电压依赖性阴离子通道与糖尿病肾脏疾病研究进展

电压依赖性阴离子通道(voltage dependent-anion channel,VDAC)位于线粒体外膜,是一种转运三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,ATP)和细胞间代谢产物的通道蛋白,对线粒体代谢及细胞生长起着重要的调节作用。最近的研究表明,VDAC在心肌病、动脉粥样硬化、高血压和糖尿病(diabetes mellitus,DM)中均有显著升高。糖尿病肾脏疾病(diabetes kidney disease,DKD)是糖尿病的主要微血管并发症,是导致终末期肾病的最常见原因,其发病机制复杂,VDAC参与其中。本文对VDAC蛋白的结构、特性、作用机制以及与DKD关系的研究进展进行综述。

花生电压依赖性阴离子通道基因(AhVDAC)的克隆及在果针向地性反应中表达分析

为研究电压依赖性阴离子通道基因(AhVDAC)与花生果针向地性生长的相关性,本研究克隆了花生AhVDAC基因全长cDNA序列,并对其编码蛋白结构、亚细胞定位、原核表达蛋白及其在果针向地性反应过程的表达特性进行分析。结果表明,AhVDAC基因含有831 bp的开放阅读框,编码一个含有276个氨基酸、分子量大小为29.7 kD、pI值为6.38的蛋白。亚细胞定位分析结果显示,AhVDAC基因主要定位在细胞质。构建了pPROEXHTa-AhVDAC原核表达载体,诱导及分离纯化了37 kD的AhVDAC纯化蛋白。采用RT-PCR对花生果针入土前不同发育时期AhVDAC的表达进行分析发现,AhVDAC基因表达量在果针发育的第2天最高,随后逐渐下降后维持在较低的表达水平。通过对离体培养的花生果针施加外源CaCl_(2)和LaCl_(3)发现,CaCl_(2)明显促进花生果针向地性弯曲和AhVDAC的表达,而LaCl_(3)则减缓果针弯曲和AhVDAC的表达,推测Ca^(2+)的积累可能促进了AhVDAC的表达,并通过生物膜上AhVDAC的运输对Ca^(2+)进行不对称分布,从而使得花生果针改变生长方向,发生向地性弯曲。

电压依赖性阴离子通道基因在人精子中的表达及其临床意义

目的:筛选与精子活力相关的基因。方法:将活力正常者与弱精子症者精子cDNA与Affymetrix全基因组芯片进行杂交,筛选出差异表达基因。RT-PCR分析该基因在人体不同组织及精子中的表达,并比较该基因在活力正常和活力低下的人精子中表达的差异。结果:芯片结果分析筛选出差异表达基因:电压依赖性阴离子通道(VDACs)基因。VDACs包括VDAC1、VDAC2、VDAC33个亚型,它们均在人精子中表达。与活力正常组精子VDAC2相对表达量(0.803±0.043)比较,VDAC2在弱精子症组精子的相对表达量(0.568±0.036)显著降低(P<0.01)。结论:VDAC2的表达减少可能与精子中活力降低有关。

大鼠电压依赖性阴离子通道1的基因克隆与序列分析

目的克隆大鼠电压依赖性阴离子通道1(VDAC1)基因,并应用生物信息学方法进行分析。方法以提取的大鼠心肌组织总RNA为模板,RT-PCR扩增获得VDAC1基因片段,连接到pMD19-T克隆载体并测序鉴定。应用生物信息学方法分析VDAC1基因的序列同源性与结构特征。结果成功克隆了大鼠VDAC1基因,与人、牛、小鼠、兔和猪的VDAC1基因具有高度同源性,同源性分别为90.0%、90.6%、96.0%、91.1%和91.0%。VDAC1在体外哺乳动物网状细胞中的半寿期为30h,无卷曲螺旋结构,但有6个亲水区,在225～247aa具有真核细胞线粒体外膜孔道蛋白家族特征性模序结构。结论成功克隆了大鼠VDAC1基因,并应用生物信息学技术进行序列分析,为进一步研究其生物学功能及其在2型糖尿病发病机制中的作用提供了依据和线索。

