植物细胞的皂苷反应研究进展

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 植物细胞的皂苷反应研究进展 摘要 天然皂苷具有广泛的药理 学性质，细胞毒性和皂苷化学预防的作 用由一个信号传导途径来调节，这在动 物细胞中的作用十分显著。一氧化氮、 锌和金属硫蛋白是机体内重要的生物活 性因子，它们之间存在着相互作用，一 氧化氮能够与金属硫蛋白形成稳定的化 合物，引起蛋白质的构象变化和锌的选 择性释放，同时参与细胞氧化应激反应， 金属硫蛋白除了在重金属解毒上的作用 外，还具有抗氧化作用，锌和一氧化氮 可以调控金属硫蛋白的表达。植物细胞 和动物细胞在皂苷反应方面有共同特点， 但植物细胞对皂苷和相关信号传导通路 的反应很少，机制也不明确，有待进一 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 步研究。就一氧化氮、金属硫蛋白和锌 在植物细胞皂苷反应中的作用加以论述。 中国论文网 /8/view-12853546.htm 关键词 植物细胞；皂苷；金属 硫蛋白；锌；一氧化氮；信号传导 中图分类号 Q507 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2012）11- 0250-02 天然皂苷具有广泛的药理学性质， 对草食动物、土壤中的病原体和害虫具 有抵制作用。在动物细胞中，细胞毒性 和皂苷的化学预防作用由一个复杂的信 号传导通路来调节，这个通路是包括活 性氧和一氧化氮（NO）以及其他有关 的皂苷成分参与的信号传导途径，相对 而言，植物细胞中皂苷反应和相关信号 的传导通路却很少。 迄今为止，植物细胞和动物细胞 在皂苷反应这一方面只有少数的共同特 点，如活性氧和一氧化氮的早期产生和 诱导金属硫蛋白进行化学反应。金属硫 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 蛋白可以由多种因子诱导产生，其与金 属锌和一氧化氮之间存在着相互作用， 三者之间的相互关系在许多生理过程中 发挥着重要作用。在植物细胞皂苷反应 中其相互作用的具体机制还不是很清楚， 特别是在作为信号传导通路中发挥作用 的机制还不明确，还有待进一步研究， 但在皂苷反应中三者的相互作用是不可 忽略的。 1 皂苷反应诱导的信号传导途径 在动物细胞和植物细胞中具有共同的原 理 动物细胞和植物细胞中的皂苷反 应具有独特的共同原理，在动物细胞和 植物细胞中，活性氧和一氧化氮作为信 号分子限制早期的信号路径，同时也诱 导着金属硫蛋白等的化学反应，金属硫 蛋白能在细胞毒性皂苷反应中发挥作用， 同时，磷脂酰肌醇-3-激酶（PIK3）在细 胞皂苷反应中参与细胞内活性氧产物的 耐盐反应。 2 一氧化氮、锌和金属硫蛋白的 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 关系 一氧化氮、锌和金属硫蛋白是机 体内重要的生物活性因子，三者之间存 在着相互作用1。一氧化氮具有高度反 应性，是细胞内、细胞与细胞间信息传 递的重要调节因子。一氧化氮作为信使 和递质参与机体的生理过程。锌是机体 内重要的微量元素，可影响细胞代谢。 金属硫蛋白具有维持必需金属元素（如 锌、铜等）的稳态、对抗重金属毒性的 作用，同时可以清除自由基，减少氧化 应激。在植物细胞中，金属硫蛋白 （MTs）的积累可以衡量有毒重金属水 平，还具有抗氧化功能2。Balestrazzi et al3证明了白杨树的 PsMTA1 基因的 表达，在豌豆中编码一个类金属硫蛋白 蛋白，会产生抗氧化损伤保护的作用。 除此之外，通过百草枯对叶细胞 细胞核中 DNA 的损伤，表明了 MTs 对 光氧化应激诱导耐受性的增加。一氧化 氮能够与 MTs 形成稳定的化合物，并 且可以引起蛋白质的构象变化和金属的 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 选择性释放4。金属硫蛋白的巯基的亚 硝酰化可以调节蛋白质结合中心的金属 损失的机制，同时也是一氧化氮信号传 导的关键结点5-6。