葡萄糖_6_磷酸脱氢酶的研究进展_安选

4. G6PD 在细胞水平的作用 细胞中主要的还原当量 NAPDH 为许多抗氧化
系统所必需，来源于 G6PD 的 NAPDH 对细胞生长 非常重要。G6PD 缺乏细胞对氧化应激超敏感，因此 认为来源于 G6PD 的 NADPH 在细胞生长调节中起 着重要作用［5］。Tian［6］用纯化的 G6PD 抑制剂 DHEA 抑制了 G6PD 活性后，观察到几种细胞的增长均受 到抑制。Ho 等［7］用携带 G6PD 缺陷台湾客家亚型变 异的新生儿包皮成纤维细胞进一步研究 G6PD 的生 长调节作用，发现与正常细胞相比，G6PD 缺乏细胞
除了在细胞生长和衰老方面的作用外，G6PD 在 细胞凋亡通路中也发挥重要作用。人类 G6PD 缺乏的 成纤维细胞对氧化亚氮出现了不同于正常细胞的的 生化反应，正常细胞在氧化亚氮作用下发生增殖，而 缺陷细胞在同样条件下将会向凋亡方向发展。另外， G6PD 缺陷细胞对亚硝酸盐诱导的细胞凋亡较敏感， 这个过程伴随谷胱甘肽缺乏和 P53 的激活，更加说 明氧化还原反应在控制细胞凋亡通路中的重要性。
AN Xuan, LIU Liang-zhong, HU Peng（Department of Infectious Diseases, Institute of Viral Hepatitis, The Second Affiliated Hospital of Chongqing Medical University, Chongqing 400010, China）
3. G6PD 基因突变的特点 G6PD 基因中除外显子 3 和 13 外，均可发生变
异，目前发现的生化变异型约有 400 余种［4］，其中 多数为单个或多个碱基置换，且转换多于颠换。C-T 置换占显著优势，表明胞嘧啶残基是哺乳动物 DNA 突变热点。几乎所有基因 G6PD 的突变均影响编码 区，但尚未发现大范围的突变和框移突变，表明在哺 乳动物的发展史上不会出现 G6PD 的完整缺失表 达。突变型与种族起源密切相关，因为不同变异型在 不同人群中各具 DNA 水平特征。G6PD 缺乏症最具 代表性的为两型：G6PD A 型和 G6PD 地中海型，东 方 民 族 多 属 地 中 海 型 。 中 国 人 G6PD 突 变 型 以 G1376T、G1388A、A95G 为主，三者共占 73. 6%，且此 三型为中国人所特有。
G6PD 是由相对分子质量为 58 000 的亚单位组 成的二聚体或四聚体，各亚基由 2 个结构域组成。较 小的一个位于 N-末端，相当于第 27 ～ 200 个氨基酸 残基，被认为是还原型辅酶Ⅱ（NADP）的结合点。两 个结构域之间由 α 螺旋连接，形成二聚体。二聚体的 内面是两个单体的 β + α 结构域形成的一个桶形结 构。目前，人类 G6PD 的晶体结构已经清楚［2］，其是 由一些分子结构联合而成，主要分为 NADP 连接区
【关键词】 葡萄糖-6-磷酸脱氢酶；氧化应激；葡萄糖-6-磷酸脱氢酶缺乏症 【［中国图书分类号】 Q554 ＋ ．9 【文献标识码】 A 【文章编号】 1004-5503（2011）06-0745-04
Progress in Research on Glucose-6-Phosphate Dehydrogenase
基金项目：国家自然科学基金资助项目 （30972584; 30930082）； 国家重大科技专项资助项目（2008ZX10002-006）；教育 部长江学者与创新团队发展计划资助项目（IRT0872）.