白藜芦醇对抗线粒体电压依赖性阴离子通道介导心肌损伤作用的研究

目的从细胞水平探讨白藜芦醇抗心肌损伤保护作用机制,明确其与线粒体电压依赖性阴离子通道(VDAC)的关系。方法以pFLAG质粒为载体,构建VDAC1真核表达载体pFLAG-VDAC1。H9c2心肌细胞随机分为5组,Control组、缺氧/复氧(A/R)组、白藜芦醇组、pFLAG-VDAC1-白藜芦醇组和pFLAG-白藜芦醇组。Western blot法测定VDAC1的蛋白表达,MTT法检测细胞存活率,生化自动分析仪测定LDH、CPK活性,线粒体肿胀实验检测线粒体通透性转换孔道(mPTP)的开放。结果 A/R处理后,VDAC1表达上调,细胞存活率下降,LDH和CPK活性增高,mPTP开放;而白藜芦醇则能抑制VDAC1的上调,并降低mPTP开放程度,对抗A/R损伤;但VDAC1高表达的pFLAG-VDAC1-白藜芦醇组则可取消白藜芦醇的心肌保护作用。结论白藜芦醇抗A/R损伤作用与VDAC1密切相关,其可通过下调VDAC1从而防止mPTP的开放,保护心肌细胞。

人精子膜表面电压依赖性阴离子通道的初步研究

目的:研究人类精子膜表面是否存在电压依赖性阴离子通道(VDAC),并研究其生物学特性。方法:设计VDAC的特异性引物,从睾丸cDNA文库中用PCR技术扩增该通道的基因产物,用分子克隆技术体外表达重组VDAC的蛋白质。从精子表面用1%TritonX-100提取及氯仿/甲醇分离疏水性的膜表面蛋白,用免疫印迹法检测精子表面是否存在天然VDAC蛋白质。结果:人类睾丸cDNA文库含有VDAC的基因表达,人类精子膜表面发现靠N端α螺旋连接在精子膜上的VDAC蛋白质。结论:人类精子膜表面镶嵌VDAC蛋白质,该通道是以α螺旋连接在精子膜上,调控精子膜内外离子的转运和信号的转导,对精子的运动和功能至关重要。

电压依赖性阴离子通道在线粒体依赖性细胞凋亡中作用的研究进展

电压依赖性阴离子通道(VDAC)是线粒体外膜上含量极为丰富的孔状蛋白,是细胞内代谢物分子进出线粒体的必经通道,VDAC的功能状态与线粒体的代谢和功能关系十分密切。VDAC的异常通常会引发线粒体功能紊乱,导致ATP水平或转膜电位下降、细胞色素c释放等凋亡程序的启动。VDAC可与许多物质相互作用而发挥诱导细胞凋亡或抑制细胞凋亡的效应,从而在线粒体依赖性细胞凋亡途径中有着十分重要的作用。VDAC对细胞凋亡的影响机制可应用于药物治疗靶点、外源化学物毒性机制的研究,因此,VDAC的作用是近年来外源化学物所致细胞凋亡机制研究领域中的热点问题。

线粒体电压依赖性阴离子通道及其调控功能

电压依赖性阴离子通道(voltage-dependent anion channel,VDAC)是存在于线粒体外膜上的31kDa膜蛋白,能在膜上形成亲水性通道,调控阴离子、阳离子、ATP以及其他代谢物进出线粒体,在调节细胞代谢、维持胞内钙稳态,调节细胞凋亡和坏死等过程中发挥重要功能。现就VDAC的结构、特性、活性调节及对细胞功能的调控作一综述。

线粒体外膜电压依赖性阴离子通道与心力衰竭

心力衰竭是各种心血管疾病发展的终末阶段 ,在其发展过程中 ,心功能不断恶化。目前 ,对心力衰竭中与心功能恶化有关的细胞和分子机制仍不十分清楚。多数学者认为心肌细胞能量代谢障碍及凋亡 (即程度性死亡 )是可能的机制 ,也是近年来的研究热点。电压依赖性阴离子通道 (VDAC)是位于心肌线粒体外膜上的一种蛋白 ,其在能量代谢及细胞凋亡过程中的作用已引起广泛重视。

