水稻巯基蛋白酶抑制剂研究进展

综述水稻巯基蛋白酶抑制剂 (Oryzacystatin ,OC)近年的研究进展。巯基蛋白酶抑制剂 (CPI)统称为胱蛋白超家族。OCI含有CPI家族的典型保守序列Glu -Val-Val-Ala -Gly ,这是其抑制活性不可缺少的区段。利用水稻cDNA文库还克隆得到OCII。OCI与OCII之间在序列上有高度的同源性 ,但在对蛋白酶的抑制作用上有显著差异。OC对鞘翅目昆虫有较强的抗虫性。在抗病方面 。

水稻巯基蛋白酶抑制剂基因在烟草叶绿体中的表达

将水稻巯基蛋白酶抑制剂 (Oryzacystatin,OC) c DNA基因克隆、测序分析后 ,与烟草 (N icotiana tabacum L .)叶绿体 16 S r DNA基因启动子和 T393终止子构建表达盒 ,与抗壮观霉素选择标记基因 aad A表达盒相连 ,以烟草叶绿体基因组同源片段 rbc L和 ORF5 12一起构建成叶绿体转化载体 p ZOC。通过基因枪轰击烟草幼苗叶片 ,壮观霉素筛选 ,获得转化再生植株。经 Southern、 Western检测及子代遗传学分析实验证明 OC基因已整合到烟草叶绿体中 ,并且可以遵循非孟德尔的母性遗传规律稳定遗传给后代。

水稻巯基蛋白酶抑制剂的纯化及其性质研究

水稻的糠皮和胚经生理盐水浸取、离心后的上清液加热至８０℃处理１０ｍｉｎ，离心获得的上清液调ｐＨ至８．０，得到沉淀。沉淀溶解于０．０１ｍｏｌ／ＬＨＣｌ，经透析冷冻干燥得水稻巯基蛋白酶抑制剂（ＣＰＩ）粗品；粗品再经ＤＥＡＥ－Ｓｅｐｈａｒｏｓｅ柱线性离子梯度洗脱和ＳｅｐｈａｄｅｘＧ－１００柱分子筛层析，即可获得在ＰＡＧＥ、ＳＤＳ－ＰＡＧＥ和ＨＰＬＣ上均为单一蛋白带的ＣＰＩ样品。经上述步骤，ＣＰＩ可被纯化５８倍。经ＳｅｐｈａｄｅｘＧ－１００和ＳＤＳ－ＰＡＧＥ测定其分子量均为１２０００，Ｎ末端氨基酸为Ｐｒｏ，等电点５．６．水稻ＣＰＩ经１００℃处理１０ｍｉｎ后，其抑制活性无任何变化，在ｐＨ２．０～９．０之间，活性也不发生改变，但ｐＨ在９．０以上，其活性逐渐下降，水稻ＣＰＩ对木瓜蛋白酶是一种高亲和性的抑制剂，它对木瓜蛋白酶和无花果蛋白酶有强抑制作用，对菠萝蛋白酶仅有弱抑制作用，但对胰蛋白酶则全无抑制作用；其抑制类型属竞争性抑制剂类型，Ｋ＿ｉ值约３．５×１０￣（－８）ｍｏｌ／Ｌ对木瓜蛋白酶的抑制摩尔比约为１：１。

水稻巯基蛋白酶抑制剂的分子修饰与其对稻瘟病菌的抑制作用

水稻巯基蛋白酶抑制剂（ＣＰＩ）经用二硫苏糖醇，对氯汞苯甲酸和碘乙酸修饰后，对木瓜蛋白酶的抑制活性并无改变；用Ｎ－乙基顺丁烯二酰亚胺与ＣＰＩ反应，可以测出ＣＰＩ分子内有１９个巯基被修饰，被修饰后，抑制活性仍无改变，表明水稻ＣＰＩ的抑制活性不需要巯基参与；应用Ｎ－溴代丁二酰亚胺与ＣＰＩ反应，可测出ＣＰＩ分子内有２个Ｔｒｐ被修饰，修饰后，抑制活性全部丧失，表明Ｔｒｐ是保持抑制活性所必需的基团。水稻巯基蛋白酶抑制剂和丝氨酸蛋白酶抑制剂对稻瘟病菌丝体的生长均有抑制作用，但后者的抑制作用比前者更强，若将两种抑制剂混合使用，则对稻瘟病菌丝体的抑制作用非常强烈；当抑制剂加入量达７２μｇ时，即可产生明显的抑制作用。

