髓过氧化物酶MPO研究 1.MPO的结构髓过氧化物酶(MPO)是由中性粒细胞、单核细胞和某些组织的巨噬细胞分泌的含血红素辅基的血红素蛋白酶,是血红素过氧化物酶超家族成员之一。MPO是I相代谢酶。每个酶分子有两个铁素基团,顺磁共振波谱表明血红素中的铁是在甲酰基血红素部分。MPO的合成是粒细胞进入循环之前在骨髓内合成并贮存于嗜天青颗粒内,外界刺激可导致中性粒细胞聚集,释放髓过氧化物酶(MPO)。在成熟的粒细胞中,MPO是含量最丰富的糖蛋白,约占外周血多形核中性粒细胞(PMNs)内总蛋白质含量的5%,血液中95%的MPO来源于PMNs。MPO的相对分子质量为150×103,是由2个亚单位聚合而成的二聚体,每个亚单位又由一条重链(α链,相对分子质量约60×103)和一条轻链(β链,相对分子质量约15×103)所构成。2个亚单位在α链处由1个二硫键相连。重链具有亚铁卟啉基团,说明MPO是铁依赖性的。MPO以3种亚形存在于髓系细胞中,分别为MPOⅠ、Ⅱ、Ⅲ。3种亚型主要是重链有差异,轻链的差异较小,导致它们在相对分子质量及疏水性等方面不同,3种亚型在功能上的差异还不明确,有待进一步研究。 2.MPO基因及其多态性人髓过氧化物酶基因位于染色体17q23?q24,含有12个外显子和11个内含子,长约14 638 bp,调控其基因表达的是生长因子。MPO的mRNA在早幼粒细胞的表达水平最高,其次是原始粒细胞、幼稚和原始单核细胞;当细胞分化到成熟时期,MPO基因表达水平迅速下降。现已知MPO基因首先表达的是一条相对分子质量为89×103的前体蛋白(precursor protein),经过翻译后加工,切割成α和β两种亚基,再聚合为成熟的MPO分子,加上糖链,最后形成有功能的MPO。MPO在基因表达过程中存在的缺陷,造成MPO基因DNA序列发生改变,影响其活力。MPO基因的多态性影响其基因的转录和表达,对机体的疾病易感性有一定的影响。Chevrier 等发现了外显子11处和启动子区域的V53F、A332V、I642L和IVS11? 2A→C4个新的基因多态性位点,它们的作用与功能需要进一步研究。Piedrafita 等研究发现与疾病有关的位点有5个:463G/A,R569W,Y173C,M251T和外显子9的碱基缺失。目前研究最多的是MPO基因启动子区第463位核苷酸G/A的突变,该位点位于SP1转录因子识别结合的顺式作用元件中,内含4个Alu重复序列。G/A的突变导致位于Alu反应元件的SP1转录因子结合位点消失,从而使MPO转录水平显著下降。也有报道发现外显子10的密码子569存在C被T替代,使CGG→TGG,导致遗传性MPO缺陷性疾病。还有研究报道在MPO基因129位点存在G被A取代,使MPO基因的表达水平显著降低。另外,据有关文献报道,MPO基因463A等位基因与一些癌症的风险降低相关。 3.MPO的生物学作用MPO是中性粒细胞的功能标志和激活标志,其水平及活性变化代表着嗜中性多形核白细胞(PMN)的功能和活性状态。纯化的人MPO活性为25~35 IU/mg,水溶性好,底物H2O2浓度>0.8 mmol时酶受抑制,酶反应最佳pH为4.5~5.5,当pH≥10,或≤2时酶失活。MPO的主要功能是在吞噬细胞内杀灭微生物,利用过氧化氢和氯离子产生次氯酸盐,并形成具有氧化能力的自由基。构成MPO–H2O2–卤素系统。许多研究发现,MPO不仅能杀灭吞噬于细胞内的微生物,而且可释放到细胞外,破坏多种靶物质,如肿瘤细胞、血小板、NK细胞、原虫、毒素等,对机体产生和调节炎症反应等多方面发挥作用。然而,在特定条件下,MPO催化反应生成过量的氧化剂(HOCl、3–氯化酪氨酸、酪氨酰基、硝基酪氨酸等),超过局部抗氧化剂的防御反应时,就会导致氧化应激和氧化性组织损伤。MPO还参与调节炎症反应的许多过程,MPO缺陷的中性粒细胞因过量的注入炎症部位而发生氧化反应,大量的超氧化物和氧化物形成,造成炎症部位组织细胞损伤。此外还有学者发现MPO能与DNA牢固结合形成复合物,有效保护DNA防止其在氧化过程中受损,从而保证髓系细胞的正常分化成熟及功能。