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摘要血红素（Fe-protoporphyrin IX，heme）是一种自然界广泛存在的蛋白质辅基，在体内发挥重要的生理功能。在某些病理状态下发生严重溶血时，血红素从血红蛋白中释放出来后可能结合其他蛋白及生物大分子。不同蛋白质采用不同方式结合血红素并对其过氧化物酶活性产生不同的影响。血红素能催化脂质过氧化，增加周围蛋白质以及DNA氧化损伤。在H2O2和亚硝酸盐的存在下，血红素能催化酪氨酸硝化，该途径被认为是体内蛋白质酪氨酸硝化的主要途径之一。蛋白质酪氨酸硝化作为机体在氮氧化物存在下蛋白质氧化损伤的特殊形式，与神经退行性疾病、2型糖尿病（type2 diabetes mellitus，T2Dm）及心血管疾病等多种疾病有关。除此之外，蛋白质羰基化作为一种不可逆的蛋白质氧化，同样也是heme-H2O2-NO2-体系中不可避免的氧化损伤。因此，蛋白质结合血红素后对其过氧化物酶活性的影响直接关系到结合的复合物对周边蛋白的氧化损伤情况。本文研究了以下三种血红素复合物的过氧化物酶活性及其对周边蛋白质的损伤：<br>　　（1）胰岛素与血红素的结合特性及对其过氧化物酶活性的影响。研究了胰岛素与血红素的结合特性以及heme-insulin复合物的过氧化物酶活性。结果显示胰岛素能与血红素结合并且能够增加其过氧化物酶活性。Heme-insulin复合物催化H2O2-NO2-体系硝化蛋白质酪氨酸的能力强于游离的血红素，这可能与β细胞内蛋白质硝化增加有关。除此之外，在过氧化氢的作用下，胰岛素自身的酪氨酸也被氧化生成双酪氨酸，导致胰岛素分子间产生酪氨酸自由基交联，并且这种共价键交联已被证实会影响胰岛素的生物活性。无论是硝化应激升高还是胰岛素的生理功能缺失都与T2Dm的发病机理密切相关。因此，这些研究揭示了heme-insulin在体内可能存在的生理功能，即在T2Dm的发病过程中可能具有潜在的推进作用。<br>　　（2）HSA-heme复合物的过氧化物酶活性及其功能研究。研究人血清白蛋白（human serum albumin，HSA）-heme复合物的过氧化物酶活性及其功能。结果显示HSA结合血红素不仅没有减弱反而增加了H2O2与血红素的亲和力。HSA-heme催化酪氨酸氧化和硝化的能力也明显强于游离的血红素。高铁白蛋白不仅能催化自身酪氨酸硝化，还促进了共温浴蛋白—烯醇酶的硝化，但与游离的血红素相比却能起到减弱烯醇酶羰基化的作用。进一步检测发现与H2O2作用后血红素与HSA产生共价键交联，表明HSA捕获了随着ferryl heme同时产生的自由基并形成了蛋白质自由基。利用碘化法修饰HSA中的酪氨酸后，HSA失去了减弱共温浴蛋白羰基化的作用，反而促进了共温浴蛋白的硝化和羰基化以及自身的羰基化。此外，低浓度的谷胱甘肽能有效地抑制HSA-heme催化产生的蛋白质硝化，但对羰基化没有明显作用。这些结果表明，HSA通过其酪氨酸残基清除血红素催化过氧化反应所产生的自由基，从而避免蛋白质遭受不可逆的氧化损伤，同时内源性抗氧化剂谷胱甘肽能有效地将酪氨酰自由基还原为酪氨酸避免了酪氨酸硝化可能带来的蛋白质结构和功能的变化。<br>　　（3）甘油醛-3-磷酸脱氢酶（glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase，GAPDH）与血红素相互作用及其功能的研究。将GAPDH-heme与HSA-heme进行比较，研究其过氧化物酶活性以及在H2O2-NO2-体系中对周围蛋白质的影响作用。结果显示GAPDH能够抑制H2O2诱导的血红素降解，并且与HSA的效果相当。GAPDH-heme的过氧化物酶活性强于游离的血红素，但明显低于HSA-heme。比较催化氧化酪氨酸及硝化蛋白质酪氨酸的能力结果为：HSA-heme>heme>GAPDH-heme，这表明GAPDH-heme对催化底物有一定的选择性，并且降低了血红素导致的硝化应激。GAPDH同样也能降低血红素-H2O2-NO2-体系诱导的蛋白质羰基化，但GAPDH自身羰基化增加并且发生蛋白质降解。此外，GAPDH比HSA能够更好地抑制heme-GO-NO2-体系对SH-SY5Y细胞的毒性作用。利用HPLC检测在H2O2作用下GAPDH与血红素没有发生共价键交联，推测在GAPDH上可能没有产生蛋白质自由基。以上结果表明GAPDH解毒血红素的机理与HSA有所不同，GAPDH与血红素的结合降低了血红素催化蛋白质硝化的能力，GAPDH比HSA能更好地降低血红素潜在的细胞毒性。这项研究有利于阐明GAPDH作为一个伴侣分子在运载血红素到达下游区过程中的保护作用。