锰超氧化物歧化酶的催化原理与酶活性调节机制

锰超氧化物歧化酶(MnSOD)催化两分子超氧自由基歧化为分子氧和过氧化氢。超氧自由基被Mn~(3+)SOD氧化成分子氧的反应以扩散的方式进行。超氧自由基被Mn~(2+)SOD还原为过氧化氢的反应以快循环和慢循环两条途径平行进行。在慢循环途径中,Mn~(2+)SOD与超氧自由基形成产物抑制复合物,然后该复合物被质子化而缓慢释放出过氧化氢。在快循环途径中,超氧自由基直接被Mn~(2+)SOD转化为产物过氧化氢,快速循环有利于酶的复活与周转。本文提出温度是调节锰超氧化物歧化酶进入慢速或者快速循环催化途径的关键因素。随着在生理温度范围内的温度升高,慢速循环成为整个催化反应的主流,因而生理范围内的温度升高反而抑制该酶的活性。锰超氧化物歧化酶的双相酶促动力学特性可以用该酶保守活性中心的温度依赖性配位模型进行合理化解释。当温度降低时,1个水分子(或者OH~-)接近Mn、甚至与Mn形成配位键,从而干扰超氧自由基与Mn形成配位键而避免形成产物抑制。因此在低温下该酶促反应主要在快循环通路中进行。最后阐述了几种化学修饰模式对该酶的调节,说明锰超氧化物歧化酶受到多种形式的快速调节(变构调节与化学修饰)。这些快速调节直接改变酶的活化状态,进而调节细胞中超氧自由基和过氧化氢的平衡与流量,为揭示锰超氧化物歧化酶和超氧自由基的生理作用提供新理论。

带前导肽的人锰超氧化物歧化酶抗顺铂诱导的肾损伤效应

目的 探讨前导肽的融合对人锰超氧化物歧化酶(SOD2)结构以及抗顺铂(DDP)诱导的肾损伤效应。方法 通过结构预测和SOD比活力测定分析线粒体靶向序列(MTS)对SOD2构效的影响;建立昆明(KM)小鼠DDP损伤模型,以阿米福汀(AMFT)为阳性对照,测定小鼠肾功能、肾脏指数、肾脏抗氧化能力,同时观察肾脏表观及病理变化,以评估MTS-SOD2抗DDP诱导的肾损伤效应。结果 MTS前导肽对SOD2的二三级结构有一定影响,但也使MTS-SOD2蛋白的比活力提高。预给予中剂量MTS-SOD2(0.84 mg/kg)可以使损伤鼠肾脏丙二醛(MDA)水平显著降低,SOD活力和总抗氧化能力(T-AOC)显著增加,进而减少肾脏病理损伤,维持肾功能,整体效果与200 mg/kg AMFT相当甚至优于后者。结论 MTS前导肽既增强了SOD2的活性,又使其因具有跨膜功能而发挥优异的抗DDP诱导的肾损伤效应。

冠心病患者血清同型半胱氨酸对血脂和锰超氧化物歧化酶的影响

目的 探讨冠心病患者血清同型半胱氨酸（Hcy）水平与血脂水平和锰超氧化物歧化酶（Mn-SOD）活性的关系.方法 选取2014年3月～10月期间入住西安市中心医院的82例冠心病患者作为研究对象,应用酶法测定血清Hcy水平,应用终点法测定血清胆固醇（TC）、三酰甘油（TG）、高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）和低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）水平,应用免疫比浊法测定血清载脂蛋白AⅠ （ApoAⅠ）和载脂蛋白B（ApoB）水平,应用比色法测定血清Mn-SOD活性,将Hcy水平与血脂水平和Mn-SOD活性进行Pearson相关分析.结果 冠心病组血清Hcy水平高于对照组,差异具有统计学意义（t=3.65,P＜0.05）.冠心病组血清Hcy水平与TC,TG,HDL-C和LDL-C水平无明显相关性;冠心病组血清Hcy水平与ApoA Ⅰ和ApoB水平呈负相关（r=-0.276,P＜0.05;r=-0.239,P＜0.05）.冠心病组血清Hcy水平与Mn-SOD活性呈负相关（r=-0.218,P＜0.05）.结论 高Hcy是冠心病的危险因素之一.高Hcy可能通过影响ApoA Ⅰ和ApoB参与脂质的代谢和动脉粥样硬化的形成,进而促进冠心病的发生发展.高Hcy可能通过抑制Mn-SOD的活性而削弱机体抗氧化的能力,造成血管内皮细胞过氧化损伤.

