高等植物尿素代谢及转运的分子机理

尿素广泛存在于自然界中,是易于被许多生物(如植物)利用的生长氮源。该文通过概述尿素在不同生命系统中存在的基础生理意义及各类型尿素转运蛋白,讨论了植物细胞中尿素合成与分解的各种途径及尿素在植物氮营养、代谢和运输中的生理作用。迄今为止,在植物中已发现了2类转运尿素的膜蛋白,即MIPs和DUR3,它们分别在低亲和力、高亲和力尿素运输中发挥潜在作用。异源表达结果表明MIPs介导了尿素的被动迁移;而AtDUR3则参与拟南芥根系对尿素的吸收。对MIPs和DUR3转运尿素的酶学特征、亚细胞作用位点和表达调控状况等的研究表明:它们的分子生物学功能与植物的氮营养及氮素再分配和利用相关。

脑型失衡综合征可能的分子基础:尿毒症小鼠脑组织水通道蛋白1,5及尿素转运蛋白B1表达的变化

目的探讨水通道蛋白1,5及尿素转运蛋白B1在慢性肾衰竭小鼠脑组织中表达水平的变化及影响,进一步揭示血液透析脑型失衡综合征可能的分子基础。方法选用6~8周龄,雄性BALB/c小鼠,将小鼠分为正常组（N）、假手术组（S）和慢性肾衰竭模型组（CRF组）。CRF模型小鼠通过对其右肾2/3肾皮质透热毁损,并在1周后将左肾完全切除的方法建立。假手术组小鼠只进行麻醉和手术切口,肾脏不做处理。正常组的小鼠不做任何处理。模型建立后10、40和70天3个时间点每组各处死5只小鼠,并留取小鼠的肾脏、血清和脑组织标本。检测三组小鼠肾组织病理、血清肌酐和尿素氮;用Western Blotting方法测定在造模后10天、40天和70天3组小鼠脑组织内水通道蛋白1,5（Aquaporin,AQP）及尿素转运蛋白B1（Urea Transportprotein,UT-B1）的表达。结果 CRF模型组在造模后10天肾组织病理结果显示部分肾小囊扩张,球囊粘连,肾小管上皮细胞颗粒样变性。造模后40天、70天表现为部分肾小球增生硬化,部分肾小管萎缩。造模10,40,70,天CRF模型组血清肌酐分别是（841.80±336.93）umol/L、（1885.17±689.49）umol/L、（1276.56±496.09）umol/L,与正常组和假手术组肌酐值相比均显著升高（10d：F=26.768,P=0.007;40d：F=34.928,P=0.004;70d：F=29.998,P=0.005）,提示慢性肾衰竭模型成功。Western Blotting检测实验各组脑组织AQP1、AQP5及UT-B1的表达,结果显示：在造模10,40,70天,CRF模型组UT-B1均未表达,正常组及假手术组表达差别无统计学意义。在造模后10天正常组AQP1表达量与假手术组及CRF组比较均有统计学差异（P〈0.05）。CRF模型组较正常组AQP1表达量升高46.67%（t=0.122,P=0.001）;AQP-5表达量较正常组升高41.09%（t=0.012,P=0.001）。在造模后40天,假手术组与正常组AQP-1,5表达量无显著性差异;而CRF模型组AQP-1表达量较正常组升高28.98%（t=4.926,P=0.001）,AQP-5表达量较正常组升高20.83%（t=0.857,P=0.003）。在造模后70天,假手术组与正常组AQP-1,5表达量无显著性差异,而CRF模型组AQP-1表达量较正常组升高30.26%（t=8.471,P=0.001）;AQP-5表达较正常组升高45.67%（t=3.352,P=0.001）。结论 CRF模型小鼠脑组织AQP1,5的表达明显增加,同时伴有尿素转运蛋白B1的不表达或表达明显下降,这一结果为揭示脑型失衡综合症提供了线索。脑组织尿素转运蛋白的低表达导致快速血液透析脑中尿素清除延迟,进而形成脑血尿素浓度梯度,驱动水分通过过多表达的水道蛋白进入脑组织,导致脑水肿。

