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铜转运蛋白hCtr1结合Cu(I)并转运至铜伴侣蛋白Atox1

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中国科学技术大学学报 2019年第6期49卷 458-464页

作者：卫浩许德晨崔杨魏开举袁斯明刘扬中中国科学技术大学化学系安徽合肥230026

铜转运蛋白hCtr1细胞膜内的C端区域对于细胞的铜转运过程具有重要作用,然而这一结构域对铜离子的捕获和胞内蛋白的铜分布机理尚不清楚.为了研究hCtr1蛋白的C端结构域与铜的结合方式,通过紫外-可见吸收光谱、核磁共振谱和质谱等方法,对C... 详细信息

铜转运蛋白hCtr1细胞膜内的C端区域对于细胞的铜转运过程具有重要作用,然而这一结构域对铜离子的捕获和胞内蛋白的铜分布机理尚不清楚.为了研究hCtr1蛋白的C端结构域与铜的结合方式,通过紫外-可见吸收光谱、核磁共振谱和质谱等方法,对C端8肽(C8)与铜离子的结合进行了分析.结果表明,一价铜离子对C8有很高的亲和力(log K=16.6).C8能够结合多个铜离子,其HCH基序中的组氨酸和半胱氨酸残基是铜结合位点,而另一个天冬氨酸残基也可能参与铜结合.进一步研究发现,铜离子能够从C8转移到Atox1.实验数据揭示了铜与hCtr1结合的详情,也有助于理解铜在细胞中的分布.

关键词：金属蛋白铜转运蛋白铜转移铜伴侣蛋白Atox1 核磁共振

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染铅大鼠脉络丛中铜及铜转运蛋白的变化

中华劳动卫生职业病杂志 2014年第11期32卷 819-822页

作者：赵会新杨辉闫立成蒋守芳薛玲赵海鹰关维俊庞淑兰张艳淑河北联合大学公共卫生学院唐山063000 河北省煤矿卫生与安全实验室中国人民解放军255医院

目的探讨不同剂量铅染毒后对大鼠脑组织和血清中铜含量以及脉络丛中铜转运蛋白表达的影响,为铅的神经毒性机制研究提供理论依据.方法 SPF级SD大鼠60只,随机分为对照组和3个铅染毒组,每组8只.铅染毒组大鼠摄入含有0、500、1 000、2000 m... 详细信息

目的探讨不同剂量铅染毒后对大鼠脑组织和血清中铜含量以及脉络丛中铜转运蛋白表达的影响,为铅的神经毒性机制研究提供理论依据.方法 SPF级SD大鼠60只,随机分为对照组和3个铅染毒组,每组8只.铅染毒组大鼠摄入含有0、500、1 000、2000 mg/L醋酸铅饮用水8周,对照组给予2 000 mg/L醋酸钠饮水.用ICP-MS进行海马、血清、皮质、脉络丛、骨骼和脑脊液中铅、铜含量检测;用激光共聚焦和real-time PCR的方法进行铜转运蛋白Ctr1、ATX1和ATP7A的mRNA表达进行检测.结果与对照组比较,各染毒组大鼠血清、皮质、海马、脑脊液、脉络丛和骨骼中铅含量明显升高,差异有统计学意义（P＜0.05）;各染毒组大鼠血清总铜、脑脊液、脉络丛和海马中铜的含量明显高于对照组,差异有统计学意义（P＜0.05）.激光共聚焦结果显示,对照组Ctr1表达在脉络丛的细胞质和细胞膜,铅暴露后脉络丛中Ctr1可移动到CSF面的微绒毛上.随着铅染毒剂量的增加,Ctr1的荧光强度逐渐增强,而2000 mg/L染毒组大鼠脉络丛中Ctr1的荧光强度低于1 000 mg/L染毒组.1 000和2 000 mg/L染毒组脉络丛中ATX1的荧光强度比对照组有所降低.Real-time PCR结果显示,各染毒组Ctr1、ATP7A mRNA表达均明显高于对照组,差异有统计学意义（P＜0.05）.结论铅染毒可影响脉络丛中的铜稳态的调控,引起脑组织中铜稳态失调,这可能是铅致神经损伤的机制之一.

关键词：铅铜铜转运蛋白脉络丛

铜转运蛋白（Ctr1）N端功能区域由血清白蛋白（HSA）获取铜的机理研究

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铜转运蛋白（Ctr1）N端功能区域由血清白蛋白（HSA）获取铜的机理...

