硫氧还蛋白：一个肿瘤治疗的新靶点

硫氧还蛋白1（Thioredoxin-1,Trx-1）在多种肿瘤细胞和组织中均有过量的表达,它可以调节肿瘤细胞中凋亡通路、转录因子和某些功能蛋白酶的活性,进而影响着肿瘤的发生、发展、增殖、凋亡及血管发生等生理过程。而且,过量表达的Trx-1导致肿瘤细胞对多种治疗药物产生耐药性。近年来Trx-1已成为肿瘤研究的热点,是一个极有价值的肿瘤治疗的新靶点。     

植物硫氧还蛋白系统

硫氧还蛋白是一类催化二硫键氧化还原的小蛋白,它通过调控细胞中氧化还原状态发挥重要的作用。在植物中,硫氧还蛋白系统尤为复杂,参与了植物的新陈代谢、转录翻译调控、信号传导以及植物的抗逆反应等。本文主要通过对植物硫氧还蛋白分类、活性位点、结构以及3种硫氧还蛋白系统研究现状进行概述,并对植物的硫氧还蛋白及系统进行了展望,从而较为全面地综述了植物的硫氧还蛋白系统,为进一步了解硫氧还蛋白在植物体内的作用机制奠定基础,也为今后的相关研究提供参考。     

硫氧还蛋白与氧化还原反应

硫氧还蛋白是生物体调节体内氧化还原系统的一种重要蛋白质,它参与了生物体内众多的氧化还原反应,其活性位点是-Cys-Gly-Pro-Cys-,在众多的生命过程中,通过构象的改变行使其调节功能。     

蓝藻的硫氧还蛋白

蓝藻(蓝细菌)是一种分布广泛,结构简单的原核生物。不象其它的光合细菌,蓝藻含有叶绿素a,并且象真核藻和高等植物一样,以分解水作为光合电子传递的电子源。有许多种蓝藻能够固氮。大多数丝状蓝藻具有营养胞和异形胞。异形胞是厌氧的固氮场所。       

硫氧还蛋白与神经退行性病变

神经退行性病变与胞内氧化还原失衡诱发的神经元损伤,死亡有密切关系,硫氧还原白参与维持胞内氧化还原平衡,在氧化应激中起重要的氧还调节作用,因此成为对抗神经退行性病变的重要蛋白之一。硫氧还蛋白可能通过激活某些有氧还调节功能的酶,清除自由基和调节细胞内分子通道等发挥对神经元的保护作用,对转基因动物的研究,进一步提示硫氧还蛋白在神经退行性病变的防治中可能发挥重要作用。     

硫氧还蛋白抗体柱的制备

目的:探索硫氧还蛋白(Trx)抗体柱对Trx融合蛋白纯化的可行性。方法与结果:对含有Trx基因的质粒表达载体pTrxFus进行改造,在Trx读框之后加入6×His序列,并在大肠杆菌中表达C端带有6×His标签的Trx,经Ni2+柱亲和纯化后制备多克隆抗体;把经蛋白A纯化后的抗体偶联在溴化氰活化的琼脂糖凝胶上,制成Trx抗体柱;用此抗体柱纯化与Trx融合表达的豇豆胰蛋白酶抑制剂(CpTI),SDS-PAGE结果显示获得了纯度较高的Trx-CpTI。结论:用Trx抗体制成的免疫亲和层析柱可以有效纯化Trx融合蛋白。     

