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硫氧还蛋白还原酶结构与功能研究进展

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动物医学进展,2019,40(9):79-83

Progress in Veterinary Medicine

硫氧还蛋白还原酶结构与功能研究进展

陆金苗⑺，韦娜娜2,周金林2*

(1.上海师范大学生命与环境科学学院，上海200241,2.中国农业科学院上海兽医研究所，上海200241)

摘 要：硫氧还蛋白还原酶(TrxR)是硫氧还蛋白系统里主要的功能蛋白，广泛存在于从原核生物到哺

乳动物等多个物种之中。TrxR属于毗吱核昔酸/二硫氧化还原酶家族的成员，TrxR主要通过氧化还原反

应，传递电子.解除机体氧化应激反应，是机体抵抗体内外因素导致的氧化应激损伤的主要途径。同时其参

与碳水化合物合成、胰岛素产生、脂肪代谢等多种生理过程，以及慢性炎症、肿瘤、动脉粥样硬化等疾病的发

生发展。论文从TrxR的结构和功能等方面进行综述，以对TrxR研究提供参考。

关键词：硫氧还蛋白还原酶；氧化还原；结构与功能

中图分类号：S852.3；Q554 文献标识码：A 文章编号:1007-5038(2019)09-0079-05

硫氧还蛋白(thioredoxin,Trx)系统是多个物种

普遍存在的二硫化物还原酶系统.由硫氧还蛋白

(Trx)，硫氧还蛋白还原酶(thioredoxin reductase.

TrxR)和还原型辅酶 U (triphosphopyridine nucleo­

tide, NADPH )组成TrxR是目前已知的，唯一 能够还原Trx的酶⑵，通过二硫键还原酶活性调节

蛋白质的二硫醇/二硫键平衡。TrxR还原能力与氧

化应激保持动态平衡，是保证机体正常的关键因素。

氧化应激因素包含超氧离子、轻自由基、过氧化

氢等活性氧。活性氧(reacti veoxygenspecies, ROS)通

收稿日期:2018-09-14

基金项目：国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(2015CB150300)

作者简介：陆金苗(1992-),女，陕西宝鸡人，硕士研究生，主要从事蝉和病原体研究。*通讯作者

来来来米枠米米来亲来来济来米乗涤来•来米米来乗来米莱潦来潦来米来来乗奈乗来乗来乗来来来※济来来来米来米来※*来课米来蝶来米洪漲来来菜歩来来潦兴潦来京米来米课来来济来济馀来来来漳米•*米修来*

[21] Barros E M,Lemos M,Souto-Padrdn T»et al.Phenotypic and gen­

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Progress on Bacterial Biofilm

WANG Hong-bin,ZHU Li-xia,YU Xiu-jian,GA() Gui-sheng,SHI Qiu-mei,WU Tong-lei

(Hebei Key Laboratory of Preventive Veterinary Medicine ,

Hebei Normal University of Science & Technology ,Qinhuangdao , Hebei ,066604 )

Abstract: Biofilm refers to microbial aggregates formed by bacteria adhered to the surface of inert or active

entities, secreted some substances and encapsulated the bacteria .It has multi-drug resistance and immune

escape ability,so it is highly pathogenic and of intractable characteristics.The paper briefly introduced the

main biological biofilm, formation process,drug resistance and drug resistance mechanism, infection caused

by biofilm‘detection method and prevention and control, in order to prevent and control the biofilm.

