植物中花色苷转运蛋白研究进展

花色苷是植物重要的次生代谢产物,因其具有高抗氧化活性受到广泛关注。目前,关于花色苷合成代谢途径及相关转录调控机制已有了较为深入的研究,其相关结构基因及关键转录调控因子已在多种植物中被陆续鉴定与验证,但对于花色苷合成后的运输机制的认识仍相对缺乏。花色苷合成主要发生在内质网中,随后运送至液泡内进行储存。花色苷的运输过程主要包括囊泡运输及链接蛋白运输两种模式,而转运蛋白在两种运输模式中均发挥重要作用。鉴定花色苷转运相关蛋白有助于深入了解花色苷的运输机制,完善对花色苷代谢途径的认知。本文主要针对谷胱甘肽S-转移酶(glutathione S-transferase,GST)、ATP-结合框(ATP-binding cassette,ABC)转运蛋白、多药和毒性化合物排出转运蛋白(multidrug and toxic extrusion compound transporters,MATE)和胆红素异位酶(bilitranslocase,BTL)4类花色苷转运相关蛋白的研究进展进行了概述。

糖尿病肾病大鼠肾脏MATE1和OCT2表达及体内二甲双胍排泄变化研究

目的:研究糖尿病肾病状态下大鼠体内二甲双胍排泄的变化和肾脏中多药及毒性化合物外排转运体1(MATE1)和有机阳离子转运体2(OCT2)表达的变化,并探讨两者之间的关系。方法:雄性SD大鼠随机分为对照组(n=12)和造模组(n=12),链脲佐菌素腹腔注射诱导大鼠糖尿病肾病模型;大鼠尾静脉注射二甲双胍(10 mg/kg),考察其在大鼠体内的药物代谢动力学参数,膀胱插管实验考察大鼠体内各时间段的累积尿药排泄分数及肾清除率,测定大鼠肝脏和肾脏药物浓度;RT-qPCR和Western blot检测大鼠肾脏组织MATE1和OCT2的mRNA及蛋白表达水平。结果:与对照组相比,糖尿病肾病大鼠体内的二甲双胍血浆暴露量显著降低(P<0.01),二甲双胍清除率显著升高(P<0.01),二甲双胍在大鼠体内的稳态表观分布容积显著降低(P<0.01),平均滞留时间显著降低(P<0.01),半衰期显著缩短(P<0.05);糖尿病肾病大鼠2 h内二甲双胍的累积尿药排泄分数显著升高(P<0.05),肾清除率显著升高(P<0.01);糖尿病肾病大鼠肾脏中二甲双胍的药物浓度显著降低(P<0.05),肝脏中药物浓度无显著性差异;糖尿病肾病大鼠肾脏MATE1的mRNA表达水平显著升高(P<0.05),OCT2的mRNA水平显著降低(P<0.05),MATE1的蛋白表达水平显著升高(P<0.01),OCT2的蛋白表达水平显著降低(P<0.01)。结论:糖尿病肾病状态下大鼠肾脏MATE1表达升高,而OCT2表达下降;糖尿病肾病大鼠二甲双胍肾脏排泄的加快,可能主要与肾脏MATE1转运体表达升高相关。

多药及毒素外排转运蛋白研究进展

多药及毒性化合物外排转运蛋白(MATEs)在有机阳离子体内转运过程中发挥重要作用,涉及临床上多种常用药物和重要的内源性物质的最终排泄过程。本文对MATEs的发现、分型、基因编码及多态性、体内分布、底物及抑制剂的分类及研究方法等方面的研究进展进行综述,结合实例对研究意义进行分析。

越橘类黄酮化合物转运相关基因MATE的克隆与表达分析

植物中多药和毒性化合物外排(MATE)转运蛋白参与类黄酮在液泡中积累的过程。以高丛越橘品种"北卫"为试验材料,应用染色体步移和cDNA末端快速克隆技术克隆MATE转运蛋白基因的cDNA全长序列,命名为VcMATE6,序列提交到GenBank,登录号为KF875437。序列分析表明VcMATE6的cDNA全长1 557 bp,编码518个氨基酸,推测的蛋白相对分子质量为56.39 ku,理论等电点为6.12。多重序列比对显示VcMATE6与MATE型类黄酮转运蛋白有较高的同源性。聚类分析表明VcMATE6与MtMATE2、MlMTP77、AtTT12、VvAM1等一类植物典型的MATE型类黄酮转运蛋白聚为一类。VcMATE6具有2个MATE家族特有的Mat E结构域,TMHMM在线软件预测VcMATE6含有12个跨膜螺旋。实时荧光定量PCR分析表明,VcMATE6基因在越橘各器官和果实发育各阶段均有表达,但表达量存在差异,蓝果种子中表达量最高,极显著高于其他器官以及蓝果的果皮和果肉组织,其次为根,果实发育过程中VcMATE6表达量随果实成熟度表现出增加的趋势。