水稻巯基蛋白酶抑制剂cDNA在大肠杆菌中的表达

根据从水稻未成熟种子cDNA文库中筛选出的水稻巯基蛋白酶抑制剂(Oryzacys-tatin)cDNA序列,利用聚合酶链反应(PCR)技术扩增出Oryzacystatin编码区,插入到温度敏感型大肠杆菌表达载体的P_RP_L启动子下游,该质粒带有温度敏感型阻遏子的编码基因cIts857。转化大肠杆菌DH5α后,通过升温诱导,Oryzacystatin在大肠杆菌中获得高效表达,SDS-PAGE表明分子量约为12kDa,与预期结果一致,表达量占细菌可溶性蛋白总量的10％以上;对巯基蛋白酶的抑制活性检测表明,可溶性蛋白组分对木瓜蛋白酶有明显的抑制活力。

水稻巯基蛋白酶抑制剂的圆二色谱研究

水稻巯基蛋白酶抑制剂(CPI)圆二色性谱(CD)显示206nm和222nm处的双负峰,CPI分子以α 螺旋构象为主;当CPI与木瓜蛋白酶等摩尔结合后,CPI完全丧失抑制活性,复合物CD谱发生显著变化,α 螺旋含量降低.CPI具有较高的结构稳定性,但在100℃处理时间延长以及pH向酸碱两极变化时,其CD谱发生较大改变,α 螺旋含量减少;而抑制活性仅在pH>9时逐渐下降,在酸性条件下保持不变.用不同试剂修饰CPI分子中的巯基和二硫键,CPI的活性不受影响;DTT、PCMB修饰CPI,其CD谱发生显著变化,NEM修饰CPI,其CD谱变化甚微.4mol/L的脲中,CD谱仅显示206nm负峰、214nm和225～235nm处新的负肩,并在240～250nm之间出现新的负峰,分子中无规卷曲增加,CPI活性未受影响;经NBS修饰,CPI分子中α 螺旋减少,无规卷曲增加较多,CPI完全丧失抑制活性.