常压高浓度氧下调电压依赖性阴离子通道蛋白对脑缺血-再灌注损伤大鼠的保护作用

目的观察常压高浓度氧治疗(normobaric hyperoxia,NBO)对脑缺血-再灌注大鼠电压依赖性阴离子通道蛋白(voltage-dependent anion channel,VDAC)以及凋亡蛋白细胞色素C(cytochrome C,Cyt C)和活化型半胱天冬酶-3(cleaved caspase-3)的影响,初步探讨其作用机制。方法将15只健康成年雄性SD大鼠(280~320 g)采用数字表法分为3组:假手术组(Sham)、正常氧浓度组(Normoxia)和NBO组,采用线栓法制备大鼠大脑中动脉阻塞模型,模型大鼠缺血1.5 h,再灌注24 h。Sham组和Normoxia组大鼠术后呼吸普通空气,NBO组大鼠术后至再灌注前呼吸100%常压氧气。采用Western blotting方法,检测脑缺血半影区VDAC、Cyt C和cleaved caspase-3蛋白的表达变化。结果 1)与Sham组相比,Normoxia组缺血侧半影区VDAC显著升高(P<0.05);与Normoxia组相比,NBO组缺血侧半影区VDAC显著降低(P<0.05);2)与Normoxia组相比,NBO组缺血侧半影区凋亡蛋白Cyt C和cleaved caspase-3显著减少(P<0.05)。结论 NBO治疗可能通过调节缺血侧半影区电压依赖性阴离子通道蛋白VDAC的表达来抑制脑缺血诱发的细胞凋亡,从而实现脑神经保护作用。

线粒体电压依赖性阴离子通道在心肌细胞缺氧/复氧损伤中的作用

目的:探讨线粒体电压依赖性阴离子通道(VDAC)在H9c2心肌细胞缺氧/复氧(A/R)损伤中的作用及机制。方法:以pSUPER质粒为载体,构建shRNA VDAC1质粒。H9c2细胞随机分为5组:control组、缺氧/复氧(A/R)组、缺氧预处理(APC)组、pSUPER-VDAC1-A/R组和pSUPER-A/R组。Western blotting法测定VDAC1的蛋白表达,MTT法检测细胞存活率,生化自动分析仪测定乳酸脱氢酶(LDH)和肌酸磷酸激酶(CPK)活性,流式细胞仪法检测线粒体膜电位。结果:A/R处理后,VDAC1表达上调,细胞存活率下降,LDH和CPK活性增高,线粒体膜电位崩溃;而APC则能抑制VDAC1的上调,并对抗A/R损伤;与APC相似,通过RNA干扰下调VDAC1后,亦能有效保护心肌细胞,维持线粒体膜电位,提高细胞存活率。结论:下调VDAC1可有效对抗A/R损伤引起的线粒体通透性转换孔道的开放,维持线粒体膜电位,保护心肌细胞。

线粒体电压依赖性阴离子通道1在阿尔茨海默病发生机制中的作用

线粒体电压依赖性阴离子通道(voltage-dependent anion channel,VDAC)是存在于线粒体外膜上的一系列孔道蛋白,其亚型之一VDAC1参与线粒体通透性转换(MPT)孔道的功能发挥,调控阳离子、阴离子、ATP、无机磷酸盐以及其他代谢产物进出线粒体。研究发现,随着阿尔茨海默病(AD)的发生发展,VDAC1蛋白表达水平提高,且其与β-淀粉样蛋白(Aβ)及磷酸化tau蛋白相互作用,干扰ATP/ADP、蛋白质等代谢产物的转运。现就VDAC1的结构、特性以及在AD发病中的机制作一综述。

