ATP合成酶F1β亚基在肿瘤中的研究进展及作用机制

ATP合成酶F1β亚基(ATP5B)基因编码合成线粒体ATP合成酶F1单位上的β亚基,通过电子传递产生的质子梯度催化ADP合成ATP。ATP5B在乳腺癌、胃癌、肺癌和肝癌等多种恶性肿瘤中异常表达,与患者的预后密切相关。既往研究认为,ATP5B仅在线粒体内膜上表达,但有研究表明,ATP5B也可以在细胞膜上异位表达,并在肿瘤发生、发展中发挥关键作用,可能作为预后的生物标志物和治疗靶点,因此,探讨ATP5B在肿瘤中的作用机制有重要意义。本文就ATP5B在肿瘤发生发展中的研究进展及作用机制进行综述。

自然衰老棉花种子的生理变化及ATP合成酶亚基m RNA的完整性

【目的】种子衰老是一个复杂的生物学过程,以自然衰老的棉花种子为材料,研究种子自然储藏后的生理生化变化及种胚ATP合成酶亚基mRNA的完整性,为进一步揭示种子衰老机理提供依据。【方法】以自然储存3年、5年和新收获的新陆早74号棉花种子为试验材料(以新收获的棉种为对照(CK));分别采用纸间萌发试验、低温恒温干燥法和TTC染色法测定棉花种子的萌发率、吸水力和种子生活力;利用酸碱滴定法测定棉花种子的酸价和呼吸速率,采用植物ATP合成酶酶联免疫分析试剂盒测定种胚ATP合成酶活性,并利用反转录阻断-双引物扩增法分析棉花种胚ATP合成酶α、β、γ、ε和δ亚基mRNA的完整性。【结果】自然储藏会导致种子活力显著降低。与对照相比,自然储存3年和5年后,棉种萌发率由98.7%分别显著降低至84.0%和58.0%(P<0.05);种子吸胀初期(4 h内)吸水力分别比对照显著降低了11.0%和26.9%(P<0.05);TTC染色法检测结果显示种子生活力明显下降,其中,储藏5年的种子仅有胚根部位有少量着色,而子叶等器官未被染色;储藏3年和5年的种子酸价分别较对照显著升高了28.4%和40.0%,表明种子内脂肪类物质发生严重水解;吸胀期间种子呼吸速率和ATP合成酶活性表现出增加趋势(P<0.05),但增幅均显著下降;其中,吸胀24 h后呼吸速率增幅分别较对照降低了33.3%和49.2%,吸胀12 h后ATP合成酶活性增幅则分别较对照降低了17.9%和73.4%;反转录阻断-双引物扩增法分析结果显示,ATP合成酶的α亚基、β亚基、γ亚基和δ亚基mRNA的R值均显著低于对照,而ε亚基mRNA的R值则显著高于对照(P<0.05),说明这5种亚基的mRNA在自然储藏过程中出现不同程度的降解。【结论】延长贮藏时间,将导致棉花种子活力下降;种胚中ATP合成酶亚基mRNA完整性丧失,导致ATP合成酶亚基受损,ATP合成酶活性下降,进而造成ATP合成减少,影响种子萌发能力。这可能是棉花种子衰老的重要原因之一。

ATP合成下降在β细胞胰岛素分泌障碍中的作用

胰岛β细胞胰岛素分泌过程是受多种因素协调精确控制的,ATP合成酶在这一调控网络中起着重要作用。高糖、高脂及炎症细胞因子,通过不同的信号通路,引起线粒体膜电位改变及/或ATP合成酶核心亚基表达下降,导致ATP合成速率下降,是β胰岛素分泌障碍发生的共同核心环节,在2型糖尿病病理生理过程中起了关键性作用。糖尿病动物胰岛β细胞内的ATP含量较正常β细胞明显降低,而上调2型糖尿病患者胰岛细胞ATP合成酶β亚基表达能提高ATP合成速率,增加细胞ATP含量并逆转损伤的胰岛素分泌功能。目前的研究提示,亮氨酸、肠抑素(enterostatin)及过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPAR-γ)能通过调控ATP合成酶β亚基表达或活性提高细胞ATP合成速率,这为改善β细胞功能障碍提供了新的思路和信息。

