蛋白巯基的氧化还原修饰与心血管功能调节
2021谷胱甘肽的生理功能和医学用途范文3
2021谷胱甘肽的生理功能和医学用途范文 摘要： 还原型谷胱甘肽(glutathione, GSH)是细胞抗氧化防御系统的主要成分，具有维持细胞正常代谢、调节机体免疫应答等重要生理功能。
GSH在调节肺上皮细胞功能和控制炎症过程中发挥着关键作用。
本文对GSH的抗氧化、控制炎症等生理功能，抗细菌感染、抗病毒等临床应用，以及其在肺部炎症和损伤中的潜在作用作一综述。
关键词： 谷胱甘肽;氧化应激; 肺部炎症; Abstract： Asa major component of the cellular antioxidant defense system, glutathione(GSH) has important physiological functions such as maintaining normal cellular metabolism and regulating immune response. GSH plays a key role in regulating lung epithelial cell function andcontrolling inflammatory processes. This review describes the physiological functions of GSH such as antioxidation and inflammation control, clinical applications including antimicrobial and antiviral effects, as well as its potential role in lung inflammation and injury. Keyword： glutathione;oxidative stress; lung inflammation; 由诺贝尔奖获得者、英国皇家学会会长Hopkins在1921年发现的谷胱甘肽(glutathione)，是一种由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸组成的三肽，所有器官均可合成。
利用蛋白上巯基的定点偶联-概述说明以及解释
利用蛋白上巯基的定点偶联-概述说明以及解释1.引言1.1 概述蛋白上的巯基是一种常见的功能基团，具有独特的化学性质和反应活性。
定点偶联技术是一种利用这种巯基与其他物质进行化学反应的方法，可以实现对蛋白分子的特定部位进行修饰和功能化。
通过巯基的化学反应，可以引入各种化学团或功能性分子到蛋白分子上，从而拓展其应用领域和性能。
蛋白上的巯基具有较高的亲电性和亲核性，可以与多种化合物发生特异性的反应。
其中最常用的反应是巯基与硫醇或烯烃发生加成反应，形成二硫键或硫醚键。
此外，巯基还可以与含有卤素、醛基、酰基等官能团的化合物进行亲电取代反应，实现定点修饰。
定点偶联技术已成为生物化学、蛋白工程和生物医学领域的重要研究手段。
通过在蛋白分子上选择性引入巯基，可以实现对多个位置的修饰，包括特定的氨基酸残基如半胱氨酸，以及特定的功能区域如活性中心或结合位点。
通过对巯基的定点偶联反应，可以实现蛋白-蛋白相互作用的调控、功能模块的组装、新型蛋白药物的设计等应用。
然而，利用蛋白上的巯基进行定点偶联也面临一些挑战。
首先，巯基的反应活性较高，对环境条件如溶剂、温度、pH值等要求较高。
其次，巯基引入的位置需要精确控制，以避免对蛋白的结构和功能产生不可逆的影响。
此外，与巯基反应的官能团在生理条件下的稳定性也需要考虑。
尽管存在挑战，定点偶联技术在蛋白工程和生物医学领域具有广阔的应用前景。
通过利用蛋白上巯基的定点偶联，可以构建具有特定功能和活性的蛋白分子，推动蛋白结构和功能的研究进展。
随着合成生物学和化学生物学领域的不断发展，相信定点偶联技术将为蛋白研究和应用带来更多新的突破。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以是：本文分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分将概述蛋白上巯基的定点偶联以及定点偶联技术的原理，并介绍文章的目的。
首先简要介绍蛋白上巯基的特性，包括其在生物学中的重要性以及其在蛋白质结构和功能中的作用。
然后将介绍定点偶联技术的原理，包括该技术如何通过结构化设计和化学修饰使蛋白中的巯基具有特异性和高效的反应活性。
蛋白质氧化修饰
蛋白质氧化修饰一、概述蛋白质氧化修饰是指蛋白质分子中的氨基酸残基被氧化成为不同的功能性群，如醛基、羧酸、巯基氧化等。
这种修饰可以改变蛋白质的结构和功能，从而影响细胞内许多生物学过程。
在生理和病理状态下，蛋白质氧化修饰是一种常见的现象。
二、蛋白质氧化修饰类型1. 巯基氧化巯基是由半胱氨酸残基组成的一种硫含量高的官能团。
在细胞内，巯基容易受到各种自由基和其他活性分子的攻击，导致其被氧化成为半胱二硫桥（Cys-S-S-Cys）或半胱磺酸（Cys-SO3H）。
这些修饰会影响蛋白质的结构和功能。
2. 醛基化当细胞内产生过量的自由基时，会导致脂肪过氧化反应发生，并生成大量的α,β-不饱和醛类物质。
这些物质可以与蛋白质中的氨基酸残基发生反应，形成醛基化产物，如羟乙醛、丙酮、甲醛等。
这些修饰会影响蛋白质的结构和功能。
