关于ATP水解放能及利用原理的疑难问题探讨

人教版生物学新教材必修1中关于ATP水解放能及ATP利用等原理做了大幅度修改,科学理解ATP在生命活动中的放能与供能原理对于构建物质与能量观、结构与功能观都非常必要。

K^+对大豆下胚轴质膜H^+_ATPase水解与质子转运活力偶联的影响(英文)

以大豆（ Ｇｌｙｃｉｎｅ ｍａｘ Ｌ．） 下胚轴为材料， 采用二相法制得高纯度质膜微囊。实验发现，Ｋ＋ 对质膜Ｈ＋＿ＡＴＰａｓｅ水解活力和转运活力刺激差别显著，对转运活力刺激８５０％ ， 对水解活力仅刺激２８ ．２％ 。动力学结果表明，有Ｋ＋时ＡＴＰ水解的Ｋｍ 值为０．７０ ｍｍｏｌ／Ｌ，Ｖｍａｘ 为３４４ ．８ ｎｍｏｌ Ｐｉ·ｍｇ－１ ｐｒｏｔｅｉｎ·ｍｉｎ－１ ； 无Ｋ＋ 时ＡＴＰ水解的Ｋｍ 值为１ ．１４ｍｍｏｌ／Ｌ， Ｖｍａｘ为２８５．７ ｎｍｏｌ Ｐｉ·ｍｇ－１ ｐｒｏｔｅｉｎ·ｍｉｎ－１ 。Ｋ＋ 对ＡＴＰ水解的最适ｐＨ 值也有影响，有Ｋ＋ 时为６ ．５ ，无Ｋ＋ 时降低到６．０ 。进一步实验发现，Ｋ＋ 对羟胺和钒酸钠的抑制作用影响较大，Ｋ＋ 可以提高质膜Ｈ＋＿ＡＴＰａｓｅ 对羟胺和钒酸钠的敏感性。结果表明，Ｋ＋ 可以调节大豆下胚轴质膜Ｈ＋＿ＡＴＰａｓｅ

鼠脑驱动蛋白ATP水解机制的晶体学分析

鼠脑驱动蛋白是一类利用ATP水解释放的能量在微管系统上高连续性运动的常规驱动蛋白。了解ATP水解的化学能如何转化为机械动能是驱动蛋白研究中的重大课题。为此,鼠脑驱动蛋白单体(rK354)的晶体通过浸泡的方式引入ATP的结构类似物AMPPNP。rK354-AMPPNP复合物和rK354-ADP复合物结构的比较,揭示了开关区域Ⅱ的Glu237起连接ATP的γ-磷酸和驱动蛋白微管结合区的枢纽作用。

Ser203在大鼠脑驱动蛋白水解ATP中重要作用的晶体学分析

大鼠脑驱动蛋白(rat brain kinesin)是一种利用水解ATP所释放的能量,在微管束上高速且连续性运动的常规驱动蛋白.它在神经突触的物质运输中起着重要作用.研究大鼠脑驱动蛋白是如何将ATP中储藏的化学能转化为机械动能,是理解其运动机能的重要课题.本课题获得了大鼠脑驱动蛋白单体与ATP结构类似物AMPPCP形成的复合物晶体结构.将这个晶体结构与大鼠脑驱动蛋白单体-另一种ATP结构类似物AMPPNP形成的复合物晶体结构以及大鼠脑驱动蛋白单体-ATP水解产物ADP形成的复合物晶体结构进行相互比较,揭示了其活性中心的开关区域I中丝氨酸203可能作为质子的供体,加速了ATP中γ-磷酸和β-磷酸的断裂,从而导致ATP的水解.

热休克蛋白-60复合物形成和ATP水解参与线粒体中蛋白质折叠

线粒体的热休克蛋白-60(HSP60)对进入线粒体的蛋白质的折叠有作用。折叠反应发生在HSP60的表面,并有ATP参与,折叠后可释放结合性多肽。本文认为HSP60可催化蛋白质的折叠反应。

F1-ATPase转动马达的随机动力学研究

通过建立物理模型研究了马达F1-ATPase转动的过程,得到理想条件下马达F1-ATPase转动的角速度随ATP浓度、摩擦系数的变化规律.同时,在热涨落环境下,计算了马达F1-ATPase向前和向后转动的概率之比,修正了理想条件下马达的转动模型,得到与实验吻合的结果.