老年经皮冠状动脉介入治疗术后支架内再狭窄患者胱抑素C、基质金属蛋白酶抑制剂-1、分泌型卷曲相关蛋白5表达及临床意义

目的探讨老年经皮冠状动脉介入治疗(PCI)术后支架内再狭窄(ISR)患者胱抑素C(CysC)、基质金属蛋白酶抑制剂-1(TIMP-1)、分泌型卷曲相关蛋白5(SFRP-5)表达及对靶血管病变的预测价值。方法选取2020年5月至2022年5月保定市第一中心医院PCI术后1年内发生ISR的65例老年冠心病患者作为观察组,选取同期65例PCI术后1年内未发生ISR的老年冠心病患者作为对照组,比较两组一般资料、术后血清CysC、TIMP-1、SFRP-5水平,分析血清CysC、TIMP-1、SFRP-5水平与ISR发生的相关性,并比较观察组不同Mehran分型患者血清CysC、TIMP-1、SFRP-5水平,分析各指标水平与Mehran分型的相关性,分析血清CysC、TIMP-1、SFRP-5水平预测靶血管发生ISR的价值。结果观察组血清CysC水平高于对照组(t=6.949,P<0.05),TIMP-1、SFRP-5水平低于对照组(t=7.301、8.765,P<0.05);血清CysC水平与ISR的发生呈正相关(r=0.587,P<0.05),TIMP-1、SFRP-5水平与ISR的发生呈负相关(r=-0.609、-0.640,P<0.05)。观察组四种Mehran分型的患者CysC、TIMP-1、SFRP-5水平差异有统计学意义(F=10.759、8.326、19.764,P<0.05)。随着Mehran分型Ⅰ型到Ⅳ型的变化,CysC水平逐渐升高,TIMP-1、SFRP-5水平逐渐下降,差异有统计学意义(P<0.05)。血清CysC水平与ISR患者Mehran分型呈正相关关系(r=0.722,P<0.05),TIMP-1、SFRP-5水平与Mehran分型呈负相关关系(r=-0.799、-0.826,P<0.05)。血清CysC、TIMP-1、SFRP-5水平预测老年冠心病患者PCI术后1年内靶血管发生ISR的曲线下面积(AUC)分别为0.807(95%CI=0.729~0.871)、0.786(95%CI=0.706~0.853)、0.811(95%CI=0.733~0.874),联合预测的AUC最大,为0.943(95%CI=0.887~0.976)。结论老年冠心病PCI术后患者血清CysC水平升高,TIMP-1、SFRP-5水平降低与ISR的发生发展相关,术后早期检测各指标水平有助于预测靶血管发生ISR风险。

茶树巯基蛋白酶抑制剂基因的cDNA克隆与序列分析(英文)

对多种已知植物巯基蛋白酶抑制剂(cystatin)基因的氨基酸序列进行比对分析,根据其高度保守的氨基酸序列设计一对简并引物,并从茶树品种龙井43鲜叶中提取总RNA,用RT-PCR法扩增出-204 bp的cDNA特异片段,然后通过3'/5'RACE的方法,分别扩增出3'端和5'端的序列,从而获得茶树巯基蛋白酶抑制剂基因的cDNA全长序列,所得序列全长627 bp,编码101个氨基酸,分子量约11.062 KDa.该基因在推测的氨基酸序列中含有巯基蛋白酶抑制剂家族中高度保守的、与其活性有关的QXVXG结构,且经Blast分析表明,该基因序列与其他植物巯基蛋白酶抑制剂基因的氨基酸序列同源性为54%～77%.

百合巯基蛋白酶抑制剂的纯化及部分性质研究

百合的鳞茎中含有一种对木瓜蛋白酶有强抑制作用的巯基蛋白酶抑制剂．百合的鳞茎经浸取加热处理，木瓜蛋白酶偶联的Ｓｅｐｈａｒｏｓｅ４Ｂ柱亲和层析和ＳｅｐｈａｄｅｘＧ－１００分子筛层析，可获得在ＰＡＧＥ和ＳＤＳ－ＰＡＧＥ均为单一蛋白带的百合巯基蛋白酶抑制剂（ＣＰＩ）．此ＣＰＩ为单链蛋白，含有０．３０７％的中性糖；Ｎ端氨基酸为Ｉｌｅ；ＳＤＳ－ＰＡＧＥ测得亚基分子量为１２０００；ＳｅｐｈａｄｅｘＧ－１００测得分子量为１２５００．百合ＣＰＩ在１００℃内和ｐＨ２～１２范围内非常稳定；对木瓜蛋白酶的抑制属竞争性抑制类型，其Ｋｉ值为１．１５×１０^（－９）ｍｏｌ／Ｌ，对木瓜蛋白酶的抑制摩尔比为８．５：１．

