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乙酰膽堿基因工程與生命工程
神經細胞的乙酰膽堿能系統是在神經系統中由非神經細胞的膽堿能系統特化而成的適應了成為神經遞質作用的神經細胞的膽堿能系統，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。它與有機磷農藥有特異反應。利用AChE基因工程技術進行有機磷農藥的快速檢測、人類疾病防治、生態環境保護和昆蟲的抗藥性等方面的研究具有非常重要的意義。本文綜述了當前國內外有關AChE的基因克隆技術與表達系統的研究進展，并對AChE轉基因技術的現狀和問題進行了分析討論。展望了AChE基因工程技術在農藥快速檢測、環境保護、人類疾病防治等領域中的應用前景。
【關鍵詞】乙酰膽堿酯酶;基因克隆;轉基因;有機磷農藥
1 乙酰膽堿及其受體簡述
乙酰膽堿(acetylcho line， ACh)是一種經典的興奮性神經遞質， 包括外周神經如運動神經、自主神經系統的節前纖維和副交感神經節后纖維均合成和釋放這種神經遞質。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，隨后進入囊泡貯存。當動作電位沿神經到達神經末梢時， 觸發神經末梢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細胞膜的乙酰膽堿受體(acet ylcholine recepto rs，AChRs)引起生理效應。其中位于副交感神經節后纖維所支配的效應器細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); 位于神經節細胞膜和骨骼肌細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受體家族， 在中樞神經系統、周圍神經系統和肌肉組織廣泛表達。
乙酰膽堿不僅存在在人體內，它也儲存在許多植物當中，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用于治療AD的藥物相比，石杉堿甲對腦內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ACh水平作用持續達6 h，優于加蘭他敏、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習記憶障礙。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用藥，從中分離得到的網球花堿(Haemanthamine)、Hamayne、Crinamine和石蒜堿(Lycorine)能提高腦內乙酰堿膽堿含量 。黨參總堿有改善東莨菪堿所致學習記憶障礙和促進膽堿乙酰基轉移酶生成乙酰膽堿的作用。
但是，由于當前AChE的研究重點主要集中在生化毒理學、神經生物學和藥理學方面，確切地說，主要集中在昆蟲抗藥性、人類疾病防治等研究領域，而在環境保護方面卻很少涉及，目前有關AChE在環境保護領域中的研究主要集中在農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藥的敏感性。因此，如果要想AChE在環保方面發揮更大的作用，就必須深入開展AChE的基因克隆技術及轉基因技術的研究，運用這些技術來獲得足夠的高靈敏度優質酶源。當前有關AChE的基因克隆技術及其轉基因技術應用于環境保護的報導甚少，為了引起人們對AchE的廣泛關注，使其在農藥殘留監測、生態環境保護領域中發揮更大的作用。
3 AChE基因結構和克隆技術
AChE基因結構：
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如線蟲餳m砷撇蚴基因組中發現了四種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現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、內含子、外顯子的數目不同而Ace結構也不同。
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―末端肽的不穩定性。從而影響催化亞基復制結果，造成了基因產物的多型性。
4 結束語
神經細胞的乙酰膽堿能系統是在神經系統中由非神經細胞的膽堿能系統特化而成的適應了成為神經遞質作用的神經細胞的膽堿能系統。在生態環境保護方面。AChE正同樣扮演重要的角色。當前防治農作物害蟲的方法多是依賴化學藥物，雖然可以殺死目標害蟲，但同時也引起害蟲產生抗藥性或導致有益生物死亡。對細胞和組織的穩態有著重要作用。當然， 對于確認非神經細胞的膽堿能系統中各種細節的研究仍有待于深入， 它的生物學和病理學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。
【參考文獻】
[1]金其煌.乙酰膽堿酯酶在細胞凋亡的作用及c―418誘導細胞凋亡的分子機制[D].上海：中國科學院上海生命科學研究院生物化學與細胞生物學研究所，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].昆蟲學報，2006，49(1)：1034-1041
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