某些中药的Na^+、K^+—ATP酶抑制作用

近几十年来对中药与Na^+、K^+—ATP酶之间的关系作了大量的研究,特别在抗衰老、抗高血压及治疗阴虚内热和心力衰竭方面的中药研究较有特色,下面就有关清热及抗心衰方面做一简单的综述。 1 知母陈锐群等对知母清热泻火的机理作了大量的研究工作。

蛋白质的种类及其作用

蛋白质是生物大分子,承担着主要生命活动,蛋白质相关的内容涉及到细胞的结构,跨膜运输,能量代谢,细胞的分裂,基因的表达,膜电位的变化,动植物生命活动的调节及发酵技术;其实大都是蛋白质是结合蛋白,它们的结构和组成决定蛋白质的特异性。即蛋白质发挥作用的过程中既它的构象(立体结构)发生变化,恢复构象。

BCRP/ABCG2的结构功能及相关抑制剂研究

化学治疗是临床上治疗癌症的一种主要方式。研究发现多重耐药菌（multi—drug resistance，MDR）主要是由一类被称为ABC转运蛋白超家族（ATP binding cassette transporters）的膜蛋白所引起的，它们能够利用ATP水解提供的能量将化学治疗药物排出细胞外，导致肿瘤细胞呈现抗药性。

耐氟喹诺酮类铜绿假单胞菌GyrA的变异

目的研究铜绿假单胞菌DNA旋转酶A亚单位(GyrA)的变异与其耐氟喹诺酮类(FQNL)的关系。方法收集临床分离耐喹诺酮铜绿假单胞菌30株及敏感株10株,测定其对萘啶酸、环丙沙星、氧氟沙星的最低抑菌浓度(M IC),并对此30株菌GyrA的基因(gyrA)进行PCR扩增。对PCR产物进行限制性片断长度多态性(PCR-RFLP)分析,检测gyrA突变情况。结果 30株耐喹诺酮菌株都检测到gyrA基因突变,PCR-RFLP均显示两条不同于敏感株的电泳带,而10株敏感菌均未检测到gyrA基因突变。结论铜绿假单胞菌对喹诺酮类药物耐药性与gyrA基因突变有关,gyrA基因第83位氨基酸密码子突变可能为其耐药的主要原因。

ABC转运蛋白相关microRNA与肿瘤多药耐药的研究进展

恶性肿瘤是世界主要公共卫生问题,也是人类死亡的主要原因[1]。化疗是治疗恶性肿瘤的一种重要策略,但多药耐药（multidrug resistance,MDR）使得临床化疗效果并不理想。其最常见原因是细胞膜上ATP结合盒（ATP-binding cassette,ABC）转运蛋白过表达,其可依赖ATP水解释放的能量将细胞内药物泵至细胞外,降低胞内药物浓度.

非晶状体βγ-晶状体蛋白与三叶因子蛋白复合物的细胞核转运及其选择性杀伤肿瘤细胞机制的研究

非晶状体βγ晶状体蛋白与三叶因子蛋白复合物(βγ-CAT)是从大蹼铃蟾(Bombina maxima)皮肤分泌物中分离的分子量为72kDa的天然蛋白复合物。本研究通过激光共聚焦显微镜和Western blot分析βγ-CAT在人脐静脉内皮细胞(HUVEC)中的细胞核转运机制,以及βγ-CAT对多株肿瘤细胞(HCT116,HT29,A375,Hela,THP-1等)的细胞毒效应。结果表明:βγ-CAT的α亚基中含有典型的GTP/ATPase的保守结构模体Walker A和Walker B,体外检测到βγ-CAT具有GTP/ATP水解酶和GTP/ATP结合活性。在细胞核转运过程中,βγ-CAT的α亚基和β亚基参与形成约150kDa含有泛素化修饰信号的大分子复合物,且泛素化修饰信号和βγ-CAT的α亚基和β亚基共定位于细胞内和融合于细胞核区域的转运囊泡小体中。βγ-CAT能够选择性的杀伤肿瘤细胞,诱导肿瘤细胞脱落和发生凋亡。上述结果为进一步深入研究βγ-CAT的细胞核转运和调节细胞功能的分子作用机制提供思路和线索。

DNA拓扑异构酶在人脑胶质瘤中的表达及与患者生存期的关系

目的:通过分析DNA拓扑异构酶(DNAtopoisomerase,TopoⅡ)在脑胶质瘤的表达及与患者生存期的关系,为基于耐药机制上的脑胶质瘤分子分类奠定基础。方法:通过组织芯片技术和免疫组织化学方法分析了1997-01/1998-12北京天坛医院收治并接受手术治疗的原发性脑胶质瘤患者306例的石蜡标本中TopoⅡ的表达情况,并对所有患者进行了手术后的5年生存期随访。结果:TopoⅡ表达阳性者98例,占32.0%,其平均年龄和性别与表达阴性者进行比较,差异均无显著性意义(P>0.05)。在119例星形细胞瘤中TopoⅡ表达阳性率为25.2%,在69例少枝胶质细胞瘤中为26.1%,在64例少枝星形细胞瘤中为37.5%,在54例胶质母细胞瘤中为48.2%;在183例Ⅰ～Ⅱ级胶质瘤中TopoⅡ的表达阳性率为23.0%,而在123例Ⅲ～Ⅳ级中阳性率为45.5%,经χ2检验分析,差异具有显著性意义(P<0.05)。将TopoⅡ不同表达患者的生存期绘制成Ka-plan-Meier生存曲线,并进行Log-ranktest分析,差异具有显著性意义(P<0.05)。结论:TopoⅡ在脑胶质瘤的表达与患者的年龄、性别无关,而与肿瘤的组织类型、恶性程度有关,其中以胶质母细胞瘤中的阳性表达率最高,并且与患者的生存期相关。