作者单位：重庆医科大学附属第二医院感染病科 病毒性肝炎研 究所 国家教育部感染性疾病分子生物学重点实验室 （重庆 400010）．
【 摘要 】 葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（Glucose-6-phosphate dehydrogenase ，G6PD）是磷酸戊糖途径的主要调节酶，对维持细胞内 NADPH 和氧化还原反应的平衡起着重要作用。G6PD 缺乏症是人类最常见的遗传性细胞酶病，以往的研究多集中在溶血、贫血 等方面。近年来，G6PD 在细胞水平和发育、疾病进展等方面的重要性越来越受到重视。G6PD 活性降低，即细胞内氧化还原平衡 的打破，将会导致细胞生长和信号传递的失调，胚胎发育异常，对病毒易感以及促进退行性疾病的发生。有关 G6PD 与肿瘤、病 毒感染、心血管疾病之间相关性的研究也已展开。本文对 G6PD 的研究新进展作一综述。
在各种培养条件下均生长缓慢，复制能力下降。外 源性 G6PD 可使生长迟缓以及早期衰老状态逆转， 表明早期衰老的原因是细胞内不断地氧化应激，而 不是端粒发生变短，从另一个角度证明了 G6PD 活性 在细胞生长调节中的作用。细胞在衰老过程中也有 活性氧族的参与，细胞代谢中产生的活性氧族不断 损害细胞，且传代细胞内的氧化还原不断地倾向于 氧化端，过多的活性氧族损害各种蛋白、脂质、线粒 体 DNA 以及基因组 DNA，损伤的积累最终将减弱细 胞生长能力，引起细胞衰老。Ho 等［8］发现，活性氧 族参与了 G6PD 缺乏诱导的细胞衰老过程。G6PD 缺 乏细胞显示出与 H2O2 诱导的细胞衰老相似的特点。
5. G6PD 与发育 G6PD 影响胚胎发育。Pandolfi 等［9］最早发现
G6PD 敲除的小鼠将产生无 G6PD 活性的胚胎干细 胞，这些细胞具有传代能力，但对氧化应激高度敏 感，表明 G6PD 对戊糖合成不是必需的，但在抗氧化 应激反应中却起着重要作用。采用同样的方法， Filosa 等［10］采用 cre-lox 方法制备的 G6PD nullizy－ gous 胚胎干细胞同样不能承受外源性氧化剂的作 用。在体外分化刺激条件下，这些缺陷胚胎干细胞 在胚胎阶段能够向中胚层细胞、心肌细胞、干细胞 和原始红系细胞分化，但红细胞在发生血红蛋白转 换后便会凋亡，这就是成人低氧亲和力血红蛋白释 放大量的氧气会导致过 多 的 氧 化 损 伤 以 及 G6PD 缺乏红细胞死亡的原因［11］。因此，G6PD 缺乏会增 加产生畸形的危险，妊娠纯合子突变体小鼠发生胚 胎吸收及出生后死亡百分比将会增加。另外，雌性和 雄性胚胎对热诱导的氧化应激的不同敏感性取决于 G6PD 的表达情况。
在 G6PD 特异性分布的特点，原因是 mRNA 的合成 速度和降解速度不同导致了 mRNA 水平在不同组 织间分布的差异。Hodge 等［3］认为，这种分布差异 可能是组织调控机制存在差异所致；通过核酸酶敏 感性分析 G6PD 基因 5′端，了解小鼠不同组织中 G6PD 的表达情况，结果发现有 3 个敏感位点（HS），其中 HS1 和 HS2 存在于所有组织，而 HS3 则是肝脏特有 的。哺乳动物的 G6PD 是具有组织特异性并受适宜 调节的“管家酶”，这种调节可以发生在基因、转录以 及翻译后水平，但其调节的具体过程目前尚不明确。 各种因素通过作用于转录起始区不同位点或组织特 异性转录单位不同的启动子，在转录后得到长短不 同的 mRNA，从而影响 G6PD 的表达。
【Key words】 Glucose-6-phosphate dehydrogenase（G6PD）; Oxidative stress; G6PD deficiency
葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（Glucose-6-phosphate dehydrogenase，G6PD）是磷酸戊糖途径的主要调节酶，催 化 6 磷酸葡萄糖氧化为 6 磷酸葡萄糖酸内酯，同时 其还原当量产物以 NADPH 形式储存，以供生物合 成及维持细胞内的还原状态。随着新生儿筛选以及 健康教育的开展，G6PD 导致的溶血发生率逐渐下 降［ 1］。
【Abstract】 Glucose-6-phosphate dehydrogenase（G6PD）, the key regulatory enzyme in the hexose monophosphate shunt, plays an important role in maintenance of the cytosolic pool of NADPH and thus the cellular redox balance. G6PD deficiency，an X-linked disorder，is one of the most common enzymopathies in the world. Previous studies were focused on hemolysis and anemia. Recently, numerous studies have shown the importance of G6PD in cell growth, development and disease progression. Deficiency in G6PD activity, and hence a disturbance in redox homeostasis, can lead to dysregulation of cell growth and signaling, anomalous embryonic development, alter the susceptibility to viruses and increase the susceptibility to degenerative diseases. The present review covers recent developments in the fields of the correlation between G6PD and tumor, viral infection and cardiovascular diseases. This article focuses on the progress in research on G6PD.
以前的大多数研究均倾向于不同型 G6PD 突变 的分子学特点、G6PD 缺乏红细胞的病理生理以及 G6PD 缺乏引起的贫血等方面，近年来，G6PD 在细 胞水平和发育、疾病进展等方面的重要性越来越受 到重视，有关 G6PD 与心血管疾病、肿瘤、病毒感染 以及变性疾病之间相关性的研究也已展开。本文对 G6PD 的研究新进展作一综述。