水稻叶绿体 ATP合成酶基因转录丰度受赤霉素诱导调节

采用 m RNA差异显示技术分离和鉴定了水稻受赤霉素诱导的差异表达基因。经 5 0个引物组合差异显示 ,获得 2 1个诱导表达差异的 c DNA片段。经反向 Northern初步筛选对其中 5个阳性片段进行克隆及序列分析。其序列经国际联网BLAST查询表明编号为 GA2 1C的为水稻叶绿体 ATP合成酶基因片段。Southern杂交结果证实此基因为单拷贝。Northern杂交结果显示确受赤霉素诱导表达且在诱导 16 h后达到高峰 。

抗人F1-F0 ATP合成酶beta亚基单抗的制备及其抗肿瘤活性研究

目的:制备鼠抗人F1-F0ATP合成酶beta亚基(hATP5B)单抗,并对其特异性和抗肿瘤活性进行研究。方法:以原核表达人hATP5B免疫BALB/c小鼠,通过杂交瘤技术,筛选分泌抗hATP5B单抗的杂交瘤细胞株。采用Protein A亲和层析法纯化抗体腹水,SDS-PAGE检测纯化产物纯度。利用Western blot、细胞免疫荧光对其特异性进行鉴定,并通过抑制乳腺癌细胞MCF-7及其耐药株MCF-7/Adr表面ATP生成,细胞毒性实验进行抗肿瘤活性研究。结果:获得一株稳定表达抗hATP5B单抗的杂交瘤细胞株Mab3B8,Western blot和细胞免疫荧光结果表明,该抗体与乳腺癌MCF-7及其耐药细胞MCF-7/Adr细胞天然抗原结合;可明显抑制MCF-7及其耐药株MCF-7/Adr细胞膜表面ATP合成;与化疗药物多柔比星(曾用名:阿霉素)联合作用,可降低化疗药物多柔比星对肿瘤细胞的IC50。结论:成功建立了一株可特异性识别天然hATP5B的单抗,有阻断肿瘤细胞膜表面ATP合成活性并可明显增强MCF-7及其耐药株MCF-7/Adr细胞对多柔比星敏感性的作用。此项研究对膜表达F1-F0ATP合成酶功能探讨及肿瘤治疗研究都具有重要意义。

ADK基因在酿酒酵母中的表达和ATP合成研究

采用基因工程技术 ,将催化ATP合成的酶—ADK的基因克隆进表达载体YEpN181P2获得重组质粒YEpN ADK ,转化酿酒酵母GRF18后 ,ADK基因获得表达 .用重组菌株GRF18(YEpN ADK)发酵合成ATP其产率比对照菌株GRF18提高 75% .