3. 羧基化羧基化是指蛋白质中的谷氨酸和天冬氨酸残基被氧化成为羧酸，这种修饰可以导致蛋白质的电荷分布发生变化，从而影响其结构和功能。
4. 氧化还原修饰氧化还原修饰是指蛋白质中的半胱氨酸残基被还原或氧化，从而影响蛋白质的结构和功能。
在细胞内，半胱氨酸可以通过形成二硫键来稳定蛋白质的结构。
当二硫键被还原或氧化时，会导致蛋白质结构发生变化。
三、蛋白质氧化修饰与疾病1. 心血管疾病心血管疾病是由于动脉粥样硬化引起的一系列疾病，包括冠心病、心肌梗死、中风等。
研究表明，蛋白质氧化修饰在心血管疾病的发生和发展中起着重要的作用。
例如，低密度脂蛋白（LDL）被氧化后可以诱导动脉粥样硬化的形成。
2. 神经退行性疾病神经退行性疾病是由于神经细胞受到损伤或死亡引起的一系列疾病，包括阿尔茨海默病、帕金森氏症等。
近年来的研究表明，蛋白质氧化修饰在神经退行性疾病的发生和发展中也起着重要的作用。
例如，阿尔茨海默病患者大脑中的β淀粉样蛋白被氧化后可以导致神经元死亡。
3. 肿瘤肿瘤是由于细胞异常增殖引起的一系列恶性肿瘤。
最近的一些研究表明，蛋白质氧化修饰在肿瘤的发生和发展中也起着重要的作用。
运动训练对心血管疾病中氧化还原信号的影响
运动训练对心血管疾病中氧化还原信号的影响摘要活化的氧和氮化物控制着许多信号通路，这些通路控制着心脏的生理。
然而，氧化应激是由于氧化还原信号引起的，对心脏病的产生和发展有不利影响。
在这次审查中，我们揭示了氧化还原信号是如影响心血管疾病，如缺血再灌注损伤，高血压和心脏衰竭的发生和发展的。
我们也总结了运动训练在控制心血管疾病中细胞过度氧化和线粒体损伤重的积极作用。
1、引言心血管疾病一直是一个主要的公众健康问题；其中急性心肌梗死，高血压和心脏衰竭是影响世界出生率和死亡率的主要因素。
据世界卫生组织统计，每年有超过7000000人死于心血管疾病，且该问题已经越来越关键，因为心血管疾病的患病率会随着平均年龄的增长而增加。
因此，对于心血管疾病的发病机理以及药物和非药物疗法的发展，必须进行深入研究。
心血管疾病被普遍描述为多因素疾病，其特征是神经体液系统的激活，炎症反应，细胞周期的再编程以及生物能量功能紊乱。
和这个过程类似的是氧化应激，其特征是过多的活性氧和氮物质的生成以及抗氧化能力的减弱。
这篇审查的目的就是简要概述氧化应激在心血管疾病中的作用，并总结已经被广泛发现的运动训练可以对抗氧化应激的证据。
2、活性的氧和氮物质ROS和RNS是活化的自由基和非自由基中的种类，在心血管的生理和病理方面起到关键作用。
为了达到稳定，这些不稳定物质趋向于从其他分子如脂类，碳水化合物，蛋白质和核酸中得失电子。
这通常会导致分子靶点的结构重构。
根据它们的浓度，位置及所处环境，ROS 和RNS既可以是朋友也可以是敌人。
生理水平的ROS和RNS在控制众多的细胞进程，如离子通道功能，钙的转运，基因表达和蛋白质活化等构成中起到关键作用。
然而，细胞内过多的ROS和RNS的生成和一系列的疾病有关，包括癌症，代谢紊乱，神经变性性损伤和心血管障碍等。
尽管该水平的ROS和RNS都会导致细胞的毒性，但是这些高度活化和激进的自由基在合成，生成以及来源上是不同的。
硫氧还蛋白的结构及在生物抗氧化中的功能
文章编号 : 1000-1336(2011)03-0429-05硫氧还蛋白的结构及在生物抗氧化中的功能马宇光 杨 帆 杨卫军浙江大学生命科学学院细胞与发育生物学研究所，杭州 310058摘要：硫氧还蛋白(thioredoxin, Trx)是广泛存在于原核与真核生物体内的氧化还原调节蛋白。
Trx 通过对目标蛋白质进行还原， 从而调节机体的氧化还原平衡。
Trx 与硫氧还蛋白还原酶(thioredoxin reductase, TrxR)及NADPH 共同组成硫氧还蛋白系统参与众 多生理过程。
细胞中的活性氧是导致生物氧化胁迫的一个主要方面。
Trx 可以通过对细胞内被氧化的二硫键的还原来修复机体 的氧化损伤，并通过这种方式防止机体衰老。
同时，Trx 系统可以与其它氧化还原系统如谷胱甘肽(GSH)系统协调配合，并消除 体内过多的活性氧。
关键词：硫氧还蛋白；氧化胁迫；活性氧 中图分类号：Q71硫氧还蛋白(thioredoxin , Trx)是一类广泛存在于 原核和真核生物体内的小分子蛋白质，具有维持生 物体内氧化还原平衡和调控生物信号传导等多种功 能。
Tr x 与硫氧还蛋白还原酶(thioredo xin reductase, T rx R )[1]和NADPH 构成了T rx 硫氧还蛋白系统[2]，该系 统具有修复被氧化蛋白质、消除生物体内氧自由基 的抗氧化作用并对肿瘤的生长起着促进作用。
1. 硫氧还蛋白的结构特点与硫氧还蛋白系统迄今，已有多个物种的Trx 结构得到了解析，对 比发现，在不同物种中发现的T r x 在进化上高度保 守，分子量都在12 kDa 左右，大都具有-Cys-Gly-Pro- Cys-(-CGPC-)的活性中心位点。
活性位点中两个半胱 氨酸巯基能够可逆地形成二硫键，使Trx 具有氧化态 和还原态两种存在形式，参与氧化还原反应。
Trx 具有极其牢固的三级结构(图 1)，其分子内四图 1 Escherichia coli 的T rx 三级结构[4]图中的两个实心圆代表活性中心位点中形成二硫键的两个硫原子。
蛋白组学在心血管方面的研究进展
蛋 白组 学在 心血 管 方 面的 研究 进展
解福 生 李 欢
