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酿酒酵母NADH激酶Pos5p在细胞抵抗氧化胁迫中的作用

孙明娣  
【摘要】:NADPH是生物体的一种重要辅酶,它不仅为生物合成反应提供还原力,而且对于细胞抵抗活性氧(ROS)的毒害也有重要作用。酿酒酵母POS5基因编码线粒体NADH激酶,是线粒体NADPH的主要供应者,对于线粒体一些功能的维持起到重要作用,其缺失会导致细胞抗氧化性能出现障碍,呼吸功能呈现部分缺陷。但是目前对于pos5Δ抗氧化功能障碍和呼吸缺陷的原因还未见详细报道。 为了揭示酿酒酵母线粒体NADH激酶Pos5p与细胞抗氧化系统之间的关系,我们分析了pos5Δ和几种关键的抗氧化基因突变体的氧化胁迫生长表型和胞内ROS浓度。结果显示,Pos5p对抵抗三种不同类型的氧化胁迫因子(甲萘醌VK3、H2O2和马来酸二乙酯DEM)均有明显的作用,而抗氧化酶只对抵抗其相应的氧化胁迫因子有作用;POS5缺失后胞内ROS水平明显升高,回补体ROS水平降低,抗氧化基因双突变体sod2glr1Δ和trr2glr1Δ的ROS水平虽有升高,但略低于pos5Δ;在不同胁迫因子VK3、H2O2和DEM作用下,Pos5p也都能对ROS的清除起到不同程度的作用。证实Pos5p对细胞抵抗多种类型的氧化胁迫因子和对清除胞内ROS都有显著作用。 为了了解Pos5p的抗氧化作用是否与它对辅酶NAD(H)和NADP(H)的转换及NADPH的供应有关,我们测定了pos5Δ的胞内辅酶(NAD+/NADH/NADP+/NADPH)含量,结果证实,Pos5p对胞内NADPH的供应有着重要作用,而在VK3、H2O2和DEM胁迫下,Pos5p通过发挥其NADH激酶活性,有效地完成NAD(H)向NADP(H)的转换,补充细胞在氧化胁迫下所消耗的NADP(H),表明Pos5p以其NADH激酶活性在细胞抵抗氧化胁迫中起到保护作用。 最后我们分析了pos5Δ在正常条件和氧化胁迫条件下的呼吸链酶复合体(复合体Ⅱ、复合体Ⅲ、复合体Ⅱ+Ⅲ和复合体Ⅳ)活性。结果发现,POS5的缺失导致复合体Ⅱ和复合体Ⅳ的活性明显低于野生型菌株,说明pos5Δ的呼吸功能确实存在一些缺陷;在H2O2和DEM胁迫下,pos5Δ的酶复合体活性多数都有不同程度下降,而在VK3胁迫下,酶复合体活性则有不同程度上升,其中可能的适应性反应机制还有待深入研究。 酿酒酵母既是一种重要的工业应用微生物,也是一种典型的模式真核微生物。本课题对酿酒酵母NADH激酶Pos5p在抵抗氧化胁迫中的作用做了以上几方面的研究,证明了Pos5p对细胞抗氧化系统及抵抗不同类型的氧化胁迫都有重要的作用,这将有助于我们全面了解酿酒酵母的抗氧化机制,为更好地改进其抗氧化性能奠定了基础。


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