过氧化氢酶抗体的应用

背景^[1-3]

过氧化氢酶抗体是一类可以特异性结合过氧化氢酶的多克隆抗体，主要用于体外检测过氧化氢酶的免疫学实验。

过氧化氢酶是一种普遍存在于几乎所有生物体内的一种抗氧化酶，主要分布于植物的叶绿体、线粒体、内质网、动物的肝和红细胞中。它是过氧化物酶体的标志酶,约占过氧化物酶体酶总量的40%。

过氧化氢酶

过氧化氢酶是由四个多肽链组成的同源四聚体，每一个亚基含有超过500个氨基酸残基，且每个亚基的活性位点都含有一个卟啉血红素基团，用于催化过氧化氢的反应。过氧化氢酶的最适pH接近7，最适温度则因物种而异。

过氧化氢酶的主要作用是催化过氧化氢分解为水和氧气，清除体内的过氧化氢，从而使细胞免于遭受H2O2的毒害，是生物防御体系的关键酶之一，为机体提供了抗氧化防御机理。不同来源的酶有不同的结构，在不同组织中酶的活性水平也不同，过氧化氢在肝脏中分解速度比在脑或心脏等器官快，因为肝脏中的CAT含量水平高。

过氧化氢酶活性分析试剂盒利用过氧化氢酶的过氧化物酶活性来进行测定。在合适浓度的H2O2存在的条件下，过氧化氢酶与甲醇反应，产生甲醛，生成的甲醛可以与显色物反应，产物可以在540nm处测量吸光度，样本中的过氧化氢酶活性与OD值成正比。

应用^[4][5]

过氧化氢酶抗体可以用于过氧化氢酶在拟南芥生长发育中的功能及作用机制分析

不利的环境胁迫如高温、寒冷、干旱、盐渍、紫外线、臭氧胁迫和病原体感染等会导致细胞内的代谢平衡受到破坏、活性氧大量积累,从而增强氧化应激。其中H2O2是主要的活性氧分子,而过氧化氢酶是清除该分子的关键酶,拟南芥中过氧化氢酶是由三个基因编码(CAT1、CAT2和CAT3)的蛋白组成,但是他们是否全部参与H2O2的代谢还不是很清楚。

本研究采用遗传学、生物化学和转录组学等多种技术手段,分析了所有过氧化氢酶基因突变对拟南芥突变体生长发育以及生理生化的影响。具体研究成果如下:1.相较于Col-0,cat1-2 cat2-1 cat3-1突变体呈现出叶片生长和根系发育迟缓。测量莲座叶鲜重结果表明,cat1-2 cat2-1 cat3-1的鲜重显著降低,主根生长受到抑制且通过抑制侧根原基的出现阶段使侧根的数量剧烈减少。与Col-0相比,cat1-2 cat2-1 cat3-1突变体中几乎未检测到过氧化氢酶活性;此外,cat1-2 cat2-1cat3-1中的总谷胱甘肽和氧化型谷胱甘肽含量显著地升高,这些结果表明所有过氧化氢酶基因都参与H2O2的代谢,进而控制氧化胁迫的诱导。

2.此外,叶片出现明显的细胞程序性死亡现象,并且伴随着游离水杨酸(SA)和总SA含量大幅度上升。SA合成关键基因ICS1的突变完全阻断三突cat1-2cat2-1 cat3-1叶片细胞死亡现象,该遗传证据进一步证明cat1-2 cat2-1 cat3-1突变诱导的细胞死亡与水杨酸积累有关。

3.在cat1-2 cat2-1 cat3-1三重突变体中分别回补CAT1、CAT2和CAT3,这些转基因植株不同程度上回复了cat1-2 cat2-1 cat3-1的表型,减弱了叶片的细胞死亡。且相比较于cat1-2 cat2-1 cat3-1突变体,转基因植株的过氧化氢酶活也有较高的上调。

4.利用转录组测序技术分析Col-0和cat1-2 cat2-1 cat3-1的差异基因表达情况,结果发现,在cat1-2 cat2-1 cat3-1中,303个ROS响应基因、48个SA合成及信号途径相关基因和38个免疫相关基因大多数被显著性的诱导表达,而40个光合作用过程相关的基因表达下调,这与cat1-2 cat2-1 cat3-1的表型分析相一致。

综上所述,由于所有过氧化氢酶基因的突变,导致植物体内H2O2水平显著增高,氧化应激进一步增强,从而诱导了SA的合成积累,激活了依赖于SA的免疫防御反应,导致叶片出现细胞程序性死亡的现象,并且通过抑制侧根原基的出现阶段使其侧根数量减少。

参考文献

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