亡率很低,HE形态学观察基本无改变;随着H₂O₂浓度的增加（1～5 mmol/L）和作用时间的延长,进一步诱导细胞损伤加剧,LDH释放和MDA积累明显升高,细胞死亡率也明显增加,已具有统计学意义.同时可观察到其病理形态学的坏死性改变;当10 mmol/L H₂O₂作用时,细胞大量死亡,形态学可见细胞极度收缩、脱落,形成大面积的细胞脱失区.因此,H₂O₂作为一种活性氧自由基,依其浓度和作用时间不同可造成不同程度的心肌细胞的损伤.辣根过氧化物酶作为一种自由基清除剂,可明显减少H₂O₂活性氧自由基对心肌细胞的损伤作用.     

维生素C抑制低密度脂蛋白的氧化修饰

研究了不同浓度维生素 C 对 Cu²⁺诱导的低密度脂蛋白(LDL)氧化修饰的抑制作用,通过测定硫代巴比妥酸反应物质(TBARS),荧光物质(lipofusion)扫描及琼脂糖电泳,显示一定浓度的维生素 C 在24h 内对 LDL 的氧化修饰具有抑制作用,并呈现量效效应.提示维生素 C 作为体内存在的一种抗氧化物,可抑制 LDL的氧化修饰,从而在防治动脉粥样硬化的发生具有一定意义.     

Oxidative phosphorylation in Zymomonas mobilis

The obligately fermentative aerotolerant bacterium Zymomonas mobilis was shown to possess oxidative phosphorylation activity. Increased intracellular ATP levels were observed in aerated starved cell suspension in the presence of ethanol or acetaldehyde. Ethanolconsuming Z. mobilis generated a transmembrane pH gradient. ATP synthesis in starved Z. mobilis cells could be induced by external medium acidification of 3.5–4.0 pH units. Membrane vesicles of Z. mobilis coupled ATP synthesis to NADH oxidation. ATP synthesis was sensitive to the protonophoric uncoupler CCCP both in starved cells and in membrane vesicles. The H⁺-ATPase inhibitor DCCD was shown to inhibit the NADH-coupled ATP synthesis in membrane vesicles. The physiological role of oxidative phosphorylation in this obligately fermentative bacterium is discussed.Abbreviations DCCD N,N-dicyclohexylcarbodiimide - CCCP carbonyl cyanide m-chlorophenylhydrazone     

AtNHX1基因对荞麦的遗传转化及抗盐再生植株的获得

通过农杆菌介导法将拟南芥液泡膜Na⁺/H⁺反向转运蛋白基因AtNHX1转入荞麦中,在2.0mg/L 6-BA、0.1mg/L IAA、1mg/L KT、50mg/L卡那霉素和500mg/L头孢霉素的MS培养基上进行选择培养,从来源于864块外植体的36块抗性愈伤组织中共获得426棵再生植株（转化频率为4.17%）。经PCR、Southern印迹分析、RT-PCR和Northern检测,初步证实AtNHX1基因已整合至荞麦基因组中。用200mmol/L的盐水对转基因植株和对照植株进行胁迫处理6周,转基因植株能够生存,而对照植株死亡。用不同浓度的NaCl溶液处理转基因植株和对照植株,发现Na⁺及脯氨酸含量在转基因植株中的积累水平显著高于对照植株,而K⁺的含量在转基因植株中的积累水平低于对照植株。次生代谢产物黄酮类化合物芦丁在转基因植株根、茎和叶片中的含量也比对照植株明显要高。这些结果表明利用基因工程手段提高作物的耐盐性是可行的。     

AtNHX1基因对荞麦的遗传转化及抗盐再生植株的获得

通过农杆菌介导法将拟南芥液泡膜Na⁺/H⁺反向转运蛋白基因AtNHX1转入荞麦中,在2.0mg/L 6-BA、0.1mg/L IAA、1mg/L KT、50mg/L卡那霉素和500mg/L头孢霉素的MS培养基上进行选择培养,从来源于864块外植体的36块抗性愈伤组织中共获得426棵再生植株（转化频率为4.17%）。经PCR、Southern印迹分析、RT-PCR和Northern检测,初步证实AtNHX1基因已整合至荞麦基因组中。用200mmol/L的盐水对转基因植株和对照植株进行胁迫处理6周,转基因植株能够生存,而对照植株死亡。用不同浓度的NaCl溶液处理转基因植株和对照植株,发现Na⁺及脯氨酸含量在转基因植株中的积累水平显著高于对照植株,而K⁺的含量在转基因植株中的积累水平低于对照植株。次生代谢产物黄酮类化合物芦丁在转基因植株根、茎和叶片中的含量也比对照植株明显要高。这些结果表明利用基因工程手段提高作物的耐盐性是可行的。     