东 阿 ２ ２０ ５２１ １ 山东东阿阿胶股份有限公司 ， ． 山东 东阿 ２ ２ ０ ；． ５ ２ １２ 山东阿华生物药业有限公 司 ， 山东
等信息， 而对相关机理进行更深入的研究。 从
【 摘要 】 蛋白组学是在基 因组学之后 又一“ 学”其发展之迅速 ， 组 ， 是由于其能够较 为全 面的考察蛋白层 面的表达情况 ， 有利于获得各种蛋 白， 多肽 。 因子 【 关键词】 白组 学； 蛋 翻译后修饰 ； 多态性 ｄ ｉ ０ ３ ６／． ｓ ． ０ １５ ．０ １０ ．４ ｏ： ．９９ ｊｉ ｎ １ ６— ９ ９ ２ １ ．８ ３ ２ １ ｓ ０
质组学领导方法 已经提 出了该标记用于确定其潜 在的可能引起 内皮细胞的 蛋 白质摄取血小板的认识 。血小板微粒有关 的特性转移到单核 内皮细胞可 以导致该法的误解 。同样 ， 血小板和血小 板微粒 的存在是 没有考虑 到当功 能上的改进是直接归 因于 内皮祖 细胞 ， 而盐 溶液或纯 介质作 为对照组 。因 此 ， 白质组学阐明一个共 同的干细胞在 心血管研究分析 ， 蛋 这或许可以解释 在一些领域的矛盾的新警告灯。 ２ 蛋 白质组学在 各种蛋 白修饰和标记 中的应用 ． 发 展 和 应 用一 直 是 这 种 进 步 的核 心 。 经 历 了 成 熟 的 技 术 后 ， 会 变 为 常 规 就 氨基酸标记策略在蛋 白质组学技术 中非常普遍 Ｊ 。由于质谱是作为蛋 方法并最终被新 的技术 所取代 。由于广泛 的方法论 上 的改 进， 目前许 多蛋 白质科学检测 技术 （ ） ＭＳ 的关 键技 术 ， 以对 氨 基酸 进行 标 记显 得非 常 所 白质组研究能够观察 １０ ０ ０～５０ ０ ０个蛋 白质 。而 在 ５年前 ， 这是不可 能做到 重 要 。 的。即便如此 ， 依然还是有很 多阻碍。如今 ， 有一些研究在关注如何 获得更 系统研究往往是 旨在发 现的基 本原 则 ， 支配 或疾病 背后 的分子 途径 。 技 好 的表征蛋白质亚型和磷酸化信 息。因此 ， 对于识 别和量化 氨基酸残 基改 为 了达到这个 目的我们需要 不断进行技术 开发 。在此 背景下 ， 术是指技 仪器仪表和用来解决 问题的方法／ 略。因此 ， 策 每一个 技术必 须有某种 性新技术是必 需的， 因为是 除了结 构和 功能测定评估之外 ， 核苷酸多态性 能 、 单 特定的用途和使用。蛋 白质组学 是一个 被驱 动的发 展和技 术的 战略性应 的评估也是必 需的。 １蛋 白组学在心血管研究方 面的价 值 ． 用 ， 会 继 续 快 速 的 发展 。 它 慢性心脏 衰竭是一个世界 范 围内的死 亡率和发 病原 因， 是一个数 量的 蛋 白质组学技术被用于研究的 复杂性 和他们 的生 物作用 的蛋 白质 ， 包 结构和功 能。它 是基于 一个前提 ， 就是他们 的多样性 ， 那 不同病因的最 终结果 。这既反 映了疾 病的复杂性和我们 的不 完整及其分子 括生物物理性质 、 单点核苷酸多型性 、 翻译后修饰等有关生物学范畴的知 机制的 了 。一个实验 的方式来处理 ， 解 这是研究细胞 内的细胞器 ， 以及如何 包括蛋 白质的种类、 启动 ， 其职能是在生理 和病理条 件同步 。蛋 白质组 学在蛋 白质 的数 量来监 识 。对于大部份的蛋白质来说 ， 翻译后修 饰是蛋 白质生物合成的较后步骤 。 或是多肽 ， 是一条胺基酸的链【Ｊ ６。当合成 蛋白质时 ，０种不 同的胺 ２ 测和翻译后修 饰揭示 了蛋 白质 调节 高度复 杂的和先进 的水平 Ｌ 。翻译后修 蛋 白质 ， ４ Ｊ 饰有可能双方 为 目标 ， 以规管 的结 构和蛋 白质在细胞 中的信 号 ， 最终协调 的 基酸会合并成为蛋白质 。胺基酸的翻译 后修 饰会附在蛋 白质其他 的生物化 反应细胞器的功能与互 动的可能性 最大。现有 的潜力 和蛋 白质组学技术 的 学官能团 （ 如醋酸盐 、 磷酸盐、 不同的脂类及碳水化合物 ） 改变胺基酸 的化 学 或是造成结构的改变 （ 如建立 双硫键 ） 来扩 阔蛋 白质的功能 。再者 ， ， 局限性进行了讨 论， 强调指 出 ， 新方 法的发 展将提 高我们 的能力 ， 以进 一步 性质 ， 酶可 以从蛋 白质的 Ｎ末端移除氨基酸 ， 或从中间将肽链 剪开。举例来 说， 胰 探讨细胞内的细胞器 和解码 的沟通 。 它会在建立双硫键后 被剪开两次 ， 并在链 的中间移走多肽 蛋 白组学在利用 于细胞 修复心脏 的概 念具有 巨大 的潜 力， 但在 临床实 岛素是肽的激素 ， 验之前 ， 必须 不确定性 的治疗应 用处理 。蛋 白质组 技术可 以帮助 当代 表征 前体 ， 而形成 的蛋 白质包含 了两条以双硫键连接 的多肽链 。其他修饰 ， 就像 细胞准备更充 分， 出潜 在的原因 ， 找 可能导致临床试验 失败率较高～些 。我 磷酸化是控制蛋 白质活动机制的一部份。蛋 白质活动可 以是令酶活性化 或 们 讨 论 了更 广 泛 的应 用 蛋 白质 组 学 干 细 胞 提 供 蛋 白 质 的 主 要 技 术 ， 说 明 钝化。蛋 白质发生变化 ， 因为生理和病理过程 的反射 在基因 ， Ｒ Ａ， ｉ－ 并 是 ｍ Ｎ ｍＲ 由信息从 蛋 白质组 蛋 白的表 达 ， 磷酸化 、 加 他们可能帮助干细胞疗法 翻译 细胞 研究 。关 于内皮祖细胞 （ Ｐ ｓ 的争议 ， Ｎ Ｅ Ｃ） Ａ和代谢 水平 的变化。因此 ， 定位。改变翻译后修饰的化学本质 的一种氨基酸 的变化 ， 能够 引发残 留 其为标志物的分配和细胞纯度 评估 警示标志。 内皮祖细胞 中早期生长蛋 白 工 、
