目前已证实尿凝血酶原片段1(UPTF1)是正常人尿草酸钙结晶的主要生理抑制因子之一。本课题组前期研究发现草酸钙尿石患者UPTF1分子中由谷氨酸羧基化反应形成的γ-羧基谷氨酸残基含量明显降低,此羧基化过程需要维生素K(VitK)的参与。VitK反应后由还原型转化为环氧化物型失去活性,而维生素K环氧化物还原酶(VKOR)可将环氧化型还原为还原型的VitK继续参与上述反应,因此,VKOR是该羧基化反应的限速酶,但其成份一直未得到鉴定,直到2004年《NATURE》报道成功分离出VKORC1为其主要活性成分。我们通过预实验首次证实VKORC1在草酸钙尿石患者肾组织中的表达明显降低,推测其可能参与了草酸钙尿石形成机制,故进一步设计课题,通过研究VKORC1对草酸钙尿石的成石效应,及其亚型、半衰期、稳定性、基因突变的研究,深入探讨其分子机制,为开辟草酸钙尿石新的诊断、治疗和预防方法提供理论依据。
VKORC1;calcium oxalate caculus;vitamin K circle;posttranslational modification;
尿凝血酶原片段1(UPTF1)是尿液中天然存在的大分子蛋白质,国内外大量研究已证实UPTF1是正常人尿草酸钙结晶的主要生理抑制因子之一。本课题组之前在国家自然科学基金资助下,发现草酸钙尿石患者UPTF1存在异常,表现为其分子中的r-羧基谷氨酸残基含量明显降低,这一羧化过程需要维生素K(VitK)的参与,反应后VitK由还原型转化为环氧化物型失去活性,而维生素K环氧化物还原酶亚单位1(VKORC1)可将环氧化型还原为还原型的VitK继续参与上述反应,因此,VKORC1是该羧化过程的限速酶。那么,VKORC1是否参与了草酸钙结石的形成过程呢?其可能机制是什么? 为了探索以上问题,本实验在基因水平、转录水平和表达水平三个不同层面对草酸钙结石患者VKORC1基因进行了研究。得出以下结果(1)与正常人相比,草酸钙尿石症患者肾脏组织中,VKORC1的表达下降;(2)在草酸钙尿石症患者肾脏组织中存在VKORC1的2 个剪接异构体;(3)草酸钙尿石症患者肾脏组织中VKORC1的表达下降可能与VKORC1 的3’UTR 无明显关联,而新发现的草酸钙尿石症患者肾脏组织VKORC1 的5’UTR 上游的171bp 碱基是否与VKORC1的表达或活性有关还有待进一步研究。 本实验显示了VKORC1 的缺陷与尿石症之间的关联性,结合课题组之前的工作,将VKORC1/VKDC-UPTF1几个因子联系起来,揭示了一条新的调控结石形成的可能通路VKORC1活性降低 → 维生素K循环障碍 → UPTF1分子中的Gla残基含量降低 → UPTF1抑制草酸钙晶体形成的活性明显降低 