铁蛋白的研究现状【文献综述】.doc

1、毕业论文文献综述生物技术铁蛋白的研究现状摘要铁结合蛋白（FERRITIN）广泛存在于动植物和微生物中，是细胞用于储存和释放铁离子最重要的蛋白质，在生物体内进行免疫防御，发挥着重要的作用。本文不仅对铁结合蛋白做了介绍，还结合铁蛋白的分子结构、空间结构、重组表达及其各方面的功能做了详细的介绍。关键词浙江枝吻纽虫；铁结合蛋白FERRITIN；功能0引言纽形动物是一类具吻的长带形不分节的动物，浙江枝吻纽虫1DENDRORHYNCHUSZHEJIANGENSIS，属于纽形动物门NEMATINEA、异纽目HETERONEMERTEA、纵沟虫科LINEIDAE、枝吻纽虫属DENDRORHYNCHUS，根据报

2、道，枝吻纽虫除了在欧洲和南极洲发现外，在其他各洲的海岸也有发现。目前国内外对纽虫的研究很少，对纽虫的了解还处在形态解剖，生理生化分析上，而对其在分子水平上的研究更是少之又少。孙世春等2对纽虫的分类地位进行了研究。王孟前等3利用18SRDNA序列等分子生物学水平使纽虫的分类和进化地位分析更加准确。生理生化研究方面，很多学者分析了外界环境对纽虫各种生命活动的影响，如纽虫对环境中的盐度、温度和PH值的耐受性；体重、切断手术对纽虫氨和尿素排泄的影响以及纽虫的再生能力4等。但对于纽虫对抗外界刺激起很大作用的铁结合蛋白的研究，仍然是一个空白。1铁结合蛋白铁结合蛋白是1937年LAUFBERGE5首先分离出

3、来的一种较大分子量的含铁蛋白质,它主要分布于肝、脾、骨髓组织中，可以储藏结合4500个可溶、非毒性、可利用的铁原子。铁结合蛋白已被确定广泛存在于从原核生物到真核生物的有机体中6。铁蛋白由球形蛋白质外壳和铁核心两部分构成。铁蛋白的蛋白外壳外径1213NM，内径78NM,分子量大约500KDA是一个中空的结构，其中储藏的4500个铁原子不影响蛋白表面和与其它分子的相互作用。脱铁铁蛋白无铁的铁蛋白壳的外表凹凸不平,内面形成嵴状突起,伸延迂迴,形成四组形态十分相似的囊状结构。每个脱铁铁蛋白由24条多肽链组成，多肽链有重亚基H亚基和轻亚基L亚基二种7，不同组织铁蛋白壳中H亚基和L亚基的比例有很大差别。铁

4、蛋白对金属的亲和力部分依赖于蛋白壳中两个亚基的组成比例8。纽虫属于无脊椎动物，铁蛋白主要由L型亚基组成。在蛋白亚基中含有亚铁氧化的接触反应位点和与溶剂进行交换的亲水小孔，因此，铁蛋白的外壳具有亲水性，也正是由于这一特性，铁蛋白可溶于水并可溶于胞浆或血浆中。此外，铁蛋白在细胞内、外液中也均较稳定的存在。铁核心中的铁是以三价铁的氢氧化铁磷酸化合物的形式存在的，其核心中的铁原子含量不等，一般是25003000个，上诉中的4500个是其最多可达到的数量。脱铁铁蛋白的囊状结构内含有许多空隙，由外向内通向铁核心，这就是铁原子和其它小分子物质进出的通道。铁蛋白的分子量因含铁量不同而异，大约为460000，体

5、内铁蛋白含铁总量占机体含铁总量的15309。2国内外研究现状和研究趋势铁蛋白（FERRITIN）是继血红蛋白（HAEMOGLOBIN）之后，第二个被广泛研究的含铁蛋白质，最早是由LAUFBERGER在1937年分离得到的5。而目前对于铁蛋白的报道主要还以外文文献为主，国内对其的研究尚不深入。概括而言，铁蛋白的研究主要集中在以下几个方面21不同来源铁蛋白的克隆，以及分子结构和表达特征研究铁蛋白分布广泛，从植物到动物、从无脊椎动物到脊椎动物均有分布。如，WANG等10从蟹（MERETRIXMERETRIX）中克隆到铁蛋白分子，并研究了各个发育阶段的表达情况。KIM等11从昆虫蜱（APRIONAGE

