氧化还原状态与细胞信号传导.doc

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1、氧化还原状态与细胞信号传导【摘要】细胞内氧化还原状态的变化决定着氧化还原反应的发生方向,并通过一定的机制进行制衡。细胞膜以及细胞内分子的氧化或还原反应,导致发生结构或构象的改变,在细胞的信号转导、基因转录等过程中发挥重要的调控功能,对细胞生命活动产生着重要的影响。酪氨酸蛋白激酶与磷酸酶、丝苏氨酸激酶与磷酸酶、磷脂酶及其代谢产物、钙离子等重要信号分子可通过氧化还原反应介导细胞信号的传导。细胞内这种氧化还原信号传导体系受到复杂而灵敏的调控。目前在分子水平上进一步认识氧化还原状态对细胞调控的机制具有重要的意义。【关键词】氧化还原状态;细胞;信号传导【Abstract】Th

2、ediectionofcellularredoxreactionwasdeterminedbyredoxstate.Signaltransduction,genetictransciptioncouldberegulatedbythechangeofcellularmolecularstructurethroughredoxreaction..Signaltransductioncouldbemediatedbyredoxreactionthroughproteintyrosinekinase/phosphatase,proteinserinethreoninek

3、inases/phosphatase,phosholipase,calciumionandothersignificantsignalingmolecules.Theregulationofredoxsignaltransductionsystemwassensitiveandcomplicated.Itwasimportanttorealizetheregulationmechanismofredoxstateoncellularmolecularlevel.【Keywords】redoxstate;cell;signaltransduction氧化还原反应是生物

4、体内普遍存在并且十分重要的生物化学反应。氧化剂与抗氧化/还原剂各自的活性与相互间的比例决定细胞内的氧化还原状态。对于细胞而言,氧化还原状态发生变化后,对细胞膜以及细胞内分子所产生的氧化或还原作用,引起结构和构象改变,在细胞的信号转导、基因转录等过程中发挥重要的调控功能。近年来,蛋白质的可逆氧化修饰日益受到重视,这类修饰不仅是调节功能的一种主要方式,而且也被看作是一种信号,包含了维持细胞稳态的调控信息［1,2］。目前越来越多的研究表明,这种氧化修饰可能是信号转导调控中的一种新的分子机制,成为除磷酸化修饰、糖基化修饰及泛素化修饰外的重要方式［3］。1氧化还原系统的构成除了

5、来自于外界的氧化剂以外,细胞自身也产生氧化剂;作为防御措施,细胞拥有有效的抗氧化/还原系统。生理条件下,细胞对氧化还原状态紧密调控,以使后者始终维持相对稳定的状态,保证细胞正常的生命活动。机体内的氧化剂主要包括活性氧（reactiveoxygenspecies,ROS）与活性氮（reactivenitrogenspecies,RNS）。作为针对机体内氧化剂水平增高的防御机制,需氧生物在长期进化过程中发展出了有效的抗氧化系统,主要为酶类与非酶类抗氧化剂。酶类包括有超氧化物歧化酶（superoxidedismutase,SOD）、过氧化氢酶（catalase）、谷胱甘肽过

6、氧化物酶（glutathioneperoxidase,GSH7Px）以及谷胱甘肽转硫酶（glutathioneStransferase,GST）等等。非酶类抗氧化剂主要提供还原当量的各种脂溶性、水溶性化合物,主要包括有谷胱甘肽（glutathione,GSH）、硫氧还蛋白（Thioredoxin,TRX）、胡萝卜素以及维生素C与E.氧化还原是对机体内能够通过提供或接受还原当量的方式交换电子的一类成对分子。它们通过自身还原型与氧化型的转变,起到类似缓冲剂的作用,避免过多氧化剂或还原剂对细胞内环境的直接作用。此外,由于氧化还原对是直接应对细胞内氧化还原状态变化的物质,

7、因而,它们的比例变化是反映氧化还原状态的可靠指标。细胞内主要的氧化还原对包括有:氧化型与还原型辅酶II(NADPH/NADP+)、氧化型与还原型硫氧还蛋白（TRXRED/TRXOX）、氧化型与还原型谷关甘肽（GSH/GSSG）。这3个氧化还原对中,GSH/GSSG所起的作用最大,其含量要比其他两个高出100倍以上,细胞内氧化还原状态的变化在很大程度上受到GSH/GSSG的影响［4］。2胞外刺激与胞内氧化还原状态细胞信号传导分为3个阶段:上游的跨膜信号传导,中游的胞浆信号通路,下游的核内信号传导。多种细胞信号传导通路参与细胞外刺激信号的传导。胞外刺激尤