Key words: bacteria； biofilm； detection method； control

method80

动物医学进展2019年 第40卷 第9期（总第315期）

常存在于所有需氧细胞中，机体内抗氧化系统与内

源或者外源的ROS形成动态平衡。一旦过量的

R（）S产生或者抗氧化剂耗尽时，平衡遭到破坏，机

体就会受到损伤。R（）s过量产生涉及各种慢性和

退行性疾病的发展，如癌症、呼吸系统疾病、神经退

行性疾病和消化系统疾病等同时ROS也是机

体清除病原体的策略之一，通过产生高水平的ROS

抑制或杀伤病原体。巴贝斯虫和疟原虫在宿主红细

胞内增殖时，会遭遇宿主细胞氧化应激损伤，其主要

包括活性氧（ROS）和活性氮（reactive nitrogen spe­

cies,RNS） 的毒性作用⑴，病原体利用自身的TrxR

系统.抵抗宿主的ROS损伤。除了谷胱甘肽还原酶

系统（GSH-Grx），硫氧还蛋白还原酶系统（Trx）是

哺乳动物、寄生虫体内主要的抗氧化系统⑷。在一

些致病性细菌，如幽门螺旋杆菌、结核分枝杆菌和金

黄色葡萄球菌中不存在GSH-Grx系统，而Trx系

统是细菌在氧化应激的条件下的存活唯一途径I" 0

由于Trx系统广泛分布和重要功能，因此受到

研究人员的广泛关注凶。TrxR的结构和功能将不

断被研究，期望对巴贝斯虫TrxR研究提供可靠的

依据。

1 TrxR

的结构

TrxR属于含硒的毗噪核昔酸二硫化物氧化还

原酶家族.包括保守的-Cys-Val-Asn-Val-Gly-Cys-

氧化还原催化位点和C-末端-Cys-SeCys-（SeCys是

硒代半胱氨酸）。TrxR催化位点在不同物种内，具

有一定保守性。随着物种由低级到高级的进化，

TrxR结构和催化方式也发生着变化。

原核生物TrxR二硫化物环与黄素表面连接

时，将二硫化物还原，并伴随着黄素氧化。然而

TrxR的NADP（H）却远离黄素环,NADP（H）的活

性位点的半胱氨酸（二硫化物）被埋藏，不能与Trx

进行反应。在电子传递过程中,NADP（H）向FAD

结构域旋转67°,将埋藏的活性位点暴露于底物，最

终将电子传到底物，将底物进行还原。

原虫的TrxR含有FAD和NADPH结合结构

域。研究发现，血矛线虫的TrxR（HcTrxRs）即具

有TrxR活性又具有GR活性，类似于硫氧还蛋白

谷胱甘肽还原酶（TGR）,之所以称为TrxR是由于

它没有谷氧还蛋白结构域。2012年Boumis G等⑷

解析出重组恶性疟原虫硫氧还蛋白还原酶

（PfTrxR）的晶体结构，与其他物种的TrxR晶体结

构相比，PfTrxR的稳定性是依赖两个界面接触区

域共同支撑。第1个区域是C末端结构域的最后

两个a螺旋（长al4和短al5）,第2区域是属于«3 的最后部分的残基和其下游环（残基118-125）构

成。两个界面接触区域之间的界面空腔是潜在抑制

剂结合位点。对TrxR结构的解析可以为新的抑制

剂的开发提供新的研究思路。

在PfTrxR的晶体结构中Cys^VNVGCysg被

埋藏于蛋白质里面，并没有完全暴露出来。Cys^属

于交换硫醇，而Cysg属于络合硫醇，他们参与了电

荷转移⑷o在电子传递过程中PfTrxRC535 S和

PfTrxlCg S之间的复合物形成主要是由于

PfTrxlCys30和PfTrxRCys”。之间产生分子间二硫

键，通过在PfTrxRC535 S的C末端残基534至541

与PfTrxl C33S的残基71-73和90之间形成的一组

分子间和分子内反向平行0-桥进一步支持复合物的

形成。活性位点残基Cys535 SerPfTrxR与His438

PfTrxR和水分子氢键结合，水分子也与Ser磁

PfTrxR相互作用。该复合物的另一个相互作用区

域涉及从His他PfTrxR到Ser伽PfTrxR的环，其主

要由PfTrxR残基271至283和PfTrxl残基31-35

和90-93形成〔叭

哺乳动物TrxR是一种硒蛋白，与细菌、植物或

酵母中发现的TrxR不同⑴〕。哺乳动物具有3种

TrxR同工酶，即TrxRl、TrxR2和TrxR3,主要存

在于细胞内〔灼。哺乳动物TrxRl和TrxR2含有

FAD.NADPH结合结构域和一个界面结构域。大

鼠TrxRl蛋白由2个相同的亚基组成。FAD结合

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硒蛋白与骨质疏松及骨关节炎关系的研究进展

硒蛋白与骨质疏松及骨关节炎关系的研究进展

硒蛋白与骨质疏松及骨关节炎关系的研究进展

作者：胡建斌 蔡秀华 李进 李贵振 马莉 马建

来源：《中国医学创新》2023年第30期

【摘要】 硒（SE）是人体当中必需的微量元素之一，缺少SE后会导致其他疾病的发生，SE主要以蛋白的形式发挥作用。目前，有25种硒蛋白被发现，重要的硒蛋白包括硫氧还蛋白还原酶（TrxR）、谷胱甘肽过氧化物酶（GPX-Px）及碘甲状腺氨酸脱碘酶（ID）。本研究以TrxR、GPX-Px、ID作为硒蛋白代表，对其功能与骨质疏松及骨关节炎的发病机制关系进行综述，发现TrxR、GPX-Px、ID有抗炎、抗氧化等功能，能够调节骨及钙磷代谢，对早期预警骨关节炎及骨质疏松的发病有着重要作用。

【关键词】 硒蛋白 微量元素 骨关节炎 骨质疏松

Research Progress on the Relationship between Selenoprotein and Osteoarthritis and