硫氧还蛋白相互作用蛋白在糖尿病及其并发症中的作用

硫氧还蛋白相互作用蛋白(thioredoxin-interacting protein,TXNIP)又称维生素D₃上调蛋白1,因其能够与硫氧还蛋白(thioredoxin,Trx)结合并抑制其活性和表达而得名。本文概述了TXNIP的发现与结构,及其自身通过发挥调节糖脂代谢的作用进而影响糖尿病前期的发生发展。并在此基础上总结了TXNIP参与糖尿病发生发展的2条主要途径:TXNIP通过拮抗Trx的抗凋亡作用来激发细胞凋亡信号导致胰岛细胞凋亡;TXNIP过表达促使胰岛细胞磷酸化,进而使抑癌相关蛋白质表达增加,最终引起胰岛细胞衰老。进一步重点阐述了TXNIP在糖尿病心肌病、糖尿病肾病、糖尿病性视网膜病等糖尿病并发症中的作用:TXNIP能通过各种间接途径干预信号通路,进一步参与氧化应激、细胞凋亡、激活炎症、细胞自噬及糖脂代谢等生理生化过程。TXNIP具有极其重要的生物学功能,深入了解TXNIP在糖尿病及其并发症中的影响机制,对糖尿病及其并发症的治疗具有重要意义。最后对TXNIP的研究进行了展望,未来可进一步着手研究TXNIP基因是如何与其他基因或危险因素协同作用,进而共同参与糖尿病及其并发症的发生发展,且TXNIP单个基因甲基化尚不能全面揭示糖尿病及其并发症发生的分子机制,这些后续的深入研究,将为在糖尿病及其并发症的诊断与治疗中作为靶标分子的应用奠定基础。     

硫氧还蛋白与心血管疾病

硫氧还蛋白是细胞内最重要的二硫键还原酶,对维持细胞内蛋白质的还原状态并正常发挥功能着重要的作用,此外。硫氧还蛋白、硫氧还蛋白还原酶和硫氧还蛋白过氧化物酶组成了细胞内最重要的抗氧化系统之一,在对抗细胞的氧化应激上起着重要作用。心血管疾病是威胁人类健康的主要疾病,它与炎症反应和氧化应激有着密切的联系。文章将从硫氧还蛋白的抗氧化、抗炎、抗细胞凋亡,调控与炎症基因表达有关的核转录因子的转录活性,以及调节细胞内蛋白质的亚硝基化等诸多方面阐述硫氧还蛋白在防御心血管疾病方面可能具有的生物学功能。     

硫氧还蛋白在凋亡途径中的作用机制

硫氧还蛋白（Trx）是体内广泛存在的氧化还原蛋白,其家族中两种重要的硫氧还蛋白：硫氧还蛋白1（thioredoxin1,Trx1）和硫氧还蛋白2（thioredoxin2,Trx2）都含有保守的-Cys-Gly-Pro-Cys-还原序列。由于Trx具有调节细胞生长增殖和抗凋亡的作用,因此Trx在凋亡途径中的作用机制就成为了对抗肿瘤的研究热点。     

NADPH依赖性硫氧还蛋白还原酶C在植物质体中的作用

硫氧还蛋白的氧化还原调节作用在生物界中普遍存在。它能够还原目标蛋白的二硫键,而自身的活性位点则被氧化。因此,对于新的催化循环,则需要由相应的还原酶将其再次还原成活性形式。硫氧还蛋白对维持高等植物的光合效率同样具有重要意义。叶绿体中的硫氧还蛋白分别由铁氧还蛋白依赖性硫氧还蛋白还原酶和NADPH依赖性硫氧还蛋白还原酶C(NTRC)两种酶还原。NTRC的本质是一种黄素蛋白,除了具有还原酶活性外,还整合了一个硫氧还蛋白结构域,在叶绿体和淀粉体的氧化还原调节中处于核心地位。这种特殊的双功能酶在卡尔文-本森循环、氧化戊糖磷酸途径、抗过氧化、四吡咯代谢、ATP和淀粉合成、生长素和光周期调控中扮演了多重角色。本综述总结了NTRC的生理功能,并讨论了该蛋白质对植物质体氧化还原稳态的调节机制。     