K+/H+ antiport in mitochondria

Mitochondria contain a latent K⁺/H⁺ antiporter that is activated by Mg²⁺-depletion and shows optimal activity in alkaline, hypotonic suspending media. This K⁺/H⁺ antiport activity appears responsible for a respiration-dependent extrusion of endogenous K⁺, for passive swelling in K⁺ acetate and other media, for a passive exchange of matrix⁴²K⁺ against external K⁺, Na⁺, or Li⁺, and for the respiration-dependent ion extrusion and osmotic contraction of mitochondria swollen passively in K⁺ nitrate. K⁺/H⁺ antiport is inhibited by quinine and by dicyclohexylcarbodiimide when this reagent is reacted with Mg²⁺-depleted mitochondria. There is good suggestive evidence that the K⁺/H⁺ antiport may serve as the endogenous K⁺-extruding device of the mitochondrion. There is also considerable experimental support for the concept that the K⁺/H⁺ antiport is regulated to prevent futile influx-efflux cycling of K⁺. However, it is not yet clear whether such regulation depends on matrix free Mg²⁺, on membrane conformational changes, or other as yet unknown factors.     

p14ARF对人黑色素瘤细胞增殖的影响及其作用机理的初探

ARF(alternative reading frame)作为INK4a/ARF的β转录产物,能够稳定p53, 诱导细胞周期阻断或凋亡.利用高表达p14^ARF的人黑色素瘤细胞模型,探讨了ARF抑制细胞增殖的分子作用机理.研究发现p14^ARF高表达能将细胞周期阻断在G1和G2期, p53, p21^cip1和p27^kip1蛋白水平明显增强, 而p-ERK1/2,CyclinD1和CyclinE蛋白水平下降, 明显抑制细胞生长. 提示p14^ARF能通过ERK(extracellular signal-regulated kinase)信号通路相互协调作用抑制A375细胞增殖.     

长苞香蒲对人工盐碱湿地Na+和K+的吸收与转运特征

为揭示长苞香蒲(Typha domingensis)对盐生湿地生态系统中Na⁺和K⁺的吸收与转运特征,探讨长苞香蒲对盐生湿地的生态修复效果,该研究采用人工模拟盐生湿地的方法,设置CK(对照)、T1(浇灌100 mmol·L^-1盐水)、T2(浇灌200 mmol·L^-1盐水)及T3(浇灌300 mmol·L^-1盐水)4种不同盐浓度的人工湿地生态系统,并分别于5月5日(开始盐胁迫处理,S0)、5月30日(S1)、6月30日(S2)和7月30日(S3)测量其株高和干重、植株地上与地下部分Na⁺和K⁺的含量以及底泥和水体中Na⁺和K⁺的含量以分析长苞香蒲对盐碱湿地的脱盐作用。结果表明：(1)各处理的长苞香蒲的株高和干重随着处理时间的延长呈增加趋势,但与CK相比,各处理生长量随盐浓度升高出现下降趋势。(2)高浓度盐处理(T3)使长苞香蒲的地上部分和地下部分的Na⁺分别增加了2.5...     

35S标记重组植物钙调素的制备方法

利用³⁵S标记的氨基酸混合物喂养工程菌,成功地制备了³⁵S标记的拟南芥钙调素亚型2（³⁵S-ACaM2）,对其纯度、放射活度、电泳行为及其灵敏性等进行了检测.结果表明从工程菌中制备的³⁵S-ACaM2纯度高、放射活度高、Ca²⁺与EGTA存在时的电泳行为与未标记的ACaM2相同,可作为一种高灵敏性的探针用于检测钙调素结合蛋白.     

Burn-induced Oxidative Stress is Altered by a Low Zinc Status: Kinetic Study in Burned Rats Fed a Low Zinc Diet

The biological effect of Ho³⁺ on Halobacterium halobium R1 growth was analyzed by a microcalorimetric technique. By means of LKB-2277 Bioactivity Monitor, ampoule method at 37°C, we obtained the thermogenic curves of H. halobium R1 growth. To analyze the results, the maximum power (P _m) and the growth rate constants (k) were determined, which show that values of P _m and k are linked to the concentration of Ho³⁺. In all, the addition of Ho³⁺ causes a decrease of the maximum heat production and growth rate constants. For comparison, we observed the shapes of H. halobium R1 cell by means of transmission electron microscope (TEM). According to the thermogenic curves and TEM photos of H. halobium R1 under different conditions, it is clear that metabolic mechanism of H. halobium R1 growth has been changed with the addition of Ho³⁺.