茶籽象ATP合成酶基因在不同海拔选择压力下的遗传分化及结构变异

【目的】基于不同地区茶籽象线粒体ATP合成酶基因遗传分化及结构变异,研究环境压力尤其是海拔对茶籽象不同地理种群遗传多样性及系统发育关系的影响,探讨ATP合成酶基因在适应环境压力中碱基及氨基酸序列结构变化规律,为茶籽象防控提供理论依据。【方法】采集不同地理海拔油茶产区的茶籽象种群,设计ATP合成酶基因特异性引物,PCR扩增获取ATP基因,基于ATP基因应用相关分析软件分析碱基序列遗传多样性及系统发育关系,分析氨基酸序列结构差异及氨基酸使用频率。【结果】获得32个单倍型(NCBI: MH560360—MH560391),其中存在5个共享单倍型,包含个体数2~36不等;茶籽象各地理种群遗传多样性分化无明显规律(核酸多样性π为0.000 86 ~ 0.048 03),茶籽象种群扩张不明显(Tajima’s D < 0,P > 0.05;Fu’s Fs > 0);依据地理海拔,茶籽象种群可显著聚为低海拔和高海拔2个分支,2个分支间受到显著的环境正选择(选择系数:高海拔ω=1.65,低海拔ω=2.26,LRTP<0.001),分化明显( F st =0.374,P < 0.001);低海拔分支 ATP[STBX]8[STBZ]编码解氨基酸序列(36个保守位点)较高海拔分支(27个保守位点)更为保守,且高海拔分支酸性氨基酸使用率较高,这可能与昆虫为适应高海拔而增加蛋白稳定性、提高氧结合效率以及氧化呼吸效率有关。【结论】茶籽象种群ATP合成酶基因分化程度不高,但存在对海拔明显的适应性进化。

水稻线粒体ATP合成酶小亚基基因的鉴定及解析

本研究把碳酸盐 (NaHCO3、Na2 CO3)对植物造成的逆境称为“碳酸盐逆境” (Carbonatestress)。从水稻根cDNA文库中筛选出一些与碳酸盐逆境相关的基因 ,水稻线粒体ATP合成酶 6kDa亚基基因 (简称 :RMtATP6基因 )为其中之一。该基因编码的氨基酸序列与Jansch等人 (1996 )从马铃薯(Solanumtuberosum )线粒体中纯化的线粒体ATP合成酶 6kDa亚基氨基酸序列 (F1F0 ATP合成酶的F0部分 )具有同源性 ,但是这个小蛋白的功能尚不清楚 ,其基因也没有被鉴定。本研究克隆了这个基因(Accessionnumber :AB0 5 5 0 76 ) ,并解析了在碳酸盐逆境胁迫下它的表达特性。RMtATP6基因编码的蛋白预测分子量为 6 5 78kDa ,预测的细胞内存在位置为线粒体膜间间隙 ,结果预示了RMtATP6基因编码的蛋白为水稻线粒体ATP合成酶 6kDa亚基基因。Southern杂交结果表明RMtATP6基因是水稻核基因组中的一个单拷贝基因。通过对RMtATP6基因在植物中的表达特性及在碳酸盐逆境下在酵母中的功能解析 ,表明了该基因与碳酸盐逆境有关。

转动分子马达:ATP合成酶

生物分子马达处在生命与纳米两学科的交叉点上,注定会成为21世纪基础研究的主角之一。ATP合成酶是最精妙的生物分子马达之一,有关它的研究尽管经历了60多年,但突破性进展出现在最近10年,部分原因是单分子技术的发展,更要归功于物理学家、生化学家及计算学家等的联合交叉研究。本文回顾了ATP合成酶研究的历程,展示了主要成果,也提出了面临的问题。

小鼠2-细胞胚胎ATP合成酶6基因特异表达分析及鉴定

合子基因组活化是小鼠胚胎早期发育由细胞质调控向核调控转变的关键 .小鼠合子基因组活化发生在 2 细胞胚胎阶段 ,通过对 2 细胞胚胎阶段特异性表达基因的分析 ,可以从分子水平上揭示早期小鼠胚胎的发育机理 .用DD RTPCR技术 ,从单个小鼠 2 细胞胚胎与成熟卵母细胞 (MII细胞 )中分离了 2个差异片段 ,片段 2同小鼠睾丸中表达的一个未知片段具有高度同源性 .经过cDNA文库构建、筛选 ,分离到其全长cDNA .序列分析结果表明 ,该基因为小鼠ATP合成酶亚单位 6基因 .ATP合成酶亚单位 6基因由线粒体DNA编码 ,与细胞内ATP的合成相关 .小鼠 2 细胞胚胎特异表达的ATP合成酶亚单位