锰超氧化物歧化酶基因变异与血脂和同型半胱氨酸水平的关系研究

目的探讨锰超氧化物歧化酶（Mn-SOD）9 Ala／Val基因多态性与血脂和同型半胱氨酸（HCY）水平的关系。方法应用测序法检测137例冠心病患者和85例对照组的 Mn-SOD 9 Ala／Val基因多态性的基因型，应用比色法检测血清总超氧化物歧化酶（T-SOD）和 Mn-SOD活性，应用终点法测定血清胆固醇（TC）、三酰甘油（TG）、高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）和低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）水平，应用酶法测定血清 HCY水平。结果冠心病组的Mn-SOD 9 VV基因型和V等位基因频率显著高于对照组。冠心病组的T-SOD和 Mn-SOD活性显著低于对照组。Mn-SOD 9 VV基因型的 T-SOD和 Mn-SOD活性显著低于 Mn-SOD 9 AA基因型。Mn-SOD 9 VV基因型的血清 TC，TG，LDL-C和 HCY水平显著高于 Mn-SOD 9 AA基因型，HDL-C水平显著低于Mn-SOD 9 AA基因型。Mn-SOD活性与血清TC，TG，LDL-C和 HCY水平呈负相关，与血清 HDL-C水平呈正相关。结论冠心病患者机体的抗氧化能力降低。Mn-SOD 9 Ala／Val基因多态性通过影响 Mn-SOD活性进而导致血脂代谢紊乱，促进冠心病的发生发展。HCY通过自身氧化和抑制 Mn-SOD活性，致使体内氧化物质增多，增加冠心病的发病风险。

人锰超氧化物歧化酶(hMn-SOD)的研究进展

人锰超氧化物歧化酶（ｈＭｎ－ＳＯＤ）是线粒体基质酶，其基因是诱导表达的。作为细胞内氧自由基的清除剂，具有抗衰老、提高细胞对氧应激反应的耐受性及抑制肿瘤发生等方面的作用。文章从ｈＭｎ－ＳＯＤ的结构、理化性质、分子生物学研究、与衰老、肿瘤的相关性及其临床应用等方面对其进行近期研究成果和未来发展趋势进行了综述。

重组人锰超氧化物歧化酶工程菌高效表达培养工艺的研究

目的 确定重组人锰超氧化物歧化酶 (rhMn SOD)工程菌高效表达的最适培养工艺条件。方法 通过摇瓶培养研究了包括接种量、诱导时机、Mn2 + 浓度、诱导后培养时间、发酵过程中 pH变化以及初始 pH值对发酵的影响。 结果 该工程菌的最佳接种量为 3%,最佳诱导时机为接种后 3h ,确定Mn2 + 浓度为 6 0 0 0 μmol·L-1,诱导后培养 5h ,在培养过程中当pH为6 .83时外源蛋白可获得高效表达 ,初始 pH确定为 8.0。 结论 :诱导和培养基的 pH是影响工程菌发酵的主要因素 ,尤其是Mn2 + 的加入表达有活性的rhMn SOD是必需的。

盐生杜氏藻锰超氧化物歧化酶(MnSOD)在大肠杆菌中的功能鉴定

将极端耐盐的盐生杜氏藻(Dunaliella salina)的锰超氧化物歧化酶(DsMnSOD)基因克隆到表达载体pET32a中,并转入SOD缺陷型大肠杆菌菌株K12(SOD-)中,诱导重组蛋白表达,在耐盐、抗辐射和抗寒方面对其功能进行验证.结果显示,导入外源DsMnSOD基因的工程菌,在有氧条件下受到各种胁迫时,生长状况明显优于原菌,其耐受NaCl浓度从8%提高到10%,耐受紫外线(295 nm,83μW/cm2)照射时间从45 s提高到65 s,4℃培养的存活率从10.7%提高19.0%,且SOD的酶活表达依赖于Mn2+的存在.