Stitt et al7论证了 锌感应蛋白金属反应转录因子 MTF-1 需要锌激活基因，在这个过程中由金属 硫蛋白释放锌。通过一氧化氮引起锌的 释放可作为一种新型的信号传导通路参 与细胞氧化应激反应。白杨树细胞悬浮 液挑战重金属（铜、锌、镉）的试验表 明了一氧化氮产物的早期出现8，而且 在相同的细胞中，VFMT2 基因编码出 一种 2 型金属硫蛋白9，能共同参与重 金属的调节反应。 3 金属硫蛋白、一氧化氮和锌在 细胞皂苷反应中的相互作用 皂苷反应是一类植物次生代谢物 参与的对草食动物、土壤中的病原体和 害虫产生的防御性反应，皂苷的细胞毒 性作用，可导致它们能与细胞膜上的胆 固醇形成配合物，从而导致孔隙的形成 和影响细胞的通透性10 。在动物细胞 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 中，这可以应对可能出现的信号传导途 径去激活皂苷11 ，而在植物细胞中却 不存在类似的情况。 Itoh et al11首次报道了毒性皂苷 参与金属硫蛋白的细胞反应，他们发现 甘草酸和甘草次酸可以诱导小鼠 MTs 基因的表达，同样的， 常春藤素三萜 皂苷可以通过一个信号路径来诱导肝细 胞中 MTs 基因的上调12-13。 在植物细胞中一氧化氮也参与皂 苷反应，在毒性作用的情况下，一氧化 氮的浓度会升高，并且与周围的氧自由 基等发生反应而生成活性氮氧化物，介 导氧化损伤和亚硝基化损伤1，可以有 效地氧化蛋白质中的巯基、硝化蛋白的 酪氨酸残基，从而导致许多重要的蛋白 质和酶失活，MTs 中含有锌硫复合物和 立体化学屏障，两者都是抵抗一氧化氮 攻击的重要因素。 当紫花苜蓿皂苷提取物添加到白 杨细胞悬浮培养液中时，根部皂苷能够 显著诱导细胞的死亡率、活性氧以及一 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 氧化氮产量的提高14-15。由于一氧化 氮可使蛋白的巯基发生亚硝基化，因而 一氧化氮的暴露会导致与 MTs 结合的 锌的释放，游离的锌又可与锌感应蛋白 金属反应转录因子 MTF-1 作用而调控 MTs 的基因表达，MTs 对毒性效应具有 抵抗作用，从而减少一氧化氮的产生。 这表明了皂苷在植物中可诱导金属硫蛋 白基因表达的上调，以及金属锌在皂苷 反应中也发挥着重要的作用。 4 展望 在动物细胞中，通过对来自 Acacia victoriae 中的三萜皂苷的研究， 表明 Avicins 能够阻止核转录因子 B的 激活，这可能是由于修改了某种蛋白质 的一个关键的硫氢基，从而使核转录因 子 B提高了诱导型一氧化氮合酶（诱 导型）和环氧化酶的表达，这有助于引 起细胞的氧化和应激16 。此外， Avicins 可以通过过氧化氢酶和抗氧化 蛋白等增强解毒机能，包括磷脂酰肌醇 -3-激酶G 蛋白信号传导通路的一个组 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 成部分，这已经在皂苷反应中被提出 17-18。此外，在植物细胞中，磷脂酰 肌醇-3-激酶也参与了几个过程，其中包 括细胞内活性氧产物的耐盐反应19-20。 因此，不能排除磷脂酰肌醇-3-激酶在细 胞皂苷反应中作用。这为植物细胞的皂 苷反应提供了研究方向。 在皂 苷反应过程中，皂苷可诱导金属硫蛋白 表达的上调，金属硫蛋白和一氧化氮以 新型的信号转导通路参与细胞氧化应激 反应，在此过程中锌和一氧化氮可以调 控 MTs 的表达，而 MTs 反过来又可对 抗一氧化氮的毒性效应，对组织起保护 作用，锌和 MTs 还可抑制一氧化氮的 活性和抑制其表达，从而使一氧化氮的 生成减少1。一氧化氮产生毒性效应的 机制主要为氧化损伤和亚硝基化损伤， 含有巯基的蛋白和含锌的蛋白是一氧化 氮毒性作用的主要攻击对象，但目前关 于其相互作用的具体机制还不是很清楚， 特别是在作为信号传导通路中发挥作用 的机制尚不明确。动物和植物细胞在皂 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 苷诱导的信号传导途