PiC基因与人体疾病机制研究(1)
摘 要：线粒体功能的改变，直接导致人体多种病变，影响线粒体功能的原因有很多种，其中线粒体磷酸转载体(PiC)作为线粒体内膜的膜蛋白，对线粒体通透性转换孔(MPTP)的開放起到至关重要的作用，因此通过不断的研究与发现，PiC基因的表达与多种疾病的发生发展有关，现就PiC基因与人体疾病机制的研究进展情况予以综述。
关键词：PiC；MPTP；线粒体
中图分类号：R542.2 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2018.22.008
文章编号：1006-1959(2018)22-0023-03
Research Progress of PiC Gene and Human Disease Mechanism
GUO Jin-lian1，XU Wei-mian1，LU Jun-kun2
, 百拇医药
(1.Jiamusi University，Jiamusi 154000， Heilongjiang，China；
2.Department of Cardiology，Subject Two，the First Affiliated Hospital of Jiamusi University， Jiamusi 154000，Heilongjiang，China)
Abstract：Mitochondria function changes directly lead to a variety of diseases in the human body. There are many factors that affect Mitochondria function. Among them， the Mitochondria Phosphoric acid carrier vector (PiC) is the membrane protein of the Mitochondria intima. It plays a vital role in the opening of the Mitochondria permeability transition pore (MPTP). So through constant research and discovery， PiC gene expression is related to the occurrence and development of various diseases. This paper summarizes the research progress of PiC gene and human disease mechanism.
, http://www.100md.com
Key words：PiC；MPTP；Mitochondria
线粒体是细胞物质与能量代谢的重要场所，人体多种疾病的发生发展都与线粒体功能的改变密切相关。近年来，随着分子生物技术进展水平的不断提高，线粒体磷酸转载体(PiC)基因表达上调，线粒体通透性转换孔(MPTP)的持续开放与氧化应激水平的关系，是导致呼吸衰竭、心肌病、心力衰竭等人体多种疾病的危险因素。
1 PiC基因与线粒体的关系
PiC功能首先是在其对SH-试剂的高度敏感性的基础上确定的[1]。PiC转运蛋白同质纯化是从心脏、肝脏及酵母分离的。研究发现PiC是线粒体通透性转换孔的主要成分之一[2]，PiC可能是MPTP的组成中钙诱导的孔道构象改变的关键组成部分，Pi结合到PiC具有激活线粒体孔道开放的能力，这说明线粒体MPTP被Pi激活。研究对比发现Pi比砷酸盐更能激活MPTP的开放，Pi更具有结合Ca的能力[3]，在缺乏PiC时Pi不能通过线粒体促进Ca聚集，即使有少量的20%～30%PiC也足够使MPTP开放。
, http://www.100md.com
由于线粒体需要维持其内部环境的稳态，所以内部膜的离子和底物的流动需要保持能量及物质平衡。在线粒体电子链传递中，由呼吸驱动质子泵排出的质子数量需要通过F1F0-ATP酶保持平衡。磷酸盐通过PiC运送到线粒体基质中，磷酸盐与OH-进行交换，磷酸盐的进入和OH-的流出是沿着H+梯度进行的，因此没有净电荷(电子)的产生[4]。Pi通过PiC转运影响pH梯度通过内膜与H+有效的协同转运，用于基本的氧化磷酸化。
2 PiC基因与MPTP的关系
人们早就知道Ca2+和氧化剂诱导下无机磷酸盐对MPTP通道敏感，推测MPTP拥有Pi结合位点。研究发现，MPTP在缺乏PiC基因表达产物时表现为通透功能受限，在PiC与CyP-D、ANT重新组合后便可重新发挥MPTP的通透转运功能，这说明PiC才是线粒体MPTP的必要组成部分[5]。MPTP的分子机制目前尚不明确，关于MPTP孔的组成有两种假设，亲环蛋白D和ADP作为调节器，CypD可以增强MPTP Ca2+的敏感性[6]，通过基因敲除大鼠的研究发现PiC不是MPTP孔的必须构成，但具有调节功能。也有研究发现[7] MPTP开放不依赖于线粒体Ca2+ 但与线粒体总的Ca2+负荷有关，Ca-Pi复合物的累积可能是转换孔激活开关。
, 百拇医药
超过60%的线粒体蛋白质包含乙酰化位点，大部分都参与其中能量代谢[8]，在线粒体上至少有一个抑制蛋白质乙酰化作用点。因此，乙酰化线粒体蛋白酶可以抑制线粒体代谢和ATP合成。在缺血再灌注的心肌细胞中，高钙水平及过多活性氧诱导线粒体通透性增强，线粒体内膜MPTP开放，尽管复杂的MPTP分子结构还没完全明确，但在缺少PiC的 MPTP倾向于开放状态。
高水平的ROS在MPTP开放中起到重要作用[9]，MPTP的开放是多种事件引起的，包括心肌再灌注损伤在内的各种形式的细胞和组织的损伤，导致细胞凋亡及坏死。MPTP在心肌组织中抑制线粒体开放，可以减轻低氧状态下的细胞死亡[10]。Leung AW等证明[11]，PiC是MPTP的必要的组成部分而不是ANT。此外，高浓度的钙就能独立引发PiC。这些数据可以解释为什么在VDAC或ANT消融时预防mPTP的形成是失败的，而在CypD缺陷线粒体，MPTP诱导需要更高水平的钙，并不是完全被环孢素A治疗所阻断。, http://www.100md.com(郭金莲 徐炜棉 卢均坤)
关键词：PiC；MPTP；线粒体
中图分类号：R542.2 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2018.22.008
文章编号：1006-1959(2018)22-0023-03
Research Progress of PiC Gene and Human Disease Mechanism
GUO Jin-lian1，XU Wei-mian1，LU Jun-kun2
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(1.Jiamusi University，Jiamusi 154000， Heilongjiang，China；
2.Department of Cardiology，Subject Two，the First Affiliated Hospital of Jiamusi University， Jiamusi 154000，Heilongjiang，China)
Abstract：Mitochondria function changes directly lead to a variety of diseases in the human body. There are many factors that affect Mitochondria function. Among them， the Mitochondria Phosphoric acid carrier vector (PiC) is the membrane protein of the Mitochondria intima. It plays a vital role in the opening of the Mitochondria permeability transition pore (MPTP). So through constant research and discovery， PiC gene expression is related to the occurrence and development of various diseases. This paper summarizes the research progress of PiC gene and human disease mechanism.