6、RMARI）中克隆到铁蛋白，并进行了构造解析和表达特征研究。KIM等12则从大蜡螟（GALLERIAMELLONELLA）的血淋巴中分离纯化了铁蛋白，并对其分子结构特点和免疫特征进行了研究。22铁蛋白空间结构的研究研究表明，不同来源的铁蛋白虽然在基因序列上差别较大，但是它们的空间结构都很相似。铁蛋白呈中空球形，将三价铁离子状态维持在里面。近年来，对铁蛋白空间结构的研究倾向于各个功能域结构的研究。如BEATRICE等13制备了人重组铁蛋白晶体，利用X射线衍射技术对其3D结构、金属离子结合位点、铁离子转运通道等几个功能域的结构进行了详细的研究。23铁蛋白的重组表达和性质研究在获得铁蛋白基因的基础上

7、，进一步进行重组表达，研究重组蛋白的性质和功能是近几年来对铁蛋白研究的另一个重点。哈卓等14通过RTPCR法从泌乳3D后母猪乳腺组织中扩增了猪乳铁蛋白N端1077BP的PLFN基因片段，经过密码子优化并以扩增的PLFN基因片段为参考模板，全基因合成了编码猪乳铁蛋白N端的基因PLFNS，将其连接到表达载体中，得到了重组菌PETPLFNS/BL21，重组菌经IPTG诱导后正确表达，之后用琼脂孔穴扩散抑菌法检测表明重组猪乳铁蛋白具有明显的抑菌作用。24铁蛋白功能的研究241铁代谢铁结合蛋白可以储藏结合4500个可溶、非毒性、可利用的铁原子,而在机体内铁的浓度更是需要严格的控制15，因此在生物体内铁的

8、代谢方面起着关键的作用16。首先，当体内铁含量过高时，能够将生物体内多余的铁离子储存起来，避免铁离子给机体造成伤害。其次，在出血或其他需要铁的情况下，铁结合蛋白可以提供铁离子给所需要的细胞，参与造血或其他含铁化合物的合成17。另外有报道认为，铁蛋白可通过铁，对生物分子的有害氧化催化反应起非常重要的保护作用18。242免疫作用FERRITIN不仅仅是一种铁调节蛋白，在体内免疫中也起着一定的作用。它可以富集金属离子，使机体免受侵害，在对外界应激及病害侵染时还可起到细胞防御作用19。近年来，人们对它的研究也不再局限于对铁调节的研究，转而更注重于免疫防御功能上的研究。有研究发现，乳铁蛋白具有抗肿瘤的特

9、性，乳铁蛋白可通过增强宿主防御、抑制增殖、诱导凋亡，阻断细胞周期、抗血管生成，调控致癌物代谢酶以及清除铁等机制发挥抗肿瘤作用。在当前肿瘤多发的社会中，安全无毒性的乳铁蛋白为人类肿瘤的治疗提供了一条新的选择20。243抗氧化作用当生物体受到外界环境的胁迫时，FERRITIN的表达量会有一定程度上的增加，表明此时FERRITIN可减少这些胁迫所造成的伤害，一定程度上帮助机体抵抗了外界的伤害。当因外界环境的胁迫使机体产生氧自由基等物质时，FERRITIN也可以通过自身的表达上调，帮助机体清除自由基。有学者用氧化剂胁迫黄猩猩果蝇（DROSOPHILAMELANOGASTER），结果发现铁结合蛋白表达上

10、调，表明铁结合蛋白还有抗氧化作用。OMIYA等21研究FERRITIN在心肌细胞中对细胞坏死及氧化调节中的作用。此外，SHIGEMIKI等22还研究了FERRITIN在心肌细胞中对细胞坏死及氧化调节中的作用。近几年来，各国学者深入其各个领域，铁蛋白抗体的制备23、铁蛋白纳米材料的研制24、铁蛋白含量测定方法25等方面都有研究报告。3小结近年来，各国学者对铁蛋白各种应用的研究越来越深入。更随着分子生物学，现代分析技术和医学等的发展，促进了其结构、分离纯化、含量测定、释放铁动力学、抗体制备等方面的全面发展。铁蛋白将在许多行业以及人们的日常生活中起着越来越重要的作用参考文献1吕慈仙,李太武,江锦坡,

11、苏秀榕浙江沿海最新发现一种枝吻类纽虫J水产科学,2008,126526542尹左芬,曾棻纵沟纽虫科LINEIDAE、枝吻纽虫属（DENDRORHYNCHUS）的一新种湛江枝吻纽虫（DZHANJIANGGENSIS）的研究海洋通报,1984,651583王孟前,李太武,江锦坡,苏秀榕,杜莉利,贺静静,刘兵,吕慈仙浙江沿海一新纽虫的18SRDNA序列研究J科技通报,2010,167714BIERNEJNEMERTINACADIYODIKG,ADIYODIRGEDS,REPRODUCTIVEBIOLOGYOFINVERTEBRATES,NEWYORK,JOHNWILEY,1983,1471675AR