日粮添加尿素对育肥湖羊空肠菌群结构及氨和尿素转运蛋白表达的影响

[目的]本试验旨在探究日粮添加尿素对育肥湖羊空肠发酵、菌群结构以及氨和尿素转运蛋白表达的影响。[方法]将42只3月龄育肥公湖羊(约24.3 kg)随机均分为3个处理组,在饲喂基础日粮的基础上分别添加0 g·kg-1(U0组)、10 g·kg-1(U10组)、30 g·kg^(-1)(U30组)尿素。试验预饲期1周,正试期10周。试验结束每组随机选取6只屠宰,采集空肠内容物,测定发酵参数和定量总菌,并利用Illumina MiSeq测序分析空肠细菌组成;采集空肠上皮组织样品检测氨转运蛋白b(Rhbg)、氨转运蛋白c(Rhcg)和尿素转运蛋白B(UT-B)基因mRNA表达。[结果]与U0组相比,U10和U30组空肠氨态氮含量显著升高(P<0.05)。与U0组相比,U10组总挥发性脂肪酸和乙酸含量显著降低,U30组丁酸和异戊酸含量相较于U10组显著升高(P<0.05)。相较于U0组,U10和U30组的总菌数量显著升高(P<0.05)。Illumina-MiSeq测序结果显示,添加尿素并未影响空肠Chao 1、ACE、Shannon和Simpson指数(P>0.05),PCoA分析结果显示各组间空肠细菌群落组成明显区分。添加尿素对湖羊空肠中细菌门水平相对丰度无显著影响,但细菌属水平相对丰度存在差异。各处理组主要优势菌属为Lachnospiraceae NK3A20 group、Ruminococcus 2、Acetitomaculum和Bifidobacteriaceae unclassified,其中Lachnospiraceae NK3A20 group和Ruminococcus 2的相对丰度均在U10组中最高。此外,U10组Ruminococcus gauvreauii group和Olsenella的相对丰度相较于U30组显著升高(P<0.05)。与U0和U30组相比,U10组空肠上皮Rhbg基因mRNA表达水平显著上调(P<0.05);Rhcg基因和UT-B基因表达水平随尿素添加水平的升高逐渐降低,但差异不显著(P>0.05)。[结论]日粮补充适宜尿素(10 g·kg^(-1))可提高空肠内氨态氮含量,促进氮利用细菌的生长定殖,改善菌群结构。此外,添加尿素会影响空肠上皮Rhbg基因的表达,但不影响Rhcg基因和UT-B基因的表达。

醛固酮对UT—A1和UT—A3蛋白表达及其尿素转运活性的影响

目的研究醛固酮对体外培养HEK293细胞及非洲爪蟾卵母细胞尿素转运子Al（UT-A1）和尿素转运子Al（UT—A3）蛋白表达及尿素转运活性的影响。方法（1）应用Western印迹检测醛固酮对UT-A1、UT-A3总蛋白在HEK293细胞中表达的影响。（2）应用细胞表面生物素化及Western印迹检测醛固酮对UT-A1、UT-A3在非洲爪蟾卵母细胞的总蛋白及细胞膜表达的影响。（3）应用14C-尿素转运试验检测醛固酮对高表达UT-A1、UT—A3的非洲爪蟾卵母细胞尿素转运活性的影响。结果（1）Western印迹结果显示，与对照组相比，醛固酮组UT—A1总蛋白水平下降（P〈0．01），UT-A3总蛋白水平下降（P〈0．01）。（2）细胞表面生物素化结果显示，与对照组相比，醛固酮组UT-A1蛋白在细胞膜的表达水平和在总蛋白中的水平均下降（均P〈0．01），UT—A3蛋白在细胞膜的表达和在总蛋白中的表达水平均下降（均P〈0．01）。（3）14C-尿素转运试验结果显示，与UT-A1高表达组相比，醛固酮组UT-A1尿素转运活性下降（1min：94．32±9．044比40．68±4．274，P〈0．01，n=6；3min：165．0±4．74比80．3±0．60，p〈0．01，n=6），与UT—A3高表达组相比，醛固酮组UT—A3尿素转运活性下降（1min：204．6±3．12比176．7±9．1，P〈0．05，n=6；3min：371．4±14．9比318．8±12．0，P〈0．05，n=6）。结论醛固酮能直接下调UT-A1蛋白和UT—A3蛋白在总蛋白及膜蛋白中的表达、降低其尿素转运活性从而参与尿液的浓缩和稀释过程。