心脏氧化还原系统对钠钙处理蛋白的调控机制
心脏氧化还原系统对钠钙处理蛋白的调控机制刘衍恭;刘刚;王普;郑明奇【摘要】Cardiac contractile dysfunction and arrhythmic genesis are resulted from disturbed intracellular Na+and Ca2+ handling under condition of oxidation stress. Stress-induced intracellular signaling regulated mechanisms in which many activated stress kinases, such as cAMP-dependent protein kinase A, protein kinase C , Ca/calmodulin-dependent pro-tein kinaseⅡand classical pathways, are known to be involved. However, it is becoming increasingly evident that reactive oxygen species may directly oxidize these kinases, Na+and Ca2+channel protein and transporters, which lead to changing of intracellular Na+andCa2+accumulation, and to trigger of arrhythmias.%氧化应激引起的心脏收缩功能障碍和心律失常均源于细胞内外钠钙离子稳态失衡，其潜在的细胞内信号调控机制除了经典途径，如通过调控蛋白激酶A、蛋白激酶C和钙离子/钙调素依赖性蛋白激酶Ⅱ等蛋白激酶使之活化外；近来愈来愈多的证据显示氧化应激时活性氧自由基也能够直接氧化这些激酶或者钠钙离子转运蛋白和离子通道，从而改变其作用，导致心律失常发生。
生工生物的硫代修饰
生工生物的硫代修饰-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述硫代修饰作为一种重要的化学修饰方式，在生工生物中扮演着重要角色。
它可以改变生物分子的性质和功能，影响细胞的生理过程和信号传导。
本文将从硫代修饰的定义和背景、在生物体内的重要作用、生物合成途径和机制以及与疾病的关联研究等方面进行全面介绍和探讨。
同时，还将对硫代修饰的前景和应用、研究的挑战以及未来发展方向等进行讨论。
通过对硫代修饰的全面研究和了解，我们可以更好地认识生工生物的活性和功能，为相关领域的研究和应用提供有力支持。
本文旨在为读者提供全面而系统的硫代修饰知识，为该领域的研究者和从业人员提供参考和借鉴。
总结起来，硫代修饰的重要性在于其对生物分子的修饰和调控作用，对于生物体的功能和生理过程具有重要意义。
本文的目的是通过对硫代修饰的研究和应用进行全面介绍和探讨，为相关领域的研究和发展提供科学依据，并展望其在未来的发展方向。
1.2文章结构1.2 文章结构本文分为引言、正文和结论三个主要部分。
引言部分主要包括概述、文章结构、目的和总结。
概述部分将介绍生工生物的硫代修饰的重要性和广泛应用。
本文将探讨硫代修饰的定义、背景以及在生物体内的重要作用。
通过对硫代修饰的生物合成途径和机制进行探讨，我们可以更好地了解这一修饰在生物体内发挥的作用。
同时，本文还将探讨硫代修饰与疾病的关联研究。
通过对硫代修饰在疾病中的作用及其研究进展的介绍，我们可以深入探讨其在疾病治疗和预防中的潜在应用。
正文部分将分为四个小节，分别介绍硫代修饰的定义和背景、硫代修饰在生物体内的重要作用、硫代修饰的生物合成途径和机制，以及硫代修饰与疾病的关联研究。
通过这些小节的介绍，读者能够全面了解硫代修饰在生物体内的重要性，以及其在生物合成途径和疾病发生发展中的作用。
结论部分将总结本文的主要内容并展望硫代修饰的前景和应用。
我们将探讨硫代修饰研究的挑战和未来发展方向，以及其在药物研发和治疗中的潜在应用。
硫氧还蛋白还原酶1及其相关信号通路研究进展
硫氧还蛋白还原酶1及其相关信号通路研究进展李宝荣;熊咏民【摘要】硫氧还蛋白还原酶1(thioredoxin reductase 1,TrxR1)是维持机体稳态重要屏障的抗氧化系统成员.近年来,TrxR1相关信号通路的研究逐步受到关注.因此,本文将从硫氧还蛋白系统着手,对TrxR1及其相关信号通路的研究进展进行阐述,以期为TrxR1在疾病中的作用机制阐明提供新思路.【期刊名称】《国外医学（医学地理分册）》【年(卷),期】2018(039)003【总页数】4页(P272-275)【关键词】硫氧还蛋白还原酶1;核因子E2相关因子-2;c-Jun N-端激酶;κ基因结合核因【作者】李宝荣;熊咏民【作者单位】西安交通大学医学部公共卫生学院地方病研究所,国家卫计委微量元素与地方病重点实验室,陕西西安710061;西安交通大学医学部公共卫生学院地方病研究所,国家卫计委微量元素与地方病重点实验室,陕西西安710061【正文语种】中文【中图分类】R684人体抗氧化系统是机体应对各种内外环境刺激以及维持机体代谢平衡的重要屏障，其可分为酶性抗氧化系统和非酶性抗氧化系统。