作者：卫浩中国科学技术大学

学位级别：硕士

铜是人体中含量位居第二的必需微量元素。虽然正常人体内含铜量仅为100-200毫克,但却是人体内不可缺少的重要营养元素,对血液循环系统、神经系统和免疫系统,头发、皮肤和骨骼组织以及脑、肝脏和心脏等器官的发育和功能有着重要影响。蛋... 详细信息

铜是人体中含量位居第二的必需微量元素。虽然正常人体内含铜量仅为100-200毫克,但却是人体内不可缺少的重要营养元素,对血液循环系统、神经系统和免疫系统,头发、皮肤和骨骼组织以及脑、肝脏和心脏等器官的发育和功能有着重要影响。蛋白中组氨酸、蛋氨酸、半胱氨酸等残基的侧链上含有与铜亲和的配体,主链上氨基酸残基间的酰胺肽键上也含有N原子,而且蛋白N端往往有游离的氨基,它们都有可能与铜发生配位。铜的配位可能影响蛋白质的结构与功能,进而调控一系列生命必需的生理过程。肠道中大约50%的铜通过小肠上皮细胞吸收,然后由基侧膜上的ATP7A泵出胞外进入血液循环。其中铜摄取受到铜转运蛋白(CTR1)与二价金属转运蛋白(DMT1)调控。进入血液后,铜主要与血清蛋白和α2-巨球蛋白结合,铜以复合物形式被转运到各个组织细胞中。本文中,我们主要使用紫外可见吸收光谱、荧光光谱、电喷雾质谱、X射线吸收光谱、电子顺磁共振谱、表面等离子体共振谱等分析手段检测CTR1-N端区域蛋白(CTR11-46)与Cu(Ⅱ)的结合性质,以及CTR11-46蛋白和血清白蛋白HSA对Cu(Ⅱ)的竞争,还有两种蛋白间的相互作用。Cu(Ⅱ)的结果与文献中Cu(Ⅰ)结合在CTR1-N端富含Met区域的结果不同,CTR1-N端富含His的区域能够多比例结合Cu(Ⅱ)并且能够竞争下Cu(Ⅱ)与HSA蛋白复合物中的铜。除此之外,荧光光谱和表面等离子体共振谱数据显示CTR11-46蛋白和HSA蛋白间存在弱的相互作用,揭示了铜转运蛋白(Ctr1)N端功能区域由血清白蛋白(HSA)获取铜的机理。第一章在调研相关文献之后,对铜代谢相关内容做了系统的综述,包括铜的重要意义,铜与疾病的关系,铜的摄取与代谢,血浆中铜的分布,铜离子转运蛋白的发现、结构和功能等。第二章主要研究了位于细胞外的hCTR1-N端区域与Cu2+/Cu+的反应。hCTR1-N端结构域的前46个氨基酸的被选择作为研究对象,其包括主要的组氨酸区域和蛋氨酸区域。实验过程中使用了 UV-vis,XAFS,ESI-MS和EPR等方法对反应进行检测。结果表明,hCtr1-N146蛋白在与铜反应的过程中,表现出了较高的活性,其中第二个组氨酸序列是重要的Cu(Ⅱ)结合位点,Cu(Ⅱ)与hCtr1-N端蛋白以平面方型四配位的形式存在。第三章主要研究了位于细胞外的hCTR1-N端区域与HSA与Cu(Ⅱ)的复合物的反应。我们首先将HSA与Cu(Ⅱ)以4:3的比例充分反应,得到HSA与Cu(Ⅱ)的复合物,然后通过多种手段检测HSA与Cu(Ⅱ)的复合物能否作为载体向hCtr1-N1-46蛋白传递铜。实验过程中使用了荧光,EPR,ESI-MS和SPR等方法对反应进行检测。结果表明,Cu(Ⅱ)在hCtr1-N1-46蛋白与HSA蛋白间的传递是可逆的,HSA蛋白能作为铜的载体向hCTR1-N端区域提供Cu(Ⅱ)。铜传递过程很可能是通过蛋白间的相互作用发生的,而Cu(Ⅱ)也可能通过连接两个蛋白上的组氨酸残基增强相互作用。