Osteoporosis/HU Jianbin， CAI Xiuhua， LI Jin， LI Guizhen， MA Li， MA Jian. //Medical

Innovation of China， 2023， 20（30）： 176-180

[Abstract] Selenium （SE） is one of the essential trace elements in the human body， and the

lack of SE can lead to the occurrence of other diseases. In the human body， SE functions mainly in

the form of proteins. Currently， 25 types of selenoprotein have been discovered， the important

硫氧还蛋白氧化还原酶(TrxR)活性检测试剂盒说明书 可见分光光度法

硫氧还蛋白氧化还原酶(TrxR)活性检测试剂盒说明书 可见分光光度法

北京索莱宝科技有限公司

第1页共3页硫氧还蛋白氧化还原酶（TrxR）活性检测试剂盒说明书可见分光光度法注意：正式测定之前选择2-3个预期差异大的样本做预测定。货号：BC1150规格：50T/48S产品内容：试剂一：液体90mL×1瓶，4℃保存。试剂二：粉剂×1瓶，4℃避光保存。临用前加入5mL蒸馏水溶解。试剂三：粉剂×1瓶，4℃保存。临用前加入5mL蒸馏水溶解。试剂四：液体×1支，-20℃避光保存。产品说明：TrxR是一种NADPH依赖的包含FAD结构域的二聚体硒酶，属于吡啶核苷酸-二硫化物氧化还原酶家族成员，与硫氧还蛋白以及NADPH共同构成了硫氧还蛋白系统。TrxR与GR活性类似，催化GSSG还原生成GSH，是谷胱甘肽氧化还原循环关键酶之一。TrxR催化NADPH还原DTNB生成TNB和NADP+，TNB在412nm有特征吸收峰，但还原型谷胱甘肽与DTNB同样能反应生成TNB，因此本试剂盒利用2-乙烯吡啶抑制样品中原有的还原型谷胱甘肽，通过测定412nm波长处TNB的增加速率，即可计算TrxR活性。自备仪器和用品：可见分光光度计、低温离心机、可调节移液器、1mL玻璃比色皿和蒸馏水。操作步骤：一、粗酶液提取：1.组织：按照组织质量（g）：试剂一体积(mL)为1：5~10的比例（建议称取约0.1g组织，加入1mL试剂一）进行冰浴匀浆。10000rpm，4℃离心10min，取上清置冰上待检测。2.细菌、真菌：按照细胞数量（104个）：试剂一体积（mL）为500~1000：1的比例（建议500万细胞加入1mL试剂一），冰浴超声波破碎细胞（功率300w，超声3s，间隔7s，总时间3min），然后10000rpm，北京索莱宝科技有限公司

第2页共3页4℃，离心10min，取上清置于冰上待测。测定前将上清液与试剂四以50：1的体积比混匀（即取100μL上清液加入2μL试剂四混合）37℃水浴30min后至冰上。二、TrxR测定操作：1.分光光度计预热30min后，调节波长到412nm，用蒸馏水调零。2.试剂一在25℃（一般物种）或者37℃（哺乳动物）预热30min。3.空白管：取1mL玻璃比色皿，加入100μL试剂二，100μL试剂三，800μL试剂一，迅速混匀后于412nm测定10s时吸光度，然后将比色皿放入37℃水浴5min后混匀立即测定310s吸光度，记为A1和A2。△A空白管=A2-A1。4.测定管：取1mL玻璃比色皿，加入100μL试剂二，100μL试剂三，700μL试剂一，100μL上清液，迅速混匀后于412nm测定10s时吸光度，然后将比色皿放入37℃水浴5min后混匀立即测定310s吸光度，记为A3和A4。△A测定管=A4-A3。三、TrxR活性计算：（1）按蛋白浓度计算活性单位（U）定义：在25℃或者37℃中，每毫克蛋白每分钟催化1μmolDTNB还原为一个酶活力单位。TrxR（U/mgprot）=（△A测定管-△A空白管）÷(ε×d)×V反总÷(Cpr×V样)÷T=0.147×（△A测定管-△A空白管）÷Cpr（2）按样本鲜重计算活性单位（U）定义：在25℃或者37℃中，每克样品每分钟催化1μmolDTNB还原为一个酶活力单位。TrxR（U/g鲜重）=（△A测定管-△A空白管）÷(ε×d)×V反总÷(V样÷V样总×W)÷T=0.147×（△A测定管-△A空白管）÷W（3）按细胞数量计算活性单位（U）定义：在25℃或者37℃中，每104个细胞每分钟催化1μmolDTNB还原为一个酶活力单位。TrxR（U/104cell）=（△A测定管-△A空白管）÷(ε×d)×V反总÷(细胞数量×V样÷V样总)÷T=0.147×（△A测定管-△A空白管）÷细胞数量北京索莱宝科技有限公司