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Key words：PiC；MPTP；Mitochondria
线粒体是细胞物质与能量代谢的重要场所，人体多种疾病的发生发展都与线粒体功能的改变密切相关。近年来，随着分子生物技术进展水平的不断提高，线粒体磷酸转载体(PiC)基因表达上调，线粒体通透性转换孔(MPTP)的持续开放与氧化应激水平的关系，是导致呼吸衰竭、心肌病、心力衰竭等人体多种疾病的危险因素。
1 PiC基因与线粒体的关系
PiC功能首先是在其对SH-试剂的高度敏感性的基础上确定的[1]。PiC转运蛋白同质纯化是从心脏、肝脏及酵母分离的。研究发现PiC是线粒体通透性转换孔的主要成分之一[2]，PiC可能是MPTP的组成中钙诱导的孔道构象改变的关键组成部分，Pi结合到PiC具有激活线粒体孔道开放的能力，这说明线粒体MPTP被Pi激活。研究对比发现Pi比砷酸盐更能激活MPTP的开放，Pi更具有结合Ca的能力[3]，在缺乏PiC时Pi不能通过线粒体促进Ca聚集，即使有少量的20%～30%PiC也足够使MPTP开放。
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由于线粒体需要维持其内部环境的稳态，所以内部膜的离子和底物的流动需要保持能量及物质平衡。在线粒体电子链传递中，由呼吸驱动质子泵排出的质子数量需要通过F1F0-ATP酶保持平衡。磷酸盐通过PiC运送到线粒体基质中，磷酸盐与OH-进行交换，磷酸盐的进入和OH-的流出是沿着H+梯度进行的，因此没有净电荷(电子)的产生[4]。Pi通过PiC转运影响pH梯度通过内膜与H+有效的协同转运，用于基本的氧化磷酸化。
2 PiC基因与MPTP的关系
人们早就知道Ca2+和氧化剂诱导下无机磷酸盐对MPTP通道敏感，推测MPTP拥有Pi结合位点。研究发现，MPTP在缺乏PiC基因表达产物时表现为通透功能受限，在PiC与CyP-D、ANT重新组合后便可重新发挥MPTP的通透转运功能，这说明PiC才是线粒体MPTP的必要组成部分[5]。MPTP的分子机制目前尚不明确，关于MPTP孔的组成有两种假设，亲环蛋白D和ADP作为调节器，CypD可以增强MPTP Ca2+的敏感性[6]，通过基因敲除大鼠的研究发现PiC不是MPTP孔的必须构成，但具有调节功能。也有研究发现[7] MPTP开放不依赖于线粒体Ca2+ 但与线粒体总的Ca2+负荷有关，Ca-Pi复合物的累积可能是转换孔激活开关。
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超过60%的线粒体蛋白质包含乙酰化位点，大部分都参与其中能量代谢[8]，在线粒体上至少有一个抑制蛋白质乙酰化作用点。因此，乙酰化线粒体蛋白酶可以抑制线粒体代谢和ATP合成。在缺血再灌注的心肌细胞中，高钙水平及过多活性氧诱导线粒体通透性增强，线粒体内膜MPTP开放，尽管复杂的MPTP分子结构还没完全明确，但在缺少PiC的 MPTP倾向于开放状态。
高水平的ROS在MPTP开放中起到重要作用[9]，MPTP的开放是多种事件引起的，包括心肌再灌注损伤在内的各种形式的细胞和组织的损伤，导致细胞凋亡及坏死。MPTP在心肌组织中抑制线粒体开放，可以减轻低氧状态下的细胞死亡[10]。Leung AW等证明[11]，PiC是MPTP的必要的组成部分而不是ANT。此外，高浓度的钙就能独立引发PiC。这些数据可以解释为什么在VDAC或ANT消融时预防mPTP的形成是失败的，而在CypD缺陷线粒体，MPTP诱导需要更高水平的钙，并不是完全被环孢素A治疗所阻断。, http://www.100md.com(郭金莲 徐炜棉 卢均坤)