关键词：铜转运蛋白血清白蛋白铜摄取结合位点组氨酸区域

铜转运蛋白C端金属结合域与Ag+及Hg2+相互作用的机理研究

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铜转运蛋白C端金属结合域与Ag+及Hg2+相互作用的机理研究

作者：朱云城中国科学技术大学

学位级别：硕士

近些年来,通过研究人们发现金属离子广泛存在于生物体内,它们不仅存在于细胞膜上、细胞液中,而且还存在于蛋白质和核酸中。它们参与生物体内的能量转换、物质传输、代谢调控、信息传递等一系列复杂的生化过程,对生物体的生长发育中起至... 详细信息

近些年来,通过研究人们发现金属离子广泛存在于生物体内,它们不仅存在于细胞膜上、细胞液中,而且还存在于蛋白质和核酸中。它们参与生物体内的能量转换、物质传输、代谢调控、信息传递等一系列复杂的生化过程,对生物体的生长发育中起至关重要的作用。其中铜离子是对生物体生长发育非常重要的微量元素之一,通常作为多种蛋白质和酶的辅因子参与广泛的生理学进程,在生物体内的含量仅次于铁和锌,在过渡元素中居第三位。国内外对铜离子在生物体内的运输进行了大量的研究,特别是铜离子在细胞膜上的转运机制进行了较为深入的研究与探索。研究发现,人体细胞对铜元素的摄取依赖于人类铜转运蛋白(hCtr1, human copper transporter1),这是一种定位于细胞膜上的跨膜转运蛋白。除铜离子外,hCtrl也能够运输其他多种金属离子,其细胞外的N端与锌离子、铁离子的结合及运载机制已见报道,近些年新起的抗癌药物的研究发现hCtr1也能够运输顺铂进入细胞。本课题主要从hCtr1位于细胞内的C端结构域的八肽(C8序列：VDIT EHCH)入手,选择对人体及其他生物危害严重的汞离子(Hg2+)和银离子(Ag+),利用一维核磁共振氢谱(1D1H NMR, one-dimensional hydrogen nuclear magnetic resonance spectroscopy)、电喷雾电离质谱(ESI-MS, electrospray ionization mass spectrometry)及紫外-可见光谱(UV-vis, ultraviolet and visible spectrum)等实验手段,深入研究该两种金属离子与hCtr1的结合情况与转运机制。第一章主要讨论hCtr1的研究背景、发展现状及工作意义,并简单介绍Hg2+与Ag+对人体及生物体的影响。第一节主要通过调研文献来介绍hCtr1的研究背景及意义。第二节主要介绍hCtr1的结构及其在人体内的功能。第三节主要详细介绍铜元素如何从细胞外被运输进入细胞内,说明hCtr1转运Cu+的机制。第四节主要介绍Hg2+和Ag+对人体及生物体的影响,分析利与弊,并且如何消除产生的毒性。第二章主要研究hCtr1的C端八肽与Hg2+的反应。选取hCtr1的C端结构域的八肽作为研究对象,利用核磁共振、电喷雾电离质谱及紫外-可见光谱等实验手段来分析检测Hg2+与C8的反应情况。NMR实验数据显示C8的组氨酸(His, Histidine)参与Hg2+的配位。一级质谱实验(MS)数据中C8以2:1结合Hg2+的谱峰说明了C8与Hg2+是以桥联的二聚体形式进行结合,而二级串联质谱实验(MS/MS)数据说明了C8中与Hg2+结合的氨基酸残基可能为HCH片段。UV实验数据表明C8中半胱氨酸(Cys,cysteine)的巯基(-SH)能与Hg2+以2:1结合,并且反应很快,结合常数比较大,此结论印证了一级质谱实验结果。第三章主要研究hCtr1的C端八肽与Ag+的反应。其中所用的C8肽段、实验思路及实验手段都相同,只是NMR实验并未采用磷酸缓冲溶液(因其导致Ag+沉淀),而直接调pH至中性。NMR实验数据显示His也参与Ag+的配位。一级质谱实验数据中C8与At+以1:1结合的谱峰验证了之前UV得到的结论,二级串联质谱实验数据说明Ag+除了与末端的HCH结合,也会同时与相距较远的其他氨基酸结合。UV实验数据表明了C8中Cys上的巯基能与Ag+以1:1结合,较低的结合常数说明Ag+与C8的配位是一个中等速度的交换过程。