fnr 铁氧还蛋白-nadp+还原酶

fnr 铁氧还蛋白-nadp+还原酶

fnr 铁氧还蛋白-nadp+还原酶

铁氧还蛋白–NADP+还原酶（Iron-Sulfur NADP+ Reductase，ISNR）是一种包含蛋白质和共价铁-硫接受器的多聚蛋白复合物，可以将NADP+还原为NADPH。ISNR通常由三个不同的蛋白质组成：一个NADP+还原亚基，一个中间亚基以及一个接受客体（可以是由细胞内蛋白质、核酸或多聚醣构成的诱导因子）。这些蛋白质都包含一个或多个共价铁-硫接受器，使其具有在活性中心进行氧化还原反应的能力。

Isnr由活性中心的NADP +还原亚基来驱动，它可以将NADP+有偏财为NADPH，同时将中间亚基的硫原子由酸性（–SH）状态还原为氨基性（–NH2），从而消耗一分子氧并释放氢离子。该反应被称为NADP+-依赖的氧化还原反应，可以被多种小分子的诱导因子诱导，如矿物释放的水分子、水解类脂肪酸和醛类产物等。NADPH可以通过其他活性中心蛋白质，如氧化还原因子、糖基化酶、核酸还原酶和细胞储碳酶等，参与庞大的酶-氧化还原调控过程。

此外，Isnr也可以与其他蛋白质结合，以形成一种称为“聚合物”的复合物，这些聚合物可以提供活性中心的调节性特性。例如，通过与NADP+还原亚基结合，它可以增加亚基的活性，从而更加高效地将NADP+转化为NADPH。此外，聚合物还可以形成保护门，抑制反应的氧化作用，并为蛋白质的加热和碱度可塑性增援。

总之，铁氧还蛋白-NADP+还原酶是一种包含多种蛋白质和共价铁-硫接受器的多聚蛋白复合物，具有将NADP+还原为NADPH的功能，参与了许多庞大的酶-氧化还原调控过程，还可以形成一种提供调节性能的复合蛋白聚合物，使其发挥其应有的重要作用。

c-Jun对硫氧还蛋白还原酶1启动子转录的调控作用

c-Jun对硫氧还蛋白还原酶1启动子转录的调控作用

c-Jun对硫氧还蛋白还原酶1启动子转录的调控作用

刘丽华;戚本玲;吴钦钦;李圆圆

【期刊名称】《中国病理生理杂志》

【年(卷),期】2012(028)004

【摘 要】目的:探讨转录因子激活剂蛋白-1(activator protein-1,AP-1)家族成员c-Jun对硫氧还蛋白还原酶1(thioredoxin reductase 1,TrxR1)启动子转录的调控作用.方法:利用生物信息学技术分析调控TrxR1启动子区域的转录因子,构建TrxR1启动子区域一系列截短的萤光素酶报告基因载体,将含c-Jun的真核表达载体pcDNA3.1(+)-c-Jun和含有TrxR1启动子的萤光素酶报告基因载体共转染人胚肾HEK293细胞和鼠心肌H9c2细胞,检测转染细胞中萤光素酶活性.应用定点突变技术针对TrxR1启动子区域AP-1的可能结合位点进行突变,与c-Jun的真核表达载体共转染上述2种细胞,检测各组萤光素酶活性.利用染色质免疫共沉淀(ChIP),分析c-Jun与TrxR1启动子区域的AP-1结合位点结合情况.结果:酶切及测序结果表明,获得的3个不同长度的TrxR1启动子克隆与GenBank DNA序列数据库对比分析序列一致,且插入方向正确;此3种质粒都有明显的启动子活性,在人胚肾HEK293和鼠心肌H9c2细胞中转染pcDNA 3.1(+)-c-Jun可以上调TrxR1启动子活性.突变AP-1结合位点,导致TrxR1启动子活性明显降低;ChIP结果显示c-Jun结合在TrxR1启动子区域的AP-1结合位点上.结论:转录因子AP-1家族成员c-Jun可能通过与TrxR1基因启动子区域AP-1结合位点相结合,上调TrxR1基因的转录.

【总页数】8页(P700-707)

【作 者】刘丽华;戚本玲;吴钦钦;李圆圆 【作者单位】华中科技大学同济医学院附属协和医院老年病科,湖北,武汉,430022;华中科技大学同济医学院附属协和医院老年病科,湖北,武汉,430022;华中科技大学同济医学院附属协和医院老年病科,湖北,武汉,430022;华中科技大学同济医学院附属协和医院老年病科,湖北,武汉,430022