前者主要由硫氧还蛋白还原酶(thioredoxin reductase,TrxR)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase,GSH-Px)、过氧化氢酶(catalase,CAT)等组成；后者主要包括具有氧化还原活性的非酶性物质(例如：谷胱甘肽、硫氧还蛋白(Trx)、维生素E、维生素C等)。
硫氧还蛋白系统是机体酶性抗氧化系统的重要组成部分，主要通过信号通路的转导参与细胞呼吸、代谢、免疫及其目标信号蛋白活性和功能的调节等生物学过程，进而在维持机体稳态以及调节氧化还原信号等过程中发挥至关重要的作用。
1 硫氧还蛋白系统TrxR、Trx和还原型辅酶(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NADPH)共同构成了硫氧还蛋白系统，是细胞内重要的抗氧化系统之一。
铁代谢相关心血管疾病的研究进展
除了 Ｔ ｌ ｌ ｉ 介导 的铁摄 取 ， 心肌 细胞也 可 以吸 收大量 的非 铁
转运蛋 白结合铁 ， 途径可 能通过 Ｌ型钙通 道或 二价 金属转 运 其
子 １ ｄ ａｅｔ ｅａ ｔ ｎｐ ｒ１ Ｄ Ｔ ） （ ｉ ｎ ｔ ａｓｏｔ ， Ｍ １ 。并且 ， ｖ ｌ ｍ ｌｒ 在大鼠的心肌细胞 中， 发现了多个 参 与心肌 铁 释 放 的分 子 ： Ｐ １ 血 浆铜 蓝 蛋 白 ＦＮ 、 （ｅｕｏｌｓ ｉ， ｐ 以及膜 铁转 运辅 助蛋 白（ ｅｈｅｔ ， ｅｈ ， ｃｒｌｐａｍ ｎ Ｃ ） ｈｐ ａｓｎ Ｈ ｐ ） ｉ
与蒽环类药物对 线粒体 的毒 性作用 。也 有观 点认 为 ， 可能 机 其
制 为阿霉素或者其代 谢 产物和铁 形成 复合物 ， 而形成 氧 自由 继 基 。有研 究 表 明此 过 程 的 分 子 机 制 并 不 依 赖 ＩＰ１调 控 途 Ｒ一 径 。饮食 中铁 含量 的增 加、 Ｆ Ｈ Ｅ基 因敲 除或突变都 可 以加 剧 蒽环类药 物诱导 的心肌铁沉积 ， 造成相应 的氧化损伤 。相 反 ， 右
Ｉ Ｐ 可 以与 目的蛋白的 ｍＲ Ａ的 Ｉ Ｅ结合 ， Ｒｓ Ｎ Ｒ 调节 细胞 内的
铁代谢 。其有两种亚 型 ＩＰ Ｒ １和 Ｉ Ｆ ， Ｒ ２ 均对 ＩＥ具 有高亲 和力 。 Ｒ 细胞 内铁水平可调节 Ｉ Ｐ／Ｒ Ｒ ｓＩ Ｅ的结合 活性 ，Ｒ １ ＩＰ 可通过改变 自
电子传递链 复合体 、 细胞色素 Ｐ ５ ４ ０系统和许 多其 他蛋 白质 的组 成成分 。心脏 的多种 生理 过程也 需要 铁 的参 与 ， 但过 量 的铁 也 可 能引起潜 在的危 害 ， 它可能在多种 心血管疾病 中起重要作 用。
低氧诱发心血管疾病机制的研究进展
低氧诱发心血管疾病机制的研究进展长期处于高原低氧环境，机体会出现一系列病理生理改变，甚至可累及全身各系统疾病，其中以心血管疾呼吸系统危害多见。
低氧引起的交感神经兴奋紊乱、氧化应激、炎症反应、内皮损伤、HPA轴及糖脂代谢异常等均可诱导心血管疾病的发生、发展。
本文主要敘述其作用机制。
标签：低氧；心血管疾病；交感神经低氧是高原环境的主要特点之一。
健康人群进入高海拔地区，由于对低氧不完全适应，长期发展可累及全身多器官系统，出现病理性变化，其中以心血管和呼吸系统危害最为严重。
研究发现，低氧可通过影响交感神经兴奋性、氧化应激、离子通道、炎症、血管内皮功能、下丘脑-垂体-肾上腺皮质轴（HPA）、糖脂代谢等反应引起心血管疾病，包括高血压、心律失常、动脉粥样硬化、心力衰竭等，严重影响人类身心健康及生活质量；其中以急性左心衰竭、急性心肌梗死、高血压危象、恶性心律失常发病最为急骤，病情凶险，视为人类的致死性疾病，故有必要展开讨论。
本文就目前研究发现的低氧可能诱发心血管疾病机制的研究进展做一综述。
1 交感神经兴奋紊乱缺氧可使机体通过刺激位于颈动脉体和主动脉弓的化学感受器反射性地兴奋交感神经[1]。
交感神经兴奋时，主要表现为血浆儿茶酚胺包括肾上腺素、去甲肾上腺素及多巴胺分泌增加。
儿茶酚胺主要作用于α和β两种受体，通过兴奋α受体引起血管收缩，外周阻力增加；通过兴奋β受体引起心脏心率加快、收缩力增强和传导性增加，即正性变时、变力及变传导作用，升高血压[2]。
正常情况下，与副交感神经两者相互作用可使血压处于动态平衡。
但是低氧条件下，化学感受器接受到低氧分压的信号刺激，通过窦神经和迷走神经影响心血管神经元的活动，间接地引起外周血管阻力、心脏排血量及心脏射血分数增加，进而使血压升高，可引起高血压病。
2 氧化应激反应有研究认为[3-4]氧化应激学说是低氧影响机体生理功能的重要机制之一。
动物实验发现低氧可导致小鼠的线粒体膜通透性转换孔（MPTP）功能异常，氧自由基生成增加，提示与低氧诱发的氧化应激反应有关。
巯基的化学修饰(医学课件)
谷胱甘肽还原酶是细胞内重要的抗氧化酶，其作用是将氧化型的谷胱甘肽还 原成还原型的谷胱甘肽，从而保护细胞免受氧化损伤。
翻译后修饰
半胱氨酸的修饰
半胱氨酸是蛋白质中常见的氨基酸之一，其侧链可以发生多种化学修饰，如甲基 化、乙酰化、氧化、还原等，这些修饰可以影响蛋白质的构象、活性和功能。
谷胱甘肽化
02
巯基修饰的生物分子
蛋白质
酶
巯基修饰的酶包括氧化还原酶、结构酶和调节酶。这些酶在 生物体内发挥着重要的生物学功能，如氧化还原反应、细胞 信号转导和细胞周期调控等。
细胞因子