关键词：铜转运蛋白汞离子银离子结合位点核磁共振质谱紫外-可见

橡胶树铜转运蛋白HbCOPT基因克隆与表达分析

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植物生理学报 2016年第9期52卷 1389-1396页

作者：王聪校现周魏芳仇键吴明高宏华杨文凤罗世巧海南大学农学院海口570228 中国热带农业科学院橡胶研究所农业部橡胶树生物学与遗传资源利用重点实验室海南儋州571737

铜离子浓度平衡在橡胶树（Hevea brasiliensis）抗逆和橡胶生物合成中有重要作用,铜转运蛋白又是这个平衡系统至关重要的因素。本研究中克隆得到9个铜转运蛋白（copper transporter,COPT）基因,命名为HbCOPT1-9,将基因推导得到的氨基酸... 详细信息

铜离子浓度平衡在橡胶树（Hevea brasiliensis）抗逆和橡胶生物合成中有重要作用,铜转运蛋白又是这个平衡系统至关重要的因素。本研究中克隆得到9个铜转运蛋白（copper transporter,COPT）基因,命名为HbCOPT1-9,将基因推导得到的氨基酸序列进行分析,表明HbCOPTs拥有Ctr转运蛋白特有的3个跨膜区和特异性保守氨基酸。对橡胶树中的HbCOPT1-9基因与其他物种的COPTs基因进行聚类关系分析,结果显示,橡胶树中的HbCOPT基因可分为3类（I、II和III）。组织特异性表达分析表明,HbCOPT4是根特异性表达基因,HbCOPT1-3和HbCOPT5-8在胶乳中均有表达,但表达量有差异。在乙烯处理条件下,HbCOPTs在12 h的表达量最高,随后显著下降。我们的工作为进一步研究HbCOPTs在橡胶树中的生理功能和改良胶乳生产提供了依据。

关键词：橡胶树铜转运蛋白表达分析

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铅暴露对小鼠大脑皮质中铜转运蛋白影响研究

中国职业医学 2022年第4期49卷 368-373页

作者：张学彦李爽吴桐郑刚王伟轩张艳淑华北理工大学公共卫生学院河北唐山063210 华北理工大学基础医学院河北唐山063210 空军军医大学军事预防医学系陕西西安710032 华北理工大学实验动物中心河北唐山063210

目的探讨铅暴露对小鼠大脑皮质中铜水平、铜转运蛋白表达和氧化应激的影响。方法选择无特定病原体级成年雄性C57BL/6小鼠随机分为对照组、低铅暴露组和高铅暴露组,每组10只。低、高铅暴露组小鼠每天分别予饮用质量浓度为250和500 mg/L... 详细信息

目的探讨铅暴露对小鼠大脑皮质中铜水平、铜转运蛋白表达和氧化应激的影响。方法选择无特定病原体级成年雄性C57BL/6小鼠随机分为对照组、低铅暴露组和高铅暴露组,每组10只。低、高铅暴露组小鼠每天分别予饮用质量浓度为250和500 mg/L的醋酸铅饮用水,对照组小鼠饮用双蒸水,共12周。染毒结束24 h后,采用Morris水迷宫和高架十字迷宫实验检测小鼠神经行为功能;分离小鼠大脑皮质,采用电感耦合等离子-质谱法检测铅和铜水平,组织化学法检测谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、过氧化氢酶(CAT)活性和丙二醛(MDA)水平,蛋白质印迹法检测铜转运蛋白细胞色素C氧化酶合成物(SCO)1、SCO2、细胞色素C氧化酶组装蛋白11(COX11)的表达。结果与对照组比较,低、高铅暴露组小鼠逃避潜伏期均延长(P值均铜水平均增加(P值均铜水平与铜转运相关蛋白的表达量增加,诱导氧化应激导致中枢神经系统损伤,从而导致小鼠神经行为异常。

关键词：铅铜铜转运蛋白氧化应激皮质神经行为小鼠

基于转录组的海州香薷COPT铜转运蛋白家族鉴定及响应铜胁迫表达分析

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天津师范大学学报（自然科学版） 2024年第2期44卷 34-41页

作者：周仲乐马春婕王正宁宋文华马晗晗张海燕天津师范大学生命科学学院天津300387 天津师范大学天津市动植物抗性重点实验室天津300387 铜陵市自然资源和规划局(林业局)郊区分局安徽铜陵244000