七氟醚在亚麻醉浓度下对新生大鼠脑皮质凋亡和磷酸化JNK1/2、ATP合成酶β亚基表达的影响

目的研究七氟醚在亚麻醉浓度(1.8%,相当于0.5 MAC)下对新生大鼠脑皮质凋亡和磷酸化JNK(c-Jun氨基末端激酶)1/2、ATP合成酶β亚基表达的影响。方法新生7 d SD大鼠6窝,每窝取10只,共60只,随机平均分配至七氟醚组和对照组。七氟醚组新生鼠吸入1.8%七氟醚4 h,对照组新生鼠暴露于空气4 h。在吸入七氟醚或空气结束时每窝每组各取1只幼鼠心脏穿刺抽血检测血糖和血气变化(n=6)。在麻醉恢复后2h和3 d,每窝每组各取1只幼鼠取新鲜脑皮质(n=6),Western blot检测各组磷酸化JNK1/2、ATP合成酶β亚基和Caspase-3的表达。结果 1.8%七氟醚麻醉4 h对幼鼠呼吸抑制轻微,血糖、血气分析结果与对照组比较差异均无统计学意义(P>0.05)。恢复2 h后,七氟醚组Caspase-3表达较对照组上升419.9%(P<0.05),ATP合成酶β亚基较对照组下降39.6%(P<0.01);3 d后,七氟醚组与对照组Caspase-3和ATP合成酶β亚基的表达比较差异无统计学意义(P>0.05)。七氟醚麻醉对磷酸化JNK1和JNK2的表达无明显影响。结论亚麻醉浓度七氟醚麻醉可增加新生7 d幼鼠脑皮层神经元凋亡,ATP合成酶β亚基表达下降可能是其诱导凋亡的机制之一。

ATP合成酶β亚单位在PCOS伴2型糖尿病大鼠胰岛中的表达

目的研究ATP合成酶β亚单位在多囊卵巢综合征(PCOS)伴2型糖尿病的大鼠胰岛中的表达情况,初步探讨ATP合成酶β亚单位在PCOS发展为2型糖尿病中的作用。方法 30只雌性SD大鼠平均分为3组:PCOS组、PCOS伴2-DM组和对照组。采用硫酸普拉睾酮钠诱导PCOS模型(PCOS组,10只),硫酸普拉睾酮钠联合高脂高糖+链脲左菌素(STZ)诱导2型糖尿病大鼠模型(PCOS伴2-DM组,10只)。HE染色光镜下观察PCOS大鼠卵巢的病理结构改变,用酶联免疫吸附法测定血清睾酮(T)、雌二醇(E2)及空腹血糖(FBG)、空腹胰岛素(FINS)含量。采用免疫组织化学法检测PCOS组、PCOS伴2型糖尿病组及空白对照组胰腺胰岛中ATP合酶β亚单位的表达。结果与对照组相比,PCOS伴2-DM组及PCOS组卵巢均呈多囊样改变;与对照组相比,PCOS伴2-DM组和PCOS组大鼠FINS虽显著降低(P<0.05),但HOMA-IR指数均显著增高(P<0.05),PCOS伴2-DM组大鼠空腹血糖均≥16.7mmol/L;PCOS组及PCOS伴2-DM组大鼠血清T与E2水平显著高于对照组(P<0.05),而PCOS组及PCOS伴2-DM组之间无显著差异(P>0.05);PCOS伴2-DM组的胰岛面积显著小于对照组及PCOS组(P<0.05);PCOS伴2-DM组ATP合酶β亚单位的表达强度显著低于对照组及PCOS组(P<0.05),PCOS组与对照组相比胰岛中ATP合酶β亚单位的表达亦显著降低(P<0.05)。结论硫酸普拉睾酮钠联合高脂高糖饮食+小剂量STZ能有效诱导PCOS伴2型糖尿病大鼠模型;PCOS及PCOS伴2型糖尿病患者胰岛中ATP合成酶β亚单位表达异常,可能是导致2型糖尿病发生的原因之一。