MBP-MalFGK_2相互作用动力学:ABC转运蛋白的模型研究

本文主要描述了麦芽糖结合蛋白(MBP)和属于ATP结合盒式蛋白(ABC)家族的麦芽糖转运蛋白复合物MalFGK2的相互作用。通过基因、结构和生化分析可知,MBP和MalFGK2以不同构象进行相互作用。在这个转运系统中,MBP与麦芽糖结合,并与MalFGK2发生相互作用,从而将麦芽糖从胞外转运至胞内,但由于MBP和MalFGK2都有多种构象,所以它们的相互作用很复杂。相互作用机理模型最重要的特点是结合配体的MBP,通过稳定MalFGK2的高能量构象来启动依赖ATP的麦芽糖转运过程。麦芽糖转运蛋白机理模型表明,ABC型转运系统利用外周结合蛋白,其转运过程基本上是不可逆的。

分子马达偶极子模型的构造基础

介绍了构造分子马达偶极子模型的生物学基础、物理学模型及相互作用势.

耐氟喹诺酮类鲍曼不动杆菌Parc的变异研究

目的研究鲍曼不动杆菌拓扑异构酶ⅣC亚基（ParC）的变异与其耐氟喹诺酮类（FQNL）的关系。方法收集临床分离耐喹诺酮鲍曼不动杆菌30株及敏感株10株，测定其对萘啶酸、环丙沙星、左旋氧氟沙星的最低抑茵浓度（MIC），并对此30株茵ParC的基因（parC）进行PCR扩增和DNA序列的分析比较。结果在4株高度耐FQNL（MIC≥128mg／L）和1株低度耐FQNL（MIC=64mg／L）茵中存在ParC的变异，同FQNL耐药性相关的变异有丝氨酸Ser87（TCG）→Leu（TTG）。结论临床分离的鲍曼不动杆茵对喹诺酮类药物耐药的分子机制可表现为ParC基因87位氨基酸密码子突变，当鲍曼不动杆菌合并有ParC的变异时，其耐药性往往会增强。

结核分枝杆菌ATP依赖的丝氨酸蛋白酶蛋白水解亚基1基因的原核表达

目的构建结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis,MTB)ATP依赖的丝氨酸蛋白酶蛋白水解亚基1(ATP-dependent Clp proteolytic subunit 1,ClpP1)基因重组原核表达质粒,并在大肠埃希菌中表达重组蛋白。方法从结核分枝杆菌H37Rv株基因组DNA中PCR扩增ClpP1基因,插入原核表达载体pET-32a(+)中,构建重组表达质粒pET-32a(+)-ClpP1,转化大肠埃希菌B21(DE3),IPTG诱导表达。表达产物经SDS-PAGE和Western blot进行鉴定。结果重组表达质粒pET-32a(+)-ClpP1经双酶切和测序鉴定,证明构建正确;表达的重组蛋白相对分子质量约35 000,可与鼠抗His单克隆抗体特异性结合。结论成功构建了重组表达质粒pET-32a(+)-ClpP1,并在大肠埃希菌中表达了重组蛋白,为进一步研究ClpP1蛋白在MTB中的生物学特性奠定了基础。

作者更正

刊登在《基础医学与临床》2018年5月第38卷第5期第674-678页题为“Zika病毒NS3具有依赖于ATP水解的dsDNA解链活性”一文中,原图1B(图左)为纯化后NS3蛋白的考马斯亮蓝染色图,经作者自查发现不慎亦在另一研究NS3蛋白dsRNA解旋功能的文章中使用。为避免重复用图,现使用另一张同期进行的NS3蛋白考马斯亮蓝染色实验的结果图进行替换(图右),该结果的替换不改变或影响原文的所有结果和结论。特此补充更正,并向编辑部及读者致歉。

ABCB1基因多态性与急性淋巴细胞白血病相关研究

白血病是儿童时期最常见的恶性肿瘤,占儿童肿瘤发病率的30%左右,其中急性淋巴细胞白血病(ALL)发病率占儿童白血病的80%[1]。白血病的发生目前认为是多因素共同作用的结果,但越来越多的证据显示基因多态性可能是白血病易感的重要因素。ABCB1基因位于人类7号染色体,是ATP结合盒家族(ABC)成员之一,又称为多耐药家族1(MDR1),编码的蛋白为一个跨膜糖蛋白(P-gp)。人P-gp是一种长1280个氨基酸的磷酸化和糖基化跨膜蛋白,由2个同源和对称序列组成,每个序列包含6个跨膜区和一个ATP结合区[2]。ATP水解为药物的转运提供了能量,使转运体能够克服浓度梯度,将药物从细胞内转移到细胞外。