条斑紫菜锰超氧化物歧化酶基因克隆与序列分析

为研究紫菜抗逆抗病的分子机制,以本实验室建立的条斑紫菜表达序列标签（EST）和全长cDNA富集文库,结合PCR技术,克隆了条斑紫菜编码锰超氧化物歧化酶（Mn-SOD）的cDNA及基因组DNA全长序列,并进行了序列特性相关分析.研究结果表明：该基因cDNA序列全长为958个核苷酸,包含一个完整Mn-SOD基因的ORF,编码224个氨基酸和终止密码子;该基因在基因组中序列长度为1416bp,包含4个外显子和3个内含子,这既不同于高等植物的6个外显子和5个内含子,也不同于人的5个外显子和4个内含子;该基因编码区密码子的平均GC含量为60.9%,第三位密码子的GC含量高达84.9%;序列中包含4个与Mn^2＋的结合位点及一个保守的金属结合结构域,预测分子量为24469.09Da,等电点为5.99;条斑紫菜Mn-SOD与人的相关蛋白具有类似的空间结构,都有6个跨膜α螺旋结构域;由cDNA序列推导的氨基酸序列与莱茵衣藻相似性为57.7%,系统发生分析表明条斑紫菜Mn-SOD与绿藻莱茵衣藻和硅藻海链藻的亲缘关系较近.这是该基因在红藻门中的首次报道.

锰超氧化物歧化酶模拟物的研究进展

超氧化物歧化酶 (SOD)因能催化超氧离子 (O·2 )的歧化反应 ,而起到抗炎、抗衰老等作用。近年来 ,小分子化合物作为超氧化物歧化酶的模拟物越来越受到人们的重视。本文对锰超氧化物歧化酶 (MnSOD)的活性部位及其模拟物的研究进展进行综述。

银杏叶提取物治疗迟发性运动障碍与血浆锰超氧化物歧化酶的关系研究

目的探讨银杏叶提取物(ginkgo biloba extract,EGb-761)是否可以通过提高血浆锰超氧化物歧化酶(manganese superoxide dismutase,MnSOD)活性来改善迟发性运动障碍(tardive dyskinesia,TD)症状。方法共纳入384例精神分裂症患者(157例TD患者,227例非TD患者)和280名正常对照,比较三组外周血浆MnSOD水平。对157例TD患者进行随机双盲安慰剂对照研究,EGb-761治疗组患者(n=78)每天服用240 mg EGb-761,安慰剂组(n=79)采用相同外观的空白胶囊,共治疗12周,在基线、治疗6周后和治疗12周后评估异常不自主运动量表(abnormal involuntary movement scale,AIMS)、阳性与阴性症状量表(positive and negative syndrome scale,PANSS),并在基线和治疗12周后测定血浆MnSOD活性。结果基线期TD组MnSOD血浆活性低于非TD组(P<0.05),且均低于正常对照组(P<0.01)。TD患者治疗前后AIMS总分组间效应(F=4.00,P=0.05)、时间效应(F=32.17,P<0.01)以及组间与时间交互效应(F=39.04,P<0.01)有统计学意义,治疗6周后和12周后EGb-761治疗组AIMS总分低于安慰剂组(均P<0.01)。治疗前后MnSOD活性时间效应(F=23.04,P<0.01)以及组间与时间交互效应(F=6.41,P=0.02)有统计学意义。另外,EGb-761治疗组的基线期MnSOD水平与治疗期间AIMS总分减分值相关(r=0.27,P=0.02)。结论EGb-761治疗能改善TD症状、提高MnSOD活性。

锰超氧化物歧化酶模拟化合物通过Fas途径诱导白血病K562细胞凋亡

目的:探讨锰超氧化物歧化酶模拟化合物(mi mics of manganese superoxide dismutase,MnSODm)对人白血病K562细胞的凋亡诱导效应及作用机制。方法:应用MTT比色法、An-nexin V/PI双标记和细胞形态学法观察细胞凋亡;流式细胞术(FCM)测定Fas蛋白表达水平;RT-PCR检测Caspase-3mRNA的表达水平,比色法测定Caspase-3活性变化。结果:MnSODm作用后K562细胞的增殖受到抑制,Annexin V/PI染色显示凋亡细胞明显增多,透射电镜观察呈现典型的凋亡形态改变。同时,Fas蛋白表达水平显著增高,Caspase-3mRNA表达水平明显升高,活性显著增强。结论:MnSODm可能通过Fas途径诱导白血病K562细胞凋亡。