细胞因子是一类具有重要调节作用的蛋白质，它们可以调节 免疫应答、促进细胞增殖和分化等。一些细胞因子通过巯基 修饰发挥其功能，如白介素-1和肿瘤坏死因子等。
在生物医学领域的应用
生物信息学分析可用于基因组学、转录组学和蛋白质组学等领域的研究，通过对 大规模数据的挖掘和分析，揭示生物分子之间的相互作用和功能关系，为疾病诊 断和治疗提供新思路和新方法。
06
巯基修饰的展望与挑战
现有研究的不足与局限
缺乏深入的巯基修饰作用机制研究
01
目前对于巯基修饰的作用机制仍知之甚少，限制了其在相关领
修饰方法的改进和创新
针对现有修饰方法的不足，未来可能会开发出更加高效、特异性的修饰方法，以满足不同 领域的需求。
修饰剂的优化和筛选
为了降低修饰剂的毒性和提高生物相容性，未来可能会加大力度研究和开发新型、高效、 安全的修饰剂。
在医学领域的应用前景
01
疾病诊断和治疗
通过研究巯基修饰在疾病发生发展中的作用，有望开发出新的疾病诊
作用靶点
巯基修饰的分子可以作为药物作用的靶点，药物通过与靶点作用，调节靶点的功 能，从而达到治疗疾病的目的
蛋白质氧化还原修饰及其在疾病治疗中的应用研究
蛋白质氧化还原修饰及其在疾病治疗中的应用研究蛋白质氧化还原修饰是指由氧化还原反应所引起的氧化还原修饰，是一种广泛存在于生物体内的重要修饰方式。
蛋白质氧化还原修饰在许多生理和病理过程中都发挥着重要作用，特别是在疾病治疗中的应用研究已经成为一个热门领域。
一、蛋白质氧化还原修饰的基本过程蛋白质氧化还原修饰是指蛋白质分子与氧化还原物质之间的交互作用。
细胞内氧化还原反应是维持生命活动的重要反应之一，其中还原形式的谷胱甘肽和氧化形式的谷胱甘肽还原酶（GR）是细胞内的关键元素。
在细胞内，由于各种原因如缺氧、自由基、环境污染等因素，蛋白质分子上的氨基酸基团和巯基等都会遭到氧化性损伤并产生转化，使蛋白质分子发生氧化还原修饰，这种修饰具有较长的半衰期和较强的稳定性。
二、蛋白质氧化还原修饰的分类根据氧化还原修饰的特点，对蛋白质进行修饰，可以分为如下三种类型：1.硝化修饰氧化氮（NO）是一种重要的自由基，是一种重要的信号分子，能够引起蛋白质硝化修饰，从而影响蛋白质的结构和功能。
硝化修饰对于调控神经元和内皮细胞的信号传导、血管张力和免疫反应等生理活动都具有很重要的意义。
2.甲基化修饰甲基化修饰是特定的蛋白质分子内的基团与甲基化小分子之间发生氧化还原反应，是蛋白质结构和功能调控的一种关键性氧化还原修饰。
在生物体内，甲基化修饰可以影响蛋白质的稳定性和抗氧化能力，从而影响细胞的内环境。
3.巯基化修饰巯基化修饰是指巯基化小分子与巯基化基团之间的氧化还原反应，也是蛋白质氧化还原修饰的一种重要形式。
巯基化修饰可以改变蛋白质分子的氧化还原性质和电荷，影响其结构和功能，如影响蛋白质的抗氧化、解毒、代谢等功能。
三、蛋白质氧化还原修饰在疾病治疗中的应用研究近年来，蛋白质氧化还原修饰在疾病治疗中的应用研究越来越受关注。
例如，许多自由基介导的疾病如肝病、心血管疾病、糖尿病、神经疾病等都与细胞内氧化还原反应失衡有关。
因此，将蛋白质氧化还原修饰作为一种治疗策略，已逐渐引起人们的关注。
蛋白质巯基亚硝基化分子机制及其疾病相关性
通过 CPMD 量子动力学分子模拟表明硫硝酰自由 基作为巯基亚硝基化过程中的关键中间体 ， 在不同
［6 ］ 溶剂条件下存在不同的反应路径 。 在水溶液中， ＲSH 首先去质子生成 ＲS － ， 它与一氧化氮反应生成 － ·。 负自 由 基 ＲSNO ·， 反应过程 随 后 生 成 ＲSNHO 如下：
图1 Fig． 1 （ A） 半胱氨酸的氧化还原修饰；（ B ） 活性氮相关 （ A） Ｒedox modifications of cysteine residue； （ B ） 的氧化还原修饰；（ C） 巯基亚硝基化的形成方式 Ｒedox reactions of reactive nitrogen species （ ＲNS ） ； （ C ） formation pathway of ＲSNO
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。 同时， 梁娟等
Ｒeview 节 SNO 信 号 转 导 等 生 物 学 功 能 有 重 要 的 生 理 作用 。
化学进展 （ 3 ） 使用生物素标记还原的 Cys， 后续可通过 Pulldown 或 Western blotting 的方法富集 SNO 修饰蛋白。 生物素转化法存在两点不足： 实验流程可能破坏脆 弱的 S—N 键； 抗坏血酸盐可能不仅仅还原 SNO 位 点的半胱氨酸巯基， 与其他半胱氨酸的作用会造成 ［23 ］ 检测结果的假阳性 。 针对 BST 方法的不足， 一些改进的生物素转化 5法也 应 运 而 生。 比 如 使 用 荧 光 素马来酰亚胺 （ fluorescein5maleimide ） 代 替 biotinHDPD 可 增 加 BST 的灵敏性， 并且可和双相电泳连用来确定单个 修饰的蛋白 质
