细胞内铜离子浓度的调控(修改版、刘漫).ppt

细胞内铜离子浓度调控; 细胞内铜离子作用;人体铜离子代谢示意图;细胞内铜离子浓度控制;细胞内铜离子浓度的传递过程;铜离子的摄取(uptake);铜离子的摄取(uptake);CTR基因;CTR基因;CTR基因;2、低亲和力的铜离子转运体系 酵母cDNA文库中的ctr2(Copper transporter2)蛋白与拟南芥的COPT1具有 相似的序列，可能是低亲和力的铜离子转运体系的成员。ctr2含有三个跨膜区，与ctr1/ctr3不同的是其N端组氨酸、甲硫氨酸的含量低，因此不能结合大量的Cu+。在代谢过程中，ctr2对Cu+转运贡献不大，但它的存在却有利于Cu在细胞内的积累或区室化，同时可以使细胞对Cu的超载(overload)和毒性更敏感，ctr2基因突变的菌株对毒性有高抗性。;胞内运送(translocation);1)ATX1、HAH1与CCC2; FET3/FET5是一次跨细胞器膜的转铁蛋白，属于多铜氧化酶家族(multicopper oxidases)成员，与Cu+具有高亲和性，氧化区位于细胞器膜外。底物是O2和Fe2+，4个Fe2+被氧化成4个Fe3+，4个电子传给O2，形成H2O。 人类与ATX1同源的蛋白质是HAH1(Human anti一oxidant 1 homologue1)，二者氨基酸序列的相似性为47%。HAH1是稳定的单链蛋白质，含有68个氨基酸，形成2个α螺旋和2个β折叠，一个MXCXXC的金属离子结合序列。HAH1存在于细胞质和细胞核内，分布和稳定性不受细胞内的Cu+浓度的影响。两个HAH1单体与铜离子形成的HAH1同源二聚体发挥其功能。HAH1利用ATP水解提供的能量，与其它蛋白质相互作用将Cu+传递给类似CCCZ的P型ATPase家族成员，如位于高尔基体成熟面的WD和MNK蛋白。虽然HAH1与ATX1本身无抗氧化特性，但它们可以将Cu+传给具有抗氧化作用的蛋白质来实现其抗氧化作用。;COX17是一个细胞质内的可溶性蛋白质，分子量8KD，含有69个氨基酸，7个半胱氨酸，其中6个在进化中十分保守，3个功能必需残基包含在CCXC基序中。C端有线粒体的靶序列，使COX17暂时停泊在线粒体上，便于Cu+进入线粒体的膜间隙，进而经SCO1(synthesis of cytochrome c oxidase1)传给细胞色素c氧化酶。另外，细胞外高浓度的Cu+也可以通过被动扩散进入线粒体，以弥补COX17基因突变造成的线粒体内Cu+浓度的降低。COX17不稳定，易被降解。;SCO1是线粒体膜上的蛋白质，CXXXC序列与Cu+结合，并将其传给细胞???素c氧化酶。细胞色素c氧化酶是位于呼吸链末端的复合物，由核基因和线粒体基因共同编码，2个血红素A和3个铜离子可以传递电子。scol基因的突变导致细胞色素c氧化酶失活，高浓度的Cu+不能使之恢复活性，这说明细胞色素c氧化酶不能直接络合细胞内游离的Cu+，只能依靠分子伴侣递呈Cu+。所以SCO1是一个激活细胞色素c氧化酶的必需分子。 ; LYS7(Lysine biosynthesis7)存在于酵母细胞内，含249个氨基酸，有MTCXXC的Cu+结合区，它可将Cu+传给SOD。Cu，Zn-SOD单体含151个氨基酸，两个单体组成的同源二聚体作为细胞内的功能形式可以络合两个铜离子，两个锌离子。它能有效地清除活性氧，保护线粒体DNA免受氧化伤害，是体内主要的抗氧化酶类，SOD基因的缺失可以导致成人神经退行性疾病一一ALS(Amyotrophic lateral sclerosis); 人类与LYS7同源的分子伴侣是CCS(copper chaperone for SOD)，它以同源二聚体形式特异地将Cu+传递给SOD。CCS的单体共有三个结构域(domains):N端结构域(Domain Ⅰ），含有一个MTCXXC的金属结合基序，与AIX1有较高的同源性;中间结构域(Domain Ⅱ)，与它的目标酶SOD的序列相似性为50%，但是CCS缺少催化活性部位;C端结构域(DomainmⅢ)，大约30个氨基酸，是CCS的特异部位和功能必需基团，含有一个高度保守的CXC序列，Domainm在不同物种之间同源性很高。Domainl和Domainlll可以结合金属离子，Domalnl负责识别和捕获Cu+;Domainn与SOD结合成异源二聚体以固定SOD，利于离子的转运。Domainm负责将Cu+插入脱辅基SOD(apo一SOD)的金属离子结合位点，并将其激活。CCS与SOD单体形成的异源二聚体(CCS一SOD)较CCS、SOD的同源二聚体(CCS-CCS，SOD-SOD)构象发生了很大变化，可能更便于Cu+的转运，但是具体作用机制