电压依赖性阴离子通道与血液肿瘤

电压依赖性阴离子通道(voltage-dependent anion channel,VDAC)位于线粒体外膜,在高分辨原子压力显微镜下为内径(3.8×2.7)nm的环状孔道,可自身或与其它蛋白质结合形成同源或异源寡聚体,介导细胞色素C等凋亡蛋白释放,在细胞的生长和凋亡过程中发挥重要调控作用。肿瘤细胞的VDAC表达增加,并与己糖激酶(hexoki-nase,HK)结合,产生抗凋亡作用。抑制VDAC活性或使VDAC/HK分离,可减少肿瘤细胞自身保护、促进凋亡。VDAC与血液肿瘤的发生密切相关,因而成为肿瘤治疗的新靶点。随着蛋白结构序列的鉴定,VDAC成为抗肿瘤治疗的研究热点。本文就VDAC的功能、分布、调控以及在血液肿瘤的进展、作为抗癌药物作用靶点的前景进行综述。

电压依赖性阴离子通道的研究进展

电压依赖性阴离子通道(VDAC)位于线粒体外膜,形成了线粒体和代谢产物之间的分界,作为"守门员"控制着代谢产物的进出以及线粒体与其他细胞器的对话,同时,VDAC也是线粒体介导凋亡的关键成员。除了调节线粒体的代谢和产能功能,VDAC通过与不同配体和蛋白相互作用,作为细胞生存和死亡信号的汇聚点,这些功能可能使VDAC成为合理的新治疗发展的靶点。现就哺乳动物VDAC蛋白(尤其是VDAC1)的结构、功能、与相关蛋白的关系以及VDAC参与的疾病作一综述。

细胞凋亡及与线粒体电压依赖性阴离子通道1的联系在阿尔茨海默病中的研究进展

阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)是一种以进行性认知功能下降和行为能力受损为特征的中枢神经系统退行性疾病。病理特征主要表现为β-淀粉样蛋白(Aβ)聚集形成老年斑及微管相关蛋白tau蛋白异常高度磷酸化导致神经原纤维缠结(NFTs),也包括突触细胞丢失、异常神经元变性坏死等[1,2]。细胞凋亡主要是一种由基因调控的细胞发生程序化死亡现象,在生物体内细胞凋亡必不可少。胚胎正常发育过程中,生理性细胞凋亡负责清除局部细胞及受损的异常细胞来维持组织细胞稳态。

线粒体电压依赖性阴离子通道与心血管疾病

电压依赖性阴离子通道(VDAC)是位于线粒体外膜的通道蛋白,是线粒体与细胞质之间转运ATP以及其他代谢产物的主要通道,在线粒体代谢和细胞生长中发挥重要调控作用。近期研究发现,在心肌缺血再灌、糖尿病、心衰、高血压和动脉粥样硬化时,VDAC表达明显增加,引起细胞内钙离子循环紊乱、氧化应激,进而导致细胞凋亡,已成为心血管疾病研究的新热点。本文就VDAC的分子功能,调控及其在心血管疾病中的作用和相关机制进行综述。

电压依赖性阴离子通道1在乳腺癌中的诊疗作用及其机制的生物信息学分析

目的探讨电压依赖性阴离子通道1(VDAC1)在乳腺癌中的诊疗意义及其可能的机制。方法从癌症基因组图谱(TCGA)中获取1197例样本的基因表达信息和临床信息,采用基因表达谱交互分析(GEPIA)、LinkedOmics、基因本体(GO)、京都基因和基因组百科全书(KEGG)等对VDAC1进行综合分析。采用人类蛋白图谱(HPA)数据库获得乳腺癌和正常样本中VDAC1的蛋白表达差异。使用受试者工作特征(ROC)曲线评价VDAC1对乳腺癌的诊断价值。采用Kaplan-Meier方法评估VDAC1对乳腺癌预后的评估价值。结果乳腺癌组织的VDAC1 mRNA及VDAC1蛋白表达水平均显著高于正常组织,差异有统计学意义(P<0.05)。ROC曲线分析发现VDAC1的曲线下面积(AUC)为0.843(P<0.001),说明VDAC1具有良好的诊断价值。将1070例具有有效随访数据的患者根据VDAC1表达水平分为高表达组(535例)与低表达组(535例)。Kaplan-Meier生存分析表明,VDAC1高表达组的总生存期显著低于VDAC1低表达组(P<0.001)。GO和KEGG富集分析表明VDAC1主要参与蛋白水平的代谢过程及细胞周期等。免疫浸润分析发现,VDAC1的表达与CD8^(+)T细胞浸润水平呈正相关(相关系数ρ=0.121,P<0.001),与CD4^(+)T细胞浸润水平呈负相关(ρ=-0.286,P<0.001)。结论VDAC1在乳腺癌中具有较好的诊疗价值,对预后也有较好的预测作用,是乳腺癌潜在的诊疗靶点。