Sulfiredoxin基因敲低对HeLa细胞恶性生物学行为的影响

Sulfiredoxin（SRX)作为一种重要的抗氧化蛋白质,最近研究发现其对某些肿瘤细胞生物学行为及细胞恶性转化有重要作用,而SRX对宫颈癌细胞恶性生物学行为有何影响尚未见报道.本研究选取宫颈癌HeLa细胞株,分别设为Wild-type（WT）组,Non-target（NT）组,Knock-down（KD）组. 利用siRNA技术干扰SRX基因在HeLa细胞中的内源性表达,采用MTT法、平板克隆形成实验、Transwell实验、流式细胞术分别检测肿瘤细胞增殖力、浸润、迁移能力、细胞凋亡情况,并分别用3组HeLa细胞上清液处理人脐静脉内皮细胞,观察各组条件培养基对内皮细胞血管形成能力的影响.结果表明,与两对照组比较,SRX干扰组细胞增殖力、浸润、迁移力显著降低,且干扰组上清使内皮细胞体外血管形成能力也明显下降（P<0.05）,而凋亡率则明显增加（P<0.05）.而两对照组之间结果均无显著差异（P>0.05）.实验结果表明,SRX基因对宫颈癌HeLa细胞恶性生物学行为具有促进作用,说明SRX可能与宫颈癌恶性进展有密切关系.     

干旱条件下大豆叶片H_2O_2代谢变化及其同抗旱性的关系

干旱条件下大豆叶片H_2O_2含量增加,AsA POD与 GR活性均表现“先上升后下降”的趋势。叶片AsA与GSH含量均随干旱时间的延长而逐渐下降,而PPOD活性则持续增加。抗旱性较强的小粒大豆品种7605在干旱条件下能维持较强的 H_2O_2清除能力,H_2O_2累积较少。     

植物细胞过氧化氢的测定方法

过氧化氢是重要的活性氧之一,激素等发育信号和胁迫刺激可以诱导细胞内H2O2的产生和积累,继而调控植物的气孔运动、生长发育、衰老和逆境应答等诸多生理过程。准确测定植物细胞内H2O2的含量及变化模式是系统研究H2O2信号转导及其生物学功能的一个关键技术。该文以拟南芥为实验材料,介绍了目前植物细胞H2O2的主要测定方法,包括激光共聚焦显微检测、紫外分光光度计检测和DAB组织染色,在此基础上比较分析了上述方法在灵敏度、检测范围、定量、成本以及耗时等方面的差异,为相关研究选择合适的H2O2检测技术提供参考。     

ROS与过氧化氢的研究现状及新进展

ROS作为动植物体内一系列生理生化反应的调控物质,长期备受关注。ROS中以过氧化氢为代表,是近年来研究的热点。近期研究表明,过氧化氢作为信号分子,在调控细胞的增殖、衰老、凋亡等方面起到不可替代的作用,成为当下研究热点。本综述就以过氧化氢为代表的ROS在机体内的产生、作用机理、信号通路及其与疾病治疗相关的前沿进展方面进行了讨论,旨在联系以过氧化氢为代表的ROS与机体相关的代谢途径与生理病理反应,为将来的研究及临床治疗等方面提供便利。     

The Beneficial Effect of Ginsenoside Rg1 on Schwann Cells Subjected to Hydrogen Peroxide Induced Oxidative Injury