^(68)Ga-citrate对软组织感染PET-CT显像基因表达分子机制与验证

目的研究^(68)Ga-citrate对软组织感染正电子发射计算机断层(PET-CT)显像分子机制相关基因Tfrc、Trf、和Ttf对感染应答的基因表达变化,探讨小鼠多药及毒性外排转运子1(multidrug and toxin extrusion1,mMATE1)在小鼠软组织感染的^(68)Ga-citrate PET-CT显像中可能的作用。方法用金黄色葡萄球菌感染小鼠形成脓肿,取不同时间点的脓肿组织,用荧光定量PCR(real-time PCR)鉴定Tfrc、Trf、Ttf基因和mMATE1基因Slc47a1的相对表达量。用^(68)Ga标记柠檬酸(citrate),阻断实验使用PET-CT技术研究mMATE1转运子在小鼠软组织感染^(68)Ga-citrate显像中的相关性。结果real-time PCR显示转铁蛋白TF基因Trf和乳铁蛋白TLF基因Ttf在4 d时间点表达量最高,mMATE1转运子基因Slc47a1的表达类型与转铁蛋白受体TFRC基因Tfrc类似,在1 h左右达到峰值,随后逐渐降低,而Na+偶联的柠檬酸转运子NaCT的基因SLC13A5表达量在所有时间点未有明显变化。Trf、Ttf、Slc47a1和Tfrc基因表达最高值与0 h时间点的表达量相比均有显著差异(57.21±11.62和7.53±1.74,t=35.38;43.03±6.8和6.26±1.32,t=12.05;28.79±2.16和8.21±1.23,t=8.22;1091.36±30.76和290.84±10.62,t=52.08;P<0.01),且Slc47a1基因表达最高值显著高于SLC13A5基因同时间点的基因表达量(28.79±2.16和1.67±0.51,t=79.81,P<0.01)。PET-CT显示^(68)Ga-citrate或^(68)GaCl3尾静脉注射不同处理对小鼠左后腿相应部位^(68)Ga聚集有显著影响(F=13.77,P<0.01),其中炎症小鼠感染部位有明显^(68)Ga聚集(SUVmax=3.87±0.32),而对照未感染部位未见明显^(68)Ga聚集(SUVmax=0.31±0.13),差异有统计学意义(t检验,P<0.01),mMATE1阻断的感染小鼠感染部位对^(68)Ga的摄取明显减少(SUVmax=1.62±1.03),与未阻断感染小鼠比较差异有统计学意义(t检验,P<0.05)。结论从分子水平上证实Tfrc、Trf和Ttf在感染处高表达,多药及毒素外排转运子mMATE1可能参与金黄色葡萄球菌诱导小鼠软组织感染的^(68)Ga-citrate PET-CT显像。

健脾益气利水汤通过调控OCT-MATE转运系统缓解顺铂所致小鼠肾毒性研究

目的:从OCT-MATE转运系统探讨健脾益气利水汤对小鼠肾损伤模型的疗效及调控机制。方法:通过顺铂诱导的小鼠模肾损伤模型,观察不同给药组健脾益气利水汤对模型体征、肾组织病理和Pt含量以及肾功能的影响,并分析对肾组织内OCT1/2、MATE2分子的基因及蛋白表达。结果:研究表明预防组健脾益气利水汤能提高模型生存率,减少肾脏炎性侵润,显著降低尿液中NAG和KIM-1和血浆中BUN及Cr水平(P<0.05),显著降低Pt在肾脏蓄积(P<0.05),并显著抑制Pt依赖的转运分子OCT-2表达(P<0.05)。结论:健脾益气利水汤通过抑制OCT-2表达从而抑制顺铂在肾脏的进入过程,具有预防降低顺铂肾毒性的作用。