烟草电压依赖阴离子通道NtVDAC1.1的电子克隆及生物信息学分析

为研究电压依赖阴离子通道（VDAC）基因在烟草根系分泌有机酸的作用,进而为了解该基因的功能和应用提供基础,以拟南芥At VDAC1（NM_110994）为搜索序列,应用电子克隆技术得到一条烟草VDAC基因全长c DNA,命名为Nt VDAC1.1。生物信息学分析表明该基因全长为1 018 bp,有着完整的开放阅读框,编码276个氨基酸。进化关系及同源性分析表明,Nt VDAC1.1与其他物种的VDAC有着较高的相似性,其中与茄科植物马铃薯三个膜孔蛋白有着很高的一致性（0.768-0.902）。功能分析显示,Nt VDAC1.1为膜孔蛋白,参与了阴离子的转运、阴离子转运调节和跨膜运输。二级和四级结构分析均表明,Nt VDAC1.1含有α-螺旋和β-折叠。氨基酸位点分析表明,该蛋白具有多种类型的修饰位点,其中的磷酸化位点说明该基因与信号转导有关,对阴离子通道活性具有调节作用。

肺癌患者转录辅助因子过氧化物酶增殖体激活受体γ辅助因子1、电压依赖性阴离子通道1表达及临床意义

目的探讨肺癌患者转录辅助因子过氧化物酶增殖体激活受体γ辅助因子1(PGC1α)、电压依赖性阴离子通道1(VDAC1)表达及临床意义。方法2017年4月至2019年5月在我院就诊的肺癌患者156例(肺癌组),另收集94例肺部良性病患者(对照组),采用免疫组织化学法(SP)检测肺部组织中的PGC1α、VDAC1表达,并分析其与临床病理特征和生存预后的关系。结果肺癌组PGC1α、VDAC1的高表达率高于肺部良性疾病组(P<0.05);PGC1α、VDAC1高表达与TNM分期、淋巴结转移、远处转移呈正相关(P<0.05);生存曲线分析显示所有患者3年生存率为68.59%。PGC1α及VDAC1高表达患者3年生存率均低于低表达患者(P<0.05);肺癌组织中PGC1α表达与VDAC1表达呈正相关(P<0.05)。结论PGC1α和VDAC1在肺癌中高表达,可作为肺癌不良预后的标志物。

埃及伊蚊电压依赖性钠离子通道3′端cDNA的克隆及序列分析

目的扩增埃及伊蚊电压依赖性钠离子通道基因3′末端,并对其核苷酸序列进行分析。方法提取埃及伊蚊雌蚊总RNA,以Trsa为反转录引物反转录成单链cDNA,继而设计阳性与阴性对照,采用巢式聚合酶链反应(PCR)和快速扩增cDNA3′末端(3′RACE)技术,对埃及伊蚊电压依赖性钠离子通道基因3′末端进行PCR扩增、克隆与测序。结果获得钠离子通道基因的3′端核苷酸序列共809bp,包括编码区和非编码区poly(A)尾,编码区共编码208个氨基酸。相似性分析结果显示编码区氨基酸序列与家蝇钠离子通道基因3′端氨基酸序列相似性为65%左右。结论成功获得埃及伊蚊钠离子通道基因3′端,为进一步研究该基因的分子生物学特性奠定了基础。