Ginsenoside Rg1 (GRg1) has been considered to have therapeutic potential in promoting peripheral nerve regeneration and functional recovery after sciatic nerve injuries. However, the mechanism underlying the beneficial effect of GRg1 on peripheral nerve regeneration is currently unclear. The possible effect of GRg1 on Schwann cells (SCs), which were subjected to oxidative injury after nerve injury, might contribute to the beneficial effect of GRg1 on nerve regeneration. The present study was designed to investigate the potential beneficial effect of GRg1 on SCs exposed to oxidative injury. The oxidative injury to SCs was induced by hydrogen peroxide. The effect of GRg1 (50 μM) on SCs exposed to oxidative injury was measured by the levels of malondialdehyde (MDA), superoxide dismutase (SOD), glutathione (GSH) and catalase (CAT) in SCs. The cell number and cell viability of SCs were evaluated through fluorescence observation and MTT assay. The apoptosis of SCs induced by oxidative injury was evaluated by an apoptosis assay. The expression and secretion of nerve growth factor (NGF) and brain-derived neurotrophic factor (BDNF) were evaluated using RT-PCR, Western blotting, and an ELISA method. We found that GRg1 significantly up-regulated the level of SOD, GSH and CAT, and decreased the level of MDA in SCs treated with hydrogen peroxide. In addition, GRg1 has been shown to be able to inhibit the proapoptotic effect of hydrogen peroxide, as well as inhibit the detrimental effect of hydrogen peroxide on cell number and cell viability. Furthermore, GRg1 also increased the mRNA levels, protein levels and secretion of NGF and BDNF in SCs after incubation of hydrogen peroxide. Further study showed that preincubation with H89 (a PKA inhibitor) significantly inhibited the effects induced by hydrogen peroxide, indicating that the PKA pathway might be involved in the antioxidant effect and neurotrophic factors (NTFs) promoting effect of GRg1. In addition, a short-term in vivo study was performed to confirm and validate the antioxidant effect and nerve regeneration-promoting effect of GRg1 in a sciatic crush injury model in rats. We found that GRg1 significantly increased SOD, CAT and GSH, decreased MDA, as well as promoted nerve regeneration after crush injury. In conclusion, the present study showed that GRg1 is capable of helping SCs recover from the oxidative insult induced by hydrogen peroxide, which might account, at least in part, for the beneficial effect of GRg1 on nerve regeneration.     

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.     

植物中的H2O2信号及其功能

H2O2是植物细胞的信号分子,是细胞正常代谢的产物,生物和非生物胁迫促使植物细胞产生H2O2,通过H2O2信号应答胁迫.H2O2信号调控一系列重要的植物生理生化过程,如系统获得抗性(SAR)和高度敏感抗性(HR)、细胞衰老与程序化细胞死亡(PCD)、气孔关闭、根的向地性、根的生长和不定根形成、细胞壁的发育、柱头与花粉的发育及相互关系等.Ca2+流动和可逆蛋白磷酸化作用是H2O2下游信号,通过MAPK级联作用于转录因子,最终调控基因的表达.H2O2调控多种基因的表达,包括编码抗氧化酶基因、调控程序化细胞死亡相关蛋白基因、生物与非生物胁迫应答蛋白基因等.     

衰老叶片和叶绿体中H_2O_2的累积与膜脂过氧化的关系

在自然衰老和ABA处理的叶片和叶绿体中活性氧H_2O_2均比对照明显增高。外加H_2O_2刺激水稻叶绿体膜脂过氧化作用。叶绿体的丙二醛含量随H_2O_2浓度、光照时间、光照强度及叶绿体完整性而变化。AsA、GSH、SOD、甘露醇和过氧化氢酶对外源H_2O_2引起的膜脂过氧化有缓解作用,Fe~(2+)有刺激作用。而H_2O_2对叶绿体过氧化损伤主要是转化为OH之故。     

过氧化氢在水杨酸诱导的蚕豆气孔关闭中的作用

许多植物病原菌可通过气孔进入叶片组织,因此减小气孔开度有利于提高植物的抗性。我们通过表皮条分析和激光扫描共聚显微镜得到的证据表明在保卫细胞中过氧化氢可能是水杨酸信号的中间环节。SA可以浓度依赖的方式诱导气孔关闭（图1A）,H2O2也有类似的作用（图1B）。100μmol/L的水杨酸诱导的气孔关闭作用可明显地被20U/ml的过氧化氢酶或10μmol/L的Vc逆转,但CAT和Vc单独处理时诱导气孔开放的作用很微弱。单细胞中基于荧光探针DCFH的时间进程实验表明直接外加（图版I）或显微注射100μmol/L的SA均可诱导保卫细胞中H2O2产生,但以显微注射双蒸水作为对照时对DCFH荧光无影响（图版II）。这些结果暗示了植物被病原菌感染时可能通过产生H2O2导致气孔关闭而阻止病原菌继续通过气孔侵入。