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乙酰膽堿基因工程與生命工程
神經(jīng)細(xì)胞的乙酰膽堿能系統(tǒng)是在神經(jīng)系統(tǒng)中由非神經(jīng)細(xì)胞的膽堿能系統(tǒng)特化而成的適應(yīng)了成為神經(jīng)遞質(zhì)作用的神經(jīng)細(xì)胞的膽堿能系統(tǒng)，下面是小編搜集整理的一篇探究乙酰膽堿基因工程的論文范文，歡迎閱讀查看。
【摘 要】乙酰膽堿酯酶(AChE)是一種催化乙酰膽堿分解的水解酶。它與有機(jī)磷農(nóng)藥有特異反應(yīng)。利用AChE基因工程技術(shù)進(jìn)行有機(jī)磷農(nóng)藥的快速檢測、人類疾病防治、生態(tài)環(huán)境保護(hù)和昆蟲的抗藥性等方面的研究具有非常重要的意義。本文綜述了當(dāng)前國內(nèi)外有關(guān)AChE的基因克隆技術(shù)與表達(dá)系統(tǒng)的研究進(jìn)展，并對AChE轉(zhuǎn)基因技術(shù)的現(xiàn)狀和問題進(jìn)行了分析討論。展望了AChE基因工程技術(shù)在農(nóng)藥快速檢測、環(huán)境保護(hù)、人類疾病防治等領(lǐng)域中的應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】乙酰膽堿酯酶;基因克隆;轉(zhuǎn)基因;有機(jī)磷農(nóng)藥
1 乙酰膽堿及其受體簡述
乙酰膽堿(acetylcho line， ACh)是一種經(jīng)典的興奮性神經(jīng)遞質(zhì)， 包括外周神經(jīng)如運(yùn)動神經(jīng)、自主神經(jīng)系統(tǒng)的節(jié)前纖維和副交感神經(jīng)節(jié)后纖維均合成和釋放這種神經(jīng)遞質(zhì)。ACh 由膽堿(choline)和乙酰輔酶A 合成， 由膽堿乙酰化酶(choline acety lase， ChAT)催化，隨后進(jìn)入囊泡貯存。當(dāng)動作電位沿神經(jīng)到達(dá)神經(jīng)末梢時， 觸發(fā)神經(jīng)末梢Ca2+通道開放，囊泡與突觸前膜融合、破裂， ACh 釋放入突觸間隙或接頭間隙， 作用于突觸后膜或效應(yīng)細(xì)胞膜的乙酰膽堿受體(acet ylcholine recepto rs，AChRs)引起生理效應(yīng)。其中位于副交感神經(jīng)節(jié)后纖維所支配的效應(yīng)器細(xì)胞膜的膽堿受體對以毒蕈堿為代表的擬膽堿藥較為敏感， 故稱為毒蕈堿型膽堿受體(muscar inic acet ylcho line receptor s， mAChRs); 位于神經(jīng)節(jié)細(xì)胞膜和骨骼肌細(xì)胞膜的膽堿受體對煙堿比較敏感， 故稱為煙堿型膽堿受體(nicot inic acety lcholine r ecepto rs，nAChRs)。mAChRs 屬于G 蛋白偶聯(lián)受體家族， nAChRs 是配體門控的離子通道蛋白[1]， 屬于具有共同起源的半胱氨酸環(huán)受體家族， 在中樞神經(jīng)系統(tǒng)、周圍神經(jīng)系統(tǒng)和肌肉組織廣泛表達(dá)。
乙酰膽堿不僅存在在人體內(nèi)，它也儲存在許多植物當(dāng)中，藥用價值非常高。
2 生物堿類乙酰膽堿酯酶抑制劑
2.1 石杉堿甲
石杉堿與其它目前開發(fā)用于治療AD的藥物相比，石杉堿甲對腦內(nèi)乙酰膽堿酯酶具有極高的選擇性、抑制性和可逆性抑制，提高腦內(nèi)ACh水平作用持續(xù)達(dá)6 h，優(yōu)于加蘭他敏、多奈哌齊和他克林甲是從石杉屬植物、千層塔(蛇足石杉， Huperzia serrata)中分離得到的一種新型生物堿有效單體。
2.2 加蘭他敏
加蘭他敏(Ga lan tham ine，)是從石蒜科植物中分離得到的一種生物堿，主要來源于黃花石蒜(Lycoris au rea)、石蒜(L. radiata)及白水仙(N arcissus papyraceus)鱗莖、夏雪片蓮(Leucojumaestivum)、雪片蓮(L. vernum)、沃氏雪花蓮(Ga2lanthus woronaw ii)的葉、球莖、克氏雪花蓮(G.k rasnovii)、雪花蓮(G. n ivalis)的全草、斯特倫伯石蒜(S tern- bergia sicula)球莖和波斯石蒜(Ungerniaspiralis)葉等。
2.3 其他生物堿