楚， 但 目 前 认 为 存 在 三 种 可 能 的 反 应 途 径， 包 括： （ 1 ） 通过形成一氧化氮阳离子 （ nitrosonium cation， NO + ） 与具有反应活性的半胱氨酸巯基反应， 生成 硫醇化合物；（ 2 ） 在活性氧存在下， 通过氢转移或氧 化还原敏感的氨基酸的分子内电子转移 ， 形成具有 由它作为亲核 反应活性的蛋白质硫自由基 （ ＲS·） ， SNO；（ 3 ） 通过转亚硝 试剂与 NO 直接生成 ProteinNO 基团可以从巯基 基化反应 （ transnotrosylation ） ， 亚硝基化修饰的小分子或蛋白质中直接快速地转换 到邻近的蛋白质或还原态巯基上 。 自 2004 年以来， 赵一雷等对 NO 化学的理论研 ［2 ～ 4 ］ ， 究取得了一系列精细的结果 特别是 2006 年， 首次提出了一氧化氮与血红蛋白中的半胱氨酸形成 ·） ， 并尝试 具有化学活性的硫硝酰自由基 （ ＲSNHO 从电子结构角度解释其形成机制
硫氧还蛋白的生物学功能及与人类疾病的关系
硫氧还蛋白的生物学功能及与人类疾病的关系高建波【摘要】硫氧还蛋白是一类广泛表达于各种生物组织器官的小分子蛋白质，在调节机体的氧化还原反应和抗氧化损伤中发挥重要作用。
同时，还具有转录调节、抗凋亡等生物学功能，且与肿瘤、类风湿性关节炎、心血管疾病等多种人类疾病密切相关，具有重要的研究价值。
【期刊名称】《中国医药指南》【年(卷),期】2013(000)018【总页数】3页(P90-92)【关键词】硫氧还蛋白;生物功能;疾病【作者】高建波【作者单位】天津市药品检验所，天津 300070【正文语种】中文【中图分类】Q51硫氧还蛋白（Thioredoxin，Trx）是一类高度保守的低分子量蛋白质，参与氧化还原反应等多种生物功能，已成为国际上医学领域研究的热点[1-3]，现对其近年来的主要生物功能及与人类疾病关系方面的研究综述如下。
Trx是一种紧密结合的蛋白质，疏水核心区域由5股β折叠构成，其末端被4个α螺旋所包绕。
它调节氧化还原活性的二硫键/巯基结构位于氨基酸保守序列-Trp-Cys-Gly-Pro-Cys-。
有活性的还原型Trx（Trx-（SH）2含有巯基，可以与二硫键相互作用，还原被氧化的多种蛋白，转变为无活性的氧化型Trx（Trx-S2）。
其可在Trx还原酶（thioredoxin reductase，TrxR）及烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NADPH）作用下，转变为还原型。
Trx根据末端氨基酸序列的差异，主要分为Trx1和Trx2两种类型。
Trx1位于细胞浆和细胞核，氨基酸序列长105，分子量为12kDa；Trx2位于线粒体，氨基酸序列长166，分子量为18kDa，含有60个氨基酸组成的N末端线粒体定位信号[4-6]。
2.1 抗氧化作用Trx、TrxR、硫氧还蛋白过氧化物酶（thioredoxin peroxidase，TrxP）和NADPH构成了Trx系统，共同调节氧化还原反应。
蛋白质的生成、修饰与质量控制
项目名称：蛋白质的生成、修饰与质量控制首席科学家：Sarah Perrett 中国科学院生物物理研究所起止年限：2012.1至2016.8依托部门：中国科学院一、关键科学问题及研究内容关键科学问题：本项目的关键科学问题是：细胞如何实现对蛋白质合成、折叠、修复、降解及修饰不同环节的质量控制；在应激条件下蛋白质质量控制体系如何调控；蛋白质异常修饰对质量控制体系的影响及其相关疾病发生发展的机制等关键科学问题。
重点研究蛋白质合成的精确控制机制；蛋白质折叠尤其是内质网和线粒体氧化折叠系统中关键蛋白的结构与功能及相互作用网络；分子伴侣在错误折叠蛋白的修复与降解中的作用；应激条件下质量控制体系中蛋白质的氧化还原修饰调控；蛋白质异常修饰在细胞及动物水平产生的影响。
通过系统研究蛋白质质量控制体系不同环节关键蛋白的功能和相互关系，获得蛋白质质量控制分子机制的全景网络。
主要研究内容：本项目深入系统研究蛋白质生物合成的质量控制、蛋白质的氧化折叠与氧化还原修饰、蛋白质错误折叠及分子伴侣的作用、蛋白质的异常修饰与疾病的关系。
系统开展蛋白质质量控制关键蛋白和相互作用网络研究，分析关键蛋白质或调控因子在蛋白质质量控制过程中的功能及在生理与病理状态下的动态变化，筛选对氧化折叠和质量控制具有调控功能的小分子化合物。
探索环境因素诱导的蛋白质异常修饰与认知障碍之间的关系，开发试用于老年性痴呆症临床诊断的生物标记物。
1．蛋白质翻译的精确控制机制研究亮氨酰-tRNA合成酶（LeuRS）对特异氨基酸及其对应的特异tRNA之间相互识别匹配的机制；鉴定依赖和非依赖tRNA的转移前编校发生的位点；tRNA的氨基酸接受臂（amino acid acceptor arm）在氨基酰化活性中心和编校活性中心之间的动态转位过程；tRNA关键核苷酸在氨基酰化反应、编校反应各步和蛋白质翻译起始阶段的具体作用机理；探索LeuRS中某些特定结构域的功能；肽酰-tRNA移位相关的两个因子EF-G和LepA调控下的氨基酰-tRNA正向移位与反向移位的识别条件、作用位点、信号传递途径；研究在高等生物中反向移位的生理意义。
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带正电荷 的氨基酸通过静 电作用可使巯基 ｐ ａ降 Ｋ
通讯作者
生理 科 学 进 展 ２ １ 第 ４ 第 １ ０ ２年 ３卷 期
性 地 与几 乎任何 有 机分 子 以接 近弥散 限度 的速 率 反 应 ， 得 它不 可能 特 异地 对 某 些 巯 基 氧 化 修 饰参 与 使 信 号 转导 。Ｈ Ｏ 是 一 种 强 氧 化 剂 （ 原 为 水 的 氧 ： 还
氨酸与小分子量硫醇如还原性谷胱甘肽结合 （ 即谷