中国水仙叶绿体ATP合成酶基因NtATPF的克隆与序列分析

以多效唑诱导中国水仙的抑制差减杂交文库（SSH）获得的cDNA片段为基础,采用RACE及RT-PCR技术,分离克隆到1个ATP合成酶CF0B亚基基因NtATPF。此基因包含有1个555bp完整阅读框架（ORF）,编码184个氨基酸,具有1个跨膜区域（27~49）,分子量为20.809 5kD,理论等电点为5.69。聚类分析表明：其氨基酸序列与葱的叶绿体ATP合成酶CF0B亚基蛋白氨基酸序列亲缘关系最近。

ATP合成酶的结合变化机制和旋转催化──1997年诺贝尔化学奖的部分工作介绍

保罗博耶（Ｐ．Ｄ．Ｂｏｙｅｒ）教授为阐明ＡＴＰ酶作用机制所提出的结合变化机制有两个基本要点：一是ＡＴＰ合成所需要的能量原则上是用于促进酶上紧密结合的ＡＴＰ的释放和无机磷、ＡＤＰ的结合；二是在净ＡＴＰ形成过程中，酶上的各催化部位是高度协同地顺序起作用的．γ亚基在Ｆ１ＡＴＰ酶中的旋转运动使三个催化部位构象不对称是实现结合变化的基础．高分辨率牛心线粒体Ｆ１ＡＴＰ酶的晶体结构发表以后。

原子力显微镜在ATP合成酶超分子结构及功能表征中的应用

首先介绍了原子力显微镜(AFM)在ATP合成酶表面超精细结构表征中的应用,AFM同其它生化技术相结合研究ATP合成酶结构细节的相关工作,在ATP合成酶超分子表面的粘弹性、电荷分布、磁畴分布、分子间相互作用等物理属性研究中的试验进展;总结了AFM在ATP合成酶分子功能研究和单分子操纵中的应用情况;最后,综合上述试验进展现状,对仪器的机械改进和理论发展及在蛋白分子研究中的应用前景进行了讨论。

慢病毒介导的ROBO1沉默抑制乳腺癌细胞生长克隆及ATP合成

目的研究沉默ROBO1对乳腺癌细胞生长、克隆及三磷酸腺苷(ATP)合成的影响。方法乳腺癌细胞MDA-MB-231感染ROBO1 siRNA重组病毒和siRNA control重组病毒记为干扰组和阴性组,以不做处理的细胞作为对照组。qRT-PCR和Western blot检测细胞中ROBO1 mRNA和蛋白水平,以MTT法检测细胞增殖情况,克隆形成实验检测细胞克隆形成能力,荧光素酶法检测细胞合成的ATP水平,流式细胞术检测细胞周期,Western blot检测细胞中周期蛋白D1(Cyclin D1)、p21蛋白水平。结果阴性组细胞中ROBO1 mRNA和蛋白水平、细胞OD值、克隆形成率、ATP水平、细胞周期比率及cyclin D1、p21蛋白水平与对照组比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。干扰组细胞中ROBO1mRNA和蛋白水平降低,细胞OD值也降低,克隆形成率及ATP水平下降,G_0/G_1期细胞比率升高,细胞中cyclin D1蛋白水平降低,p21蛋白水平升高,与对照组比较,差异有统计学意义(P<0.05)。结论沉默ROBO1抑制乳腺癌细胞的生长、克隆及ATP合成能力,并且能将细胞周期阻滞在G_0/G_1期。