12、OSIOP,ROSARIAI,PATRIZIACFERRITINAFAMILYOFMOLECULESFORIRONSTORAGE,ANTIOXIDATIONANDMOREBIOPHYSICAACTA,2009,905895996STEVENDAUSTFERRITINASASOURCEOFIRONANDPROTECTIONFROMIRONINDUCEDTOXICITIESJTOXICOLOGYLETTERS,1995,839419447刘璐,刘瑶,严玉仙铁蛋白J国外医学医学地理分册,2004,41711728AROSIOP,SONIALFERRITIN,IRONHOMEOSTASIS,ANDOX

13、IDATIVEDAMAGEFREERADICALBIOLOGYMEDICINE,2002,44574639肖创清,何云南血清铁蛋白放射免疫分析的临床应用价值J放射免疫学杂志,2005,1606410WANGX,BAOZHONGL,JIANHAIXCLONING,CHARACTERIZATIONANDEXPRESSIONOFFERRITINSUBUNITFROMCLAMMERETRIXMERETRIXINDIFFERENTLARVALSTAGESJCOMPARATIVEBIOCHEMISTRYANDPHYSIOLOGY,PARTB,2009,154121611KIMSR,KWANGSL,HYUN

14、GJY,ETALMOLECULARCLONING,EXPRESSIONANDCHARACTERIZATIONOFCDNASENCODINGTHEFERRITINSUBUNITSFROMTHEBEETLE,APRIONAGERMARIJCOMPARATIVEBIOCHEMISTRYANDPHYSIOLOGY,PARTB,2004,13842343312KIMBS,CHANGSL,CHIYY,ETALCHARACTERIZATIONANDIMMUNOLOGICALANALYSISOFFERRITINFROMTHEHEMOLYMPHOFGALLERIAMELLONELLAJCOMPARATIVEBI

15、OCHEMISTRYANDPHYSIOLOGY,PARTB,2001,12950150913BEATRICEL,PAOLOS,THIERRYG,ETALCRYSTALSTRUCTUREANDBIOCHEMICALPROPERTIESOFTHEHUMANMITOCHONDRIALFERRITINANDITSMUTANTSER144ALAJJMOLBIOL,2004,34027729314哈卓,赵丽丽,于晓旭,宗晓淋,毛雅元,张健,李一经,葛俊伟,乔薪瑗,唐丽杰重组猪乳铁蛋白N端的高效表达及抑菌活性检测J生物工程学报,2010,452352915袁小红,杨星勇,罗小英等豌豆铁蛋白的纯化及其抗血清的

16、制备J中国生物化学与分子生物学学报,2002,561461816杜莉利,李太武,苏秀榕,李登峰可口革囊星虫PHASCOLOMAESCULENTA铁结合蛋白基因的研究海洋与湖沼,2008,325225617朱王飞,钱胜峰铁与人体健康J膳食指南,2004,3474918ZHANGJ,LIFH,WANGZZ,ZHANGXJ,ZHOUAQ,XIANGJJCLONING,EXPRESSIONANDIDENTIFICATIONOFFERRITINFROMCHINESESHRIMP,FENNEROPENAEUSCHINENSISJJOURNALOFBIOTECHNOLOGY2006,12517318419M

17、ASUDAT,FUMIYUKIG,TOSHIHIROY,ETALCONSTRUCTIONOFHOMOANDHETEROPOLYMERSOFPLANTFERRITINSUBUNITSUSINGANINVITROPROTEINEXPRESSIONSYSTEMJPROTEINEXPRESSIONANDPURIFICATION,2007,5623724620陈晓泓,张博恒乳铁蛋白在肿瘤治疗中的作用机制J复旦学报医学版,2010,111912121OMIYAS,HIKOSOS,IMANISHIY,ETADOWNREGULATIONOFFERRITINHEAVYCHAININCREASESLABILEIR

18、ONPOOL,OXIDATIVESTRESSANDCELLDEATHINCARDIOMYOCYTESJMOLECULARANDCELLULARCARDIOLOGY,2009,46596622SHIGEMIKIO,HIKOSOS,IMANISHIY,ETALDOWNREGULATIONOFFERRITINHEAVYCHAININCREASESLABILEIRONPOOL,OXIDATIVESTRESSANDCELLDEATHINCARDIOMYOCYTESJJOURNALOFMOLECULARANDCELLULARCARDIOLOGY,2009,46596623邢薇,刁智娟,肖代雯等抗人胎盘酸性铁蛋白单链抗体的构建、表达与鉴定J生物技术通讯,2006,568568724DICKSOND,WALTONSPROPERTIESOFMAGNETOFERRITINANOVELBIOMEGNETICNANOPARTICLEJNANOSTRUCTUEDMATERIALS,1997,1959559825朱岚,黄飚,张祥瑞铁蛋白时间分辨荧光免疫分析法的建立J标记免疫分析与临床,2005,2104113