健脾益气利水汤通过OCT-MATE转运体缓解顺铂所致小鼠肾上皮细胞毒性作用

目的在体外水平探讨健脾益气利水汤对小鼠肾上皮细胞及肿瘤细胞的细胞毒性缓解作用,并从OCT-MATE转运系统探索其调控机制。方法通过MTT法检测不同给药组健脾益气利水汤对顺铂诱导的原代肾上皮细胞和肿瘤细胞的细胞毒性作用的影响,再通过ICP-MS检测不同给药组对顺铂诱导的原代肾上皮细胞和HEK293肾癌细胞内Pt含量的影响,最后通过RT-PCR和Western Blot检测不同浓度健脾益气利水汤对顺铂诱导的原代肾上皮细胞内OCT-1/2、MATE-2基因及蛋白表达变化。结果健脾益气利水汤能有效降低12.9μmol/L顺铂所致对体外小鼠肾上皮细胞的细胞毒性作用,其中预防组和同时组与模型组比较有显著性差异(P<0.05);同时发现健脾益气利水汤24h内对6.25~50μmol/L顺铂诱导的食管癌细胞EC109;大肠癌细胞HP-29;鼻咽癌细胞HK-1;肾癌细胞HEK293;肺癌细胞A549;胃癌细胞MKN-45的细胞毒性作用均无显著性差异(P>0.05)。ICP-MS检测发现,预防给药组和同时给药组能显著降低原代肾上皮细胞内Pt的含量(P<0.05),而在HEK293细胞内,各给药组细胞内Pt含量与模型组之间均无显著差异(P>0.05)。RT-PCR和Western Blot检测均发现,健脾益气利水汤显著降低顺铂诱导的小鼠肾上皮细胞内OCT-2表达水平(P<0.05),而OCT-1和MATE-2无明显差异(P>0.05)。结论健脾益气利水汤通过抑制OCT-2表达从而抑制顺铂进入肾上皮细胞,具有预防降低顺铂肾细胞毒性作用,同时对顺铂进入肿瘤细胞发挥抗肿瘤活性无显著影响。

基于药物转运体机制的二甲双胍体内过程研究进展

转运体在药物的吸收、分布以及排泄过程中发挥着重要作用。明确药物转运机制有利于提高药物安全性和有效性,从而指导临床合理用药。二甲双胍作为2型糖尿病的临床一线用药,多种转运体参与了其体内过程,转运体表达和功能的改变直接影响其药动学和药效学。本文综述了基于药物转运体机制的二甲双胍体内过程,这些转运体包括有机阳离子转运体(OCTs)、多药及毒性化合物外排转运蛋白(MATE)、质膜单胺蛋白转运体(PMAT)、五羟色胺转运体(SERT)、硫胺素转运体2(THTR-2)、肉碱/有机阳离子体1(OCTN1)。

核桃MATE基因家族成员挖掘与响应冷胁迫基因筛选

为阐明MATE家族在核桃响应冷害过程中扮演的角色,利用生物信息学技术从核桃基因组数据库中挖掘MATE家族成员,进一步分析其理化性质,结合转录数据分析MATE成员的表达模式。结果表明,核桃MATE家族共40个成员,开放阅读框为837~1741 bp,编码的蛋白长度为278~589个氨基酸,等电点4.82~8.94,均为亲水性稳定蛋白;在冷害不同时间后经转录表达分析,JrMATE25转录水平较高,在雌花、老叶、嫩叶里面转录水平较高,推测可能响应冷害胁迫和花、叶器官的生长发育。

植物花青素苷转运机制的研究进展

花青素苷的合成过程是生物学上研究得较为清楚的代谢通路之一,但其最后阶段的分子机制即花青素苷从细胞质被转运至中央液泡的过程却仍不清晰。最近研究者们刚刚开始对类黄酮化合物的转运过程进行动态的描绘,迄今共提出了4种花青素苷转运模型,发现了4类与花青素苷转运过程相关的转运蛋白:谷胱甘肽转移酶、多药耐药抗性相关蛋白、多药和有毒化合物排出家族和同源于哺乳动物的胆红素易位酶同族体,并对这4种转运体及相关基因的功能进行了初步研究。尽管已经提出了不同的花青素苷转运模型,但仍然缺乏对不同物种不同类型花青素苷向液泡转运及在液泡中沉积的细胞学和亚细胞学研究。根据获得的信息,可以通过开展基因序列分析、基因表达分析、亚细胞定位和互补试验等,探求转运蛋白的功能及其作用位置,更好地解析植物体内花青素苷的转运机制。