糖脂平对胰岛素抵抗大鼠PGC-1α、细胞色素C、ATP合成酶β亚基基因表达影响

目的观察糖脂平对高脂饮食诱导的胰岛素抵抗(IR)大鼠过氧化物酶体增殖物激活受体γ辅助因子1α(PGC-1α)、细胞色素C、ATP合成酶β亚基基因表达的影响。方法将80只雄性SD大鼠随机分为正常组(20只)和造模组(60只),造模组用高脂高糖饲料喂养8周造模,其中54只造模成功的大鼠分为模型组、中药组、西药组,每组18只。中药组和西药组分别给予糖脂平和二甲双胍灌胃,模型组和正常组灌服等量的生理盐水。给药8周后,用RT-PCR测定各组大鼠骨骼肌PGC-1α和细胞色素C、ATP合成酶β亚基基因表达情况。结果与正常组相比,模型组大鼠PGC-1α、细胞色素C及ATP合成酶β亚基基因表达量明显下降(P<0.05);与模型组比较,糖脂平可以上调PGC-1α、细胞色素C及ATP合成酶β亚基的基因表达量(P<0.05)。结论中药糖脂平可以上调PGC-1α的基因表达量,从而提高细胞色素C及ATP合成酶β亚基基因表达量,具用明显改善IR大鼠线粒体氧化磷酸化功能的作用。

棉蚜ATP合成酶基因AgoATPb的克隆与表达

为确定棉蚜(Aphis gossypii)ATP合成酶B亚基基因在棉蚜不同组织和日龄,以及取食不同植物的表达情况,以棉蚜为研究对象,采用RT-PCR和RACE技术获得AgoATPb的全长cDNA序列,通过Expasy、SignalP-4.0 Server等在线工具对其进行了生物信息学分析,同时利用实时荧光定量PCR技术研究了该基因在棉蚜不同组织和不同日龄,以及在不同植物上取食的表达水平。结果表明,棉蚜AgoATPb基因全长cDNA序列为1247 bp,开放阅读框(ORF)长度为822 bp,编码274个氨基酸,5′端非编码区长128 bp,3′端非编码区长297 bp,理论分子量为31.40 ku,等电点为8.95,无信号肽和跨膜区域。氨基酸序列比对结果表明,棉蚜AgoATPb与其他昆虫同源基因编码蛋白的氨基酸序列一致性为47%~99%。除了不在胚胎表达外,AgoATPb基因在棉蚜其他日龄和不同组织均有表达,且在不同日龄间与不同组织表达水平存在显著差异。取食不同植物后棉蚜AgoATPb基因表达水平存在显著差异,取食棉花表达水平最高,其次是黄瓜和西葫芦,取食甜瓜表达水平最低,推测该基因可能与棉蚜适应寄主植物有关。

线粒体F型ATP合成酶的制备方法研究与探讨(英文)

科研工作者们在过去的50年前赴后继的工作中深入研究了ATP合成酶的功能,并努力尝试解析该酶的空间结构以便能够从结构基础上对ATP合成酶的催化机理进行阐明;但蛋白的纯化工作却一直是困扰研究顺利进展的最大障碍.蛋白的纯化技术是与特定阶段科技发展及科研工作者思维模式的直接反应,因而是一门不断发展的艺术.文章主要介绍了ATP合成酶的提取与纯化工作,在详细对比了现有方法的基础上,给出了纯化此酶复合体的详细方案和线粒体、亚线粒体、ATP合成酶的提取与纯化方法;并在方法讨论的基础上对线粒体F型ATP合成酶的研究提出了前瞻性的方案.

ATP合成酶及其功能机制综述

在细胞能量转变过程中 ,F1 F0 -型ATP合成酶是一个关键酶。在ATP合成过程中 ,这个大的蛋白复合体利用质子梯度和相关的膜电势来合成ATP。这个酶结构的不同作用形式正在逐步阐明。一致的看法是这个酶由两个旋转发动机构成 ,一个在F1 上 ,它将催化过程与内部的转子运动联系在一起 ,另一个在F0 上 ,它将质子迁移与F0 转子的运动联系在一起。虽然两个马达可以独立工作 ,但是它们必须结合在一起才能转换能量。从结构、基因和生化物理方面的研究中得出的关于这个旋转马达的功能的证据 ,在这里将作一个回顾 ,一些不确定的 ,关于酶机制尚留迷团的内容也将讨论如下。