锰超氧化物歧化酶模拟物对四氯化碳致小鼠急性肝损伤的保护作用

目的:研究锰超氧化物歧化酶模拟化合物(Mn SODm)对四氯化碳(CCl_4)致小鼠急性肝损伤的保护作用,并初步探讨其作用机制。方法:将60只小鼠随机分为正常组、模型组、联苯双酯组(50 mg/kg)及Mn SODm低、中、高(10、20、40 mg/kg)剂量组。用CCl4建立小鼠急性肝损伤模型,检测小鼠血清与肝组织中谷丙转氨酶(ALT)与谷草转氨酶(AST)活力;并用苏木素-伊红(HE)染色处理肝脏组织切片,显微观察病理学改变;用试剂盒检测肝脏中超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性及谷胱甘肽过氧化物酶(GSH)含量; ELISA法检测小鼠肝脏中白介素-1β(IL-1β)、干扰素-γ(IFN-γ)水平。结果:在CCl_4诱导的小鼠肝急性损伤模型中,MnSODm能显著降低血清与肝组织中ALT、AST活力(P <0. 05或P <0. 01),明显改善肝脏病理组织状况; Mn SODm能显著降低小鼠肝组织中CAT活力和IL-1β、IFN-γ水平(P <0. 05或P <0. 01),同时显著增加SOD活力和GSH含量(P <0. 05或P <0. 01)。结论:MnSODm对CCl_4致小鼠急性肝损伤有明显的保护作用,其作用机制可能与其对抗和清除自由基、抑制炎症反应有关。

环氧合酶-2-1195G/A和锰超氧化物歧化酶9Ala/Val基因多态性与高脂饮食的交互作用及其与溃疡性结肠炎的关系

目的探讨环氧合酶-2-1195G/A（COX-2-1195G/A）和锰超氧化物歧化酶9Ala/Val（Mn SOD9Ala/Val）基因多态性与高脂饮食的交互作用及其与溃疡性结肠炎（UC）的关系。方法采用病例-对照研究的方法,以750例UC患者及750例健康对照者的外周血白细胞为样本,采用聚合酶链反应（PCR）技术分析COX-2-1195G/A和Mn SOD9Ala/Val基因多态性。结果 UC组和对照组COX-2-1195G/A（A/A）基因型的分布频率分别为49.07%和21.20%,Mn SOD9Ala/Val（V/V）基因型的分布频率分别为50.13%和22.40%,差异均有统计学意义（P均〈0.01）。COX-2-1195G/A（A/A）基因型（OR=3.5808,95%CI=1.8062-5.3478）和Mn SOD9Ala/Val（V/V）基因型（OR=3.4828,95%CI=1.9137-5.5496）者患UC的风险均显著增加。基因突变的协同分析结果显示,COX-2-1195G/A（A/A）/Mn SOD9Ala/Val（V/V）基因型者在UC组和对照组中的分布频率分别为40.67%和8.40%,差异有统计学意义（P〈0.01）,COX-2-1195G/A（A/A）/Mn SOD9Ala/Val（V/V）基因型者患UC的风险显著增加（OR=7.5655,95%CI=4.1849-11.2037）。UC组高脂饮食率显著高于对照组（49.73%比20.13%,P〈0.01）,高脂饮食与COX-2-1195G/A（A/A）（γ=11.81821）和Mn SOD9Ala/Val（V/V）（γ=9.0107）基因型均有交互作用。结论 COX-2-1195G/A（A/A）和MnSOD9Ala/Val（V/V）基因型及高脂饮食是UC的易患因素,基因多态性与高脂饮食的交互作用增加了UC的发病风险。

冠心病患者血清脂蛋白相关磷脂酶A2水平与锰超氧化物歧化酶9 Ala/Val基因多态性关系探讨

目的探讨锰超氧化物歧化酶(Mn-SOD)基因多态性与脂蛋白磷脂酶A2(Lp-PLA2)联合检测在冠心病(CHD)早期诊断中的临床价值。方法选取冠心病患者组92例与健康对照组78例,分别检测各组血清中Lp-PLA2活性,Mn-SOD活性以及Mn-SOD基因多态性,分析血清Mn-SOD,Lp-PLA2及Mn-SOD基因多态性与CHD的相关性。测定项目所用方法:Mn-SOD采用比色法,Lp-PLA2采用连续监测法,应用测序法检测Mn-SOD 9 Ala/Val基因多态性的基因型。结果CHD组Mn-SOD 9 VV基因型患者血清Lp-PLA2活性显著高于AV+AA基因型患者,差异具有统计学意义(P<0.01);VV基因型患者血清Mn-SOD活性显著低于AV+AA基因型患者,差异具有统计学意义(P<0.01)。结论联合检测Mn-SOD 9 Ala/Val基因多态性和血清Lp-PLA2活性,可作为CHD早期诊断、预测的重要依据。