胱 甘 肽 化 ，ｇｕａ ｉ ａｉ ）实 现 的 。在 形 成 二 硫 键 ｌｔ ｈｏ ｔ ｎ ｔ ｌｏ 时， 巯基 需 要处 于负 离 子 化状 态 以满 足 被 氧化 为 中
在 细胞 内超氧 阴离 子对巯 基氧 化修 饰 的作 用 可能非
常 有 限。羟 自由基 作为一 种极 强 的氧化 剂可 无选择
子 内或 相邻 分子 间形 成 二 硫 键 ， 通 过其 所 含 半 胱 或
氧 阴离子 氧化 的反应 常数 （＜１ Ｍ～ ｓ ｐ ７４ ０ ～， Ｈ ． ） 远远 小 于超氧 阴离 子被胞 浆或 线粒 体超 氧化 物歧化
酶 清除 的反 应 常 数 （＜１ Ｍ— ｓ ｐ ７ ０ ， 而 ０ ～， Ｈ ． ） 因
理
・
小 专 论 ・
蛋 白巯 基 的氧化 还 原 修 饰 与 心 血 管 功 能 调节 水
余 晓星 高远 生
（ 北京大学医学部生理学与病 理生理学系 ， 北京 １０ ９ ） ０ １１
摘 要 细胞 内局 部环境 氧 化还原 状 态 的生理 范 围变 化可通 过蛋 白所含 特定 半胱 氨酸巯 基 与二硫 键 之 间产 生可逆 性转换 参 与广 泛信 号 转导过 程 ， 而过度 氧 化 即氧 化应 激 则 导致 巯 基 不可 逆地 性 转化 为亚 磺酸 与磺 酸产物 ， 导致 蛋 白功 能损 伤 。本文 将讨 论近 年 来在 蛋 白巯 基 的氧 化还 原 反 应及 调 节
这样一 种开关 机 制 ， 可 以通 过变 构机 制 （ ｌ ｓ ｒ 还 ａ ｏｔ ｉ ｌ ｅｃ ｍ ｃａ ｉ ｅｈ ｎｓ ｍ）对蛋 白功 能实行 变 阻器 样 的定 量 调 节 ，
多种 细胞 信号 转导 过程 ， 兴趣 的读 者可 参 阅 Ｌｍａ 有 ｉ
Ｂ等新 近 的综述 。
一
巯基 的氧化 还原 修饰也 可通 过影 响蛋 白之 间 的相互
影 响 ， 些 因素构 成 了特 定 半 胱 氨 酸巯 基 被 细 胞 内 这
被 特异 地 、 速地 、 快 可逆 地修 饰 。在生 理范 围的 氧化 还原变 化对 半胱 氨酸 巯基 的修饰 可 以影 响蛋 白质 的 构 型 ， 的活性 、 酶 分子 转运 、 受体结 合 、 白质 相互 作 蛋 用 、 白质 ． Ｎ 蛋 Ｄ Ａ相 互 作 用 、 白质 运 输 、 白质 降 蛋 蛋
解 等生 物 功能包 括心 血管功 能 的调节 。蛋 白巯基 的
氧 化 还 原 修 饰 包 括 巯 基 与 二 硫 键 之 问 可 逆 性 转 化 及 不 可 逆 地 氧 化 为 亚 磺 酸 （ Ｓ ） 磺 酸 －Ｏ Ｈ 与 （Ｓ ¨ 。本 文主要讨 论 近 年 来 在 巯 基 的可 逆 ．Ｏ Ｈ） ， 性氧 化修 饰 及 其 与 心 血 管 功 能 调 节 关 系 的 研 究 进
展 。蛋 白巯基还 通过 亚 硝基 化 （ －ｉｏｙａ ｏ ） 与 Ｓｎｔ ｓｌ ｉ 参 ｒ ｔｎ
局 部氧 化还 原 状 态 变 化 选 择 性 修 饰 ， 为 “ 化 还 作 氧 原 开 关 ”（ｅｏ ｗｔ ） 影 响 信 号 转 导 的 基 本 原 ｒｄｘｓｉｈ ｃ 因 Ｊ 。研 究表 明 ， 基／ 硫 键 的 氧化 还 原 修 饰 影 巯 二 响信号 转导 的方 式 不 仅包 括 使 蛋 白功 能激 活／ 活 失
化还 原 电位 Ｅ ＝ １７ ６Ｖ） 主要 由超 氧 阴离子 歧 化 。 ．７ ，
二、 巯基 氧化还 原修 饰 的调控 在 细胞 内蛋 白巯 基 的氧化 还原状 态 主要受 还 原 性 谷胱 甘肽／ 谷胱 甘 肽还原 酶 （ Ｓ ／ Ｓ 系统 和 硫 Ｇ Ｈ Ｇ Ｒ） 氧 还蛋 白／ 氧还 蛋 白还原 酶 （ ｒ／ ｒＲ） 硫 Ｔｘ Ｔｘ 系统 调 制 。 还 原性 谷 胱 甘 肽 （ Ｓ 在 胞 内还 原 性 物 质 中 浓 度 Ｇ Ｈ）
间产物 次磺 酸 （Ｓ Ｈ） 一Ｏ 所需 的亲 核性 （ ｕｌｏｈｌ ｉ ｎｃｅｐ ｉｃ— ｉ
ｔ）， Ｋ ｙ ｐ ａ较低 的巯 基 基 团较 容 易 被 氧 化 。蛋 白所
含半 胱氨酸 巯基 ｐ ａ一 般 约为 ８ ５ 但 附 近极 性 或 Ｋ ．，
国 家 自然 基 金 （０ ７ ９８ ３ ８０ ３ ）资 助课 题
机 制 的研 究 以及 与心血 管 功能调 控关 系 的进 展 。
关 键词 二硫键 ； 性氧 ； 活 谷胱 甘肽 ； 氧还 蛋 白； 硫 心血 管
中图分 类号 Ｒ ６ ３３
蛋 白所含 半胱 氨酸 巯基 的氧化 还原 修饰 是细胞 信 号转 导 的一个重 要 机 制 ， 是 由于半 胱 氨 酸 巯基 这
对 胞 内局部 环境 氧 化还 原 状 态 的 变化 很 敏 感 ， 可 且
低并稳 定 在负离 子 化状 态 ， 时 可使 巯 基 ｐ ａ降低 有 Ｋ
至 ３５ ． 。一个 蛋 白分 子 可 含 有 多 个 巯 基 ， 于 它 们 由
受邻 近 氨基 酸 的影 响 不 同 ， 它们 的 ｐ ａ会 不 同 ， Ｋ 对 氧化 修饰 的敏 感 度 也不 同。 同 时 ， 的巯 基 在 蛋 白 有 三 维结 构 的位 置使 氧 化 剂 不 易接 近 ； 的巯 基 与 氧 有 化 剂反应 速度 低 于所在局 部 氧化剂 被抗 氧化 物或 酶 清除 的速度 ； 的巯基 氧化 状 态 对 蛋 白活性 无 显 著 有
作用 而间接 影响 其功能 Ｊ 。 蛋 白巯 基二 硫 键 的形 成 主 要通 过 活性 氧促 成 ， 不 同的活性 氧对 二硫键 形 成 的影 响 不 同。巯基 被超
、
巯基 的氧活性参与细 胞 内信号转导主要是通过其所含半胱氨酸巯基在分