二巯丙磺钠对百草枯急性中毒大鼠肺组织基质金属蛋白酶-9 mRNA及其金属蛋白酶组织抑制剂-1 mRNA表达的影响

目的探讨二巯丙磺钠(DMPS)救治百草枯(PQ)急性中毒大鼠作用机制。方法120只雄性SD大鼠随机分为正常对照组,DMPS(200mg.kg-1,ip)对照组,PQ急性中毒(20mg.kg-1,ip)1,3,7,14和28d组以及DMPS干预(先给DMPS,15min后再给PQ)1,3,7,14和28d组。应用RT-PCR技术检测PQ急性中毒组大鼠及DMPS干预组大鼠肺组织中基质金属蛋白酶9(MMP-9)mRNA和金属蛋白酶1组织抑制剂(TIMP-1)mRNA的表达。结果PQ急性中毒组早期肺组织毛细血管扩张充血,炎症细胞浸润,后期出现较大范围慢性炎症病灶,纤维组织增生。与正常对照组比,MMP-9mRNA明显升高,分别为1.13±0.06,1.32±0.04和1.10±0.06,0.85±0.06和0.75±0.05,TIMP-1mRNA明显升高,分别为1.14±0.08,1.29±0.05,1.61±0.09,1.83±0.13和1.73±0.08;7,14和28d MMP-9mRNA/TIMP-1mRNA比值明显低于正常对照,分别为0.68±0.03,0.46±0.04和0.43±0.06;DMPS干预后,MMP-9mRNA1,3和7d和TIMP-1mRNA1,3,7,14和24d表达低于PQ中毒组,MMP-9mRNA分别为1.05±0.03,1.17±0.05和0.93±0.09;TIMP-1mRNA分别为10.0±0.07,1.15±0.09,1.09±0.06,1.16±0.08和1.23±0.09;MMP-9mRNA/TIMP-1mRNA比值略低于DMPS对照组,但高于PQ中毒组,分别为0.85±0.05,0.63±0.04和0.58±0.02(均P<0.05)。结论DMPS可能通过下调大鼠肺组织MMP-9mRNA和TIMP-1mRNA表达,上调肺组织MMP-9mRNA/TIMP-1mRNA比值发挥救治PQ中毒作用。

声带癌前病变组织中基质金属蛋白酶抑制剂-1、果蝇母亲DDP同源物4表达水平与术后复发和恶变的相关性研究

目的探讨声带癌前病变组织中基质金属蛋白酶抑制剂-1(tissue inhibitor of metalloproteinases 1,TIMP-1)、果蝇母亲DDP同源物4(drosophila mothers against DDP homolog 4,Smad4)表达水平与术后复发和恶变的相关性。方法回顾性分析2018年8月~2021年8月郑州大学第一附属医院收治的162例声带癌前病变患者的临床和病理资料,收集手术切除癌前病变组织(癌前病变组)及病变旁正常黏膜组织(对照组),采用免疫组织化学法检测组织中TIMP-1、Smad4表达情况。分析TIMP-1、Smad4阳性率与临床病理特征的关系,并采用Kaplan-Meier法和Cox回归分析法分析其对术后复发和恶变的影响。结果与对照组正常黏膜组织比较,癌前病变组的TIMP-1阳性率较高,Smad4阳性率较低(P<0.05)。不同病变范围、是否累及前连合、不同程度上皮异常增生患者的TIMP-1、Smad4阳性率存在差异(P<0.05)。术后随访时间24~60个月,中位随访时间36个月,随访期间失访患者6例,随访率96.30%(156/162),随访期间术后复发35例(21.60%),术后恶变16例(9.88%);Kaplan-Meier生存分析显示,TIMP-1阳性患者术后复发率和恶变率高于TIMP-1阴性患者(P<0.05);Smad4阴性患者术后复发率和恶变率高于Smad4阳性患者(P<0.05)。多因素Cox回归分析显示,喉咽反流、病变范围>1/2、中/重度异型增生、TIMP-1阳性、Smad4阴性是复发的独立危险因素(P<0.05),年龄>60岁、累及前连合、TIMP-1阳性、Smad4阴性是恶变的独立危险因素(P<0.05)。结论声带癌前病变组织中TIMP-1高表达、Smad4低表达,且TIMP-1阳性、Smad4阴性表达者术后复发和恶变风险较高。