重组锰超氧化物歧化酶工程菌摇瓶发酵条件的优化

通过单因素试验对重组锰超氧化物歧化酶(Recombinant Manganese Superoxide Dismutase,rMn-SOD)工程菌的摇瓶发酵的培养基(碳源、氮源、无机盐)和培养条件(接种量、乳糖浓度、时间、温度、摇床转速、pH值等)进行了初步优化.结果表明,工程菌发酵的优化培养基组分(质量分数)为:1.5%蛋白胨、1.5%酵母提取物、1.0%NaCl、0.4%KH2PO4、0.8%K2HPO4、1.5%(体积分数)甘油、0.2%NH4Cl和5 mmol/L MnCl2.乳糖诱导表达的优化条件为:以5%接种量培养5 h后,加入质量分数为0.25%的乳糖进行诱导表达6 h.当发酵温度为37℃、摇床转速为180 r/min、培养基的初始pH值为7.0时,表达的rMn-SOD的酶活力高.在优化条件下,工程菌的SOD活性达1 969.9 U/mL,比活力达1 081.8 U/mg.

诱导剂对重组人锰超氧化物歧化酶表达的影响

用异丙基 -β-D-硫代半乳糖苷 (IPTG)、乳糖、巯基乙醇对重组人锰超氧化物歧化酶(rh Mn-SOD)工程菌进行诱导 ,结果表明 3种物质都可以诱导 rh Mn-SOD外源蛋白的表述。通过酶活力、比活测定及电泳的结果显示 ,以乳糖作为诱导剂的表达效果明显好于 IPTG和巯基乙醇 ,进一步的实验结果表明乳糖诱导的最佳浓度为 80

锰超氧化物歧化酶模型化合物的合成、表征及活性检测

研究近年来报道的有关锰超氧化物歧化酶及其活性部位的结构 ,以苹果酸、酒石酸与碳酸锰作用合成了两种超氧化物歧化酶的模型化合物 ,进行了红外、紫外谱图的表征 ,利用邻苯三酚自氧化法检测了它们的生物活性 .

锰超氧化物歧化酶基因多态性与2型糖尿病的相关性

目的探讨上海汉族人群中锰超氧化物歧化酶（Mn SOD）基因多态性位点rs4880（V16A）与2型糖尿病的关系。方法已经确诊的1 234例2型糖尿病患者作为病例组,选取1 272例正常健康个体作为对照组。收集研究对象血液标本5 ml,提取全基因组DNA。应用Taqman基因分型技术进行多态性检测。结果 Mn SOD基因rs4880位点基因型及等位基因频率分布在病例组和对照组中比较均有统计学差异〔基因型：P=0.009 1;等位基因：P=0.006 8,OR=1.26（1.07~1.49）〕。结论 Mn SOD基因rs4880单核苷酸多态性可能与上海汉族人群2型糖尿病的发生具有相关性。

重组人锰超氧化物歧化酶高密度发酵培养条件研究

目的:研究发酵罐中采用乳糖诱导高效表达重组人锰超氧化物歧化酶(rhMn-SOD)的条件。方法:通过摇瓶和发酵罐培养研究了培养基、乳糖浓度、诱导时机、表达时间、溶氧条件、补料碳源种类对rhMn-SOD表达的影响。结果:乳糖诱导浓度为0.25%,溶氧浓度为40%～60%,用葡萄糖作为补料碳源进行高密度发酵,菌体密度A600达到28.98,菌体湿重达到60g/L,Mn-SOD活性达到18222.22U/g,比活为1057.5U/mg,实现了rhMn-SOD的高效表达。结论:对培养基配方和发酵条件进行了优化,为rhMn-SOD大规模生产奠定了基础。

大豆锰超氧化物歧化酶基因在乳酸乳球菌中的分泌表达

为使大豆锰超氧化物歧化酶(Mn superoxide dismutase,Mn SOD)在乳酸乳球菌中高效表达,将克隆的Mn SOD基因开放阅读框序列分别重组到质粒p NZ8149和经改造的质粒p NZS上,表达载体p NZ-SOD和分泌表达载体p NZS-SOD,将两者分别以电穿孔法转化乳酸乳球菌L.lactis NZ3900,经Elliker琼脂板筛选、聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)、酶切鉴定正确后,获得的两重组菌株加入Nisin进行诱导表达,对L.lactis NZ3900/p NZ-SOD和L.lactis NZ3900/p NZS-SOD的表达产物进行十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis,SDS-PAGE)和酶活性对比分析。结果显示:L.lactis NZ3900/p NZS-SOD菌株表达SOD总活性约是L.lactis NZ3900/p NZ-SOD菌株的1.6倍,是L.lactis NZ3900/p NZ8149的13.5倍,且可将表达的约2/3的SOD分泌到胞外,表明经改造的乳酸菌分泌表达系统L.lactis NZ3900/p NZS能够分泌表达SOD,并增强SOD的表达。