为了解海州香薷(Elsholtzia splendens)COPT(copper transporter)铜转运蛋白对铜胁迫的响应规律,运用生物信息学方法对海州香薷转录组数据库中的COPT家族成员进行鉴定与分析,构建植物表达载体探究蛋白的亚细胞定位.结果显示:海州香薷转... 详细信息

为了解海州香薷(Elsholtzia splendens)COPT(copper transporter)铜转运蛋白对铜胁迫的响应规律,运用生物信息学方法对海州香薷转录组数据库中的COPT家族成员进行鉴定与分析,构建植物表达载体探究蛋白的亚细胞定位.结果显示:海州香薷转录组中有11个EsCOPT成员,它们编码的蛋白质由72~159个氨基酸组成,等电点介于4.72~9.92,平均相对分子质量为12.870×10^(3).11个成员均为膜蛋白,系统进化树分析显示EsCOPT蛋白分别属于3个亚组.正常条件下,EsCOPT2和EsCOPT9表达量较高,铜处理后,除EsCOPT5的表达无明显变化外,其他EsCOPTs的表达均呈下降趋势.全长EsCOPT9编码的蛋白具有3个跨膜结构域且N末端较短,共定位实验表明EsCOPT9-GFP定位于液泡膜上.

关键词：海州香薷铜转运蛋白铜胁迫转录组

橡胶树铜转运蛋白基因的克隆及在健康树与死皮树中的差异表达

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热带作物学报 2011年第8期32卷 1488-1493页

作者：喻修道王真辉袁坤邹智杨礼富中国热带农业科学院橡胶研究所农业部橡胶树生物学重点开放实验室海南儋州571737

铜转运蛋白(Copper transporter,COPT)属于CTR/COPT铜转运家族,参与调节生物体内铜的动态平衡。根据抑制性消减杂交文库分离的EST片段,采用3'-RACE技术从巴西橡胶树胶乳中获得HbCOPT5基因的全长cDNA序列,其ORF长420 bp,共编码139个氨基... 详细信息

铜转运蛋白(Copper transporter,COPT)属于CTR/COPT铜转运家族,参与调节生物体内铜的动态平衡。根据抑制性消减杂交文库分离的EST片段,采用3'-RACE技术从巴西橡胶树胶乳中获得HbCOPT5基因的全长cDNA序列,其ORF长420 bp,共编码139个氨基酸,预测HbCOPT5蛋白分子量为15.67 ku,等电点为5.26,含有3个跨膜区。进化树分析结果表明,HbCOPT5与蓖麻、杨树中的COPT蛋白亲缘关系最近;在拟南芥的6个COPT蛋白中,与AtCOPT5的亲缘关系最近。RT-PCR结果显示,健康植株中HbCOPT5的表达量是死皮树中的2.8倍。

关键词：巴西橡胶树死皮铜转运蛋白克隆表达分析

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植物铜转运蛋白研究进展及其应用价值

分子植物育种 2021年第12期19卷 4014-4023页

作者：孙艳雨张金羽郭东林哈尔滨师范大学生命科学与技术学院黑龙江省分子细胞遗传与遗传育种重点实验室哈尔滨150025

土壤铜污染导致农作物质量差、产量低,这是农业生产的主要问题。植物铜转运蛋白具有铜吸收、螯合、区室化和代谢利用等功能,参与调节植物体的铜稳态。本综述概括了植物铜转运蛋白的基因表达特性、亚细胞定位、敲除或过表达对植物的影响... 详细信息

土壤铜污染导致农作物质量差、产量低,这是农业生产的主要问题。植物铜转运蛋白具有铜吸收、螯合、区室化和代谢利用等功能,参与调节植物体的铜稳态。本综述概括了植物铜转运蛋白的基因表达特性、亚细胞定位、敲除或过表达对植物的影响;重点阐述了植物铜转运蛋白在铜的吸收和根部保留、长距离运输、细胞内区室化以及生殖器官积累中发挥的作用;并提出了研究的方向和展望。旨在为防范铜轻度污染的农业用地在食品安全方面的潜在威胁,筛选和培育耐铜作物提供科学的理论依据,帮助建立高效的作物选育机制和合理的种植措施。

关键词：植物铜铜转运蛋白