小檗堿(Berberine)、巴馬亭(Palmatine)和去氫吳茱萸堿(Dehy droevodiamine)能改善東莨菪堿所致大鼠學(xué)習(xí)記憶障礙。石蒜科文殊蘭屬植物C. jagus和C. glaucum 在尼日利亞作為治療老年性癡呆的傳統(tǒng)用藥，從中分離得到的網(wǎng)球花堿(Haemanthamine)、Hamayne、Crinamine和石蒜堿(Lycorine)能提高腦內(nèi)乙酰堿膽堿含量 。黨參總堿有改善東莨菪堿所致學(xué)習(xí)記憶障礙和促進(jìn)膽堿乙�；D(zhuǎn)移酶生成乙酰膽堿的作用。
但是，由于當(dāng)前AChE的研究重點(diǎn)主要集中在生化毒理學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)和藥理學(xué)方面，確切地說，主要集中在昆蟲抗藥性、人類疾病防治等研究領(lǐng)域，而在環(huán)境保護(hù)方面卻很少涉及，目前有關(guān)AChE在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域中的研究主要集中在農(nóng)藥殘留檢測傳感器的研制上，但是效果不是很理想，因為傳感器的精確度、靈敏度的高低取決于選用的乙酰膽堿酯酶酶源對農(nóng)藥的敏感性。因此，如果要想AChE在環(huán)保方面發(fā)揮更大的作用，就必須深入開展AChE的基因克隆技術(shù)及轉(zhuǎn)基因技術(shù)的研究，運(yùn)用這些技術(shù)來獲得足夠的高靈敏度優(yōu)質(zhì)酶源。當(dāng)前有關(guān)AChE的基因克隆技術(shù)及其轉(zhuǎn)基因技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)的報導(dǎo)甚少，為了引起人們對AchE的廣泛關(guān)注，使其在農(nóng)藥殘留監(jiān)測、生態(tài)環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域中發(fā)揮更大的作用。
3 AChE基因結(jié)構(gòu)和克隆技術(shù)
AChE基因結(jié)構(gòu)：
從目前已克隆的AChE基因來看，絕大部分生物的AChE均由單個Ace基編碼。但也有特殊的情況出現(xiàn)如線蟲餳m砷撇蚴基因組中發(fā)現(xiàn)了四種Ace(Ace―1，Ace―2，Ace―3，Ace―4)基因。在棉蚜桃蚜、岡比亞按蚊和三帶喙庫蚊等四種昆蟲中也發(fā)現(xiàn)2種Ace(Ace―1，Ace―2)基因，它們編碼的AChE對抑制劑的敏感性不同，對底物的催化性質(zhì)也存在著差別。但是，這些基因的存在并沒有影響擁有多個Ace基因編碼的生物生長和繁殖[3]。此外，在不同生物種類間，因Ace的堿基長度、內(nèi)含子、外顯子的數(shù)目不同而Ace結(jié)構(gòu)也不同。
AChE的催化亞基是由單個基因編碼的，亞基類型有AChE(S)、AChE(H)和AChE(T)三種，每個催化亞基可由單聚體(G1)、二聚體(c2)和四聚體(G4)組成。這些催化亞基的類型是由編碼AChE羧基端的C―末端肽決定。因C―末端肽的不穩(wěn)定性。從而影響催化亞基復(fù)制結(jié)果，造成了基因產(chǎn)物的多型性。
4 結(jié)束語
神經(jīng)細(xì)胞的乙酰膽堿能系統(tǒng)是在神經(jīng)系統(tǒng)中由非神經(jīng)細(xì)胞的膽堿能系統(tǒng)特化而成的適應(yīng)了成為神經(jīng)遞質(zhì)作用的神經(jīng)細(xì)胞的膽堿能系統(tǒng)。在生態(tài)環(huán)境保護(hù)方面。AChE正同樣扮演重要的角色。當(dāng)前防治農(nóng)作物害蟲的方法多是依賴化學(xué)藥物，雖然可以殺死目標(biāo)害蟲，但同時也引起害蟲產(chǎn)生抗藥性或?qū)е掠幸嫔锼劳�。對�?xì)胞和組織的穩(wěn)態(tài)有著重要作用。當(dāng)然， 對于確認(rèn)非神經(jīng)細(xì)胞的膽堿能系統(tǒng)中各種細(xì)節(jié)的研究仍有待于深入， 它的生物學(xué)和病理學(xué)的作用才能得到更清晰地闡明， 并有可能成為新的治療靶標(biāo)。
【參考文獻(xiàn)】
[1]金其煌.乙酰膽堿酯酶在細(xì)胞凋亡的作用及c―418誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的分子機(jī)制[D].上海：中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所，2004：13.
[2]張玲敏.吳明瑋.白紋伊蚊乙酰膽堿酯酶基因片段克隆及序列分析[J].中國寄生蟲病防治雜志，2003，16(1)：47-51.
[3]楊之帆，何光存.褐飛虱乙酰膽堿酯酶基因全長cDNA的克隆和序列分析[J].昆蟲學(xué)報，2006，49(1)：1034-1041
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