毛白杨巯基蛋白酶抑制剂基因cDNA的克隆及序列分析

为了发掘我国乡土树种毛白杨巯基蛋白酶抑制剂（CPI）基因资源,该研究在对已知植物巯基蛋白酶抑制剂氨基酸序列保守性和杨树表达序列标签（EST）序列分析的基础上,设计了1对简并引物和1对杨树特异性CPI引物,应用RT-PCR技术在毛白杨形成层中扩增出了一个696 bp的cDNA片段,将此片段连接到pGEM-T Easy载体上并测序.结果表明,该片段含有一个417 bp的开放阅读框,编码138个氨基酸残基.进一步对氨基酸序列分析表明,该氨基酸具有典型植物巯基蛋白酶抑制剂的保守区段,即靠近氨基端具有甘氨酸（G）残基和[LVI]-[AGT]-[RKE]-[FY]-[AS]-[VI]-x-[EDQV]-[HYFQ]序列,羧基端具有与酶活性有关的QXVXG结构和PW残基,说明毛白杨形成层中存在CPI基因并能够有效表达.氨基酸序列同源性分析表明,该基因与其他林木CPI的同源性在47%～68%之间.

水稻半胱氨酸蛋白酶抑制剂基因转化桑树获得转基因植株的初报

利用基因枪法将水稻半胱氨酸蛋白酶抑制剂基因 (OC)导入桑树组织 ,经抗性筛选和组织培养获得再生植株 ,通过对转基因植株的PCR Southern杂交及RNA点杂交等检测 ,证实OC基因转化桑树成功 ,为选育抗虫性桑树品种奠定了基础。

用花粉管通道法将慈姑蛋白酶抑制剂基因(API)导入水稻获得转基因植株

采用花粉管通道法遗传转化技术,将慈姑蛋白酶抑制剂基因(API)导入水稻品系9311中,获得了转基因植株。抗虫性鉴定结果表明:部分转基因植株对水稻螟虫的抗性比对照明显提高;PCR扩增获得了与引物扩增片段长度相同的DNA片段,证实API基因已整合到受体植株的基因组中。遗传分析表明,API基因能在有性生殖过程中传递给后代,并于T4代分离出抗性纯合的株系。

茶树巯基蛋白酶抑制剂基因cDNA在大肠杆菌中的表达

通过RT-PCR法扩增出茶树中巯基蛋白酶抑制剂基因(Tea cystatin,TC)cDNA编码区序列,定向克隆到表达载体pET 32 a(+)上,得到重组质粒pET-TC,在表达宿主菌BL21 trxB(DE3)中高效表达,产生分子量约为31.8 kD a的特异融合蛋白。实验表明:随着诱导时间的延长,表达的融合蛋白Trx-TC的产量逐渐增加,特异蛋白的表达量最高可占菌体总蛋白的35.4%;在15℃、25℃、30℃和37℃四个不同诱导温度下,均能诱导产生融合蛋白;IPTG终浓度在0.5 mm ol/L^5 mm ol/L范围内均能诱导产生融合蛋白,表达的产物主要以可溶性蛋白形式存在。另外,体外酶促反应表明表达的融合蛋白Trx-TC对木瓜蛋白酶有明显的抑制活性。

将水稻半胱氨酸蛋白酶抑制剂(Oryzacystatin I)基因导入甘薯品种

本研究采用根癌农杆菌介导法以 12个甘薯品种作为受体材料 ,将OCI (OryzacystatinI)基因导入甘薯品种中 ,获取 7个品种的抗Kan再生植株 ,对获得的具有Kan抗性的再生植株进行PCR分子检测 ,初步结果证明已将外源OCI基因导入到 4个甘薯品种 (6个株系 )的基因组中。

巯基蛋白酶抑制剂对胃癌体外侵袭转移的影响

目的 :观察不同巯基蛋白酶抑制剂对不同恶性度胃癌细胞株体外侵袭转移力的影响。方法 :用体外粘附法和 Boyden小室模型法观察外源性巯基蛋白酶抑制剂 E- 6 4和内源性抑制剂胱蛋白 A(Cystatin A)对高分化胃腺癌 MKN2 8细胞株和低分化胃腺癌 MKN45细胞株细胞体外的侵袭转移能力。结果 :E- 6 4和Cystatin A抑制二胃癌细胞株体外的细胞粘附力和细胞对基质胶 (matrigel)的侵袭力 ,对 MKN2 8细胞的作用较 MKN45细胞明显。结论 :巯基蛋白酶 Cathepsin B参与胃癌的侵袭转移过程 。

河北毛白杨巯基蛋白酶抑制剂基因cDNA的克隆及序列分析

植物巯基蛋白酶抑制剂（eysteine proteinase inhibitor,CPI）在林木的抗虫基因工程中发挥着越来越重要的作用，分离和克隆植物CPI基因进而研究该基因的功能是CPI基因工程研究的热点。本文应用PCR技术从我国乡土抗天牛树种河北毛白杨形成层中分离和克隆到了一个710bp大小的eDNA片段，同时对序列进行测定和分析。测序和分析结果表明，该eDNA片段含有一个429bp的完整开放阅读框，其编码143个氨基酸残基，具有LARFAVDEHN、QXVXG和YEAKVWVKPW三个典型的植物巯基蛋白酶抑制剂基因家族的高保守区段，同时在GenBank中进行了注册，核苷酸注册号为DQ020096，氨基酸注册号为AAY41807。氨基酸序列同源性分析表明，该基因与其他林木中的巯基蛋白酶抑制剂的同源性差异较大，同源性在48％-97％之间，其中与欧洲山杨的同源性最高，达到97％，与猕猴桃的同源性最低为48％。说明河北毛白杨形成层中存在CPI基因并能够有效表达，这为进一步研究该基因的抗虫功能奠定了良好的基础。

豇豆胰蛋白酶抑制剂(CpTI)基因在转基因水稻中的表达特性研究

以豇豆胰蛋白酶抑制剂 (CpTI)转基因水稻自交品系和其衍生的花培品系为实验材料 ,通过PCR扩增和CpTI表达蛋白活性的测定 ,研究了CpTI基因的遗传稳定性和表达特性。结果表明CpTI基因在转基因自交后代可以稳定遗传 ,而在部分花培品系中发生丢失。同时CpTI基因的表达表现出一定的时空特性 ,同一转基因品系中叶片CpTI蛋白的表达活性通常高于茎杆 ,而不同发育时期的CpTI蛋白的表达活性以分蘖期最高。除花培品系DH4 0 1外 。

绵农小麦种子巯基蛋白酶抑制剂的纯化及性质研究

绵农11号小麦种子磨粉后的胚和麸皮，经溶液浸取和硫酸铵分级沉淀获得巯基蛋白酶抑制剂（CPI）粗品，再经木瓜蛋白酶－Sepharose4B亲和层析，DEAE－Sepharose离子交换层析和SephadexG－100分子筛层析，可获得两种CPI．通过SDS－PAGE或凝胶过滤法测得其Mr分别为18800［简称CPI（H）］和10500［简称CPI（L）］．它们在PAGE，SDS－PAGE和HPLC上均为单一蛋白带．CPI（L）和CPI（H）对木瓜白酶的抑制活性（ID50）分别为7．8×10－6mol／L和3．40×10－6mol／L．对无花果蛋白酶的抑制活性分别为9．5×10－5mol／L和5．8×10－6mol／L；CPI（H）对菠萝蛋白酶有弱抑制作用，但CPI（L）则无抑制作用；无论是CPI（L）或CPI（H）对胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶和胃蛋白酶均无抑制作用．CPI（H）的N－末端为Ile．CPI（H）和CPI（L）在pH2．0～11．0范围内和90℃处理5min，两种CPI的抑制活性均无变化；CPI（H）和CPI（L）对木爪蛋白酶的抑制曲线经Dixon作图法，得出CPI（H）为反竞争性抑制类型，而CPI（L）为竞争性抑制类型，其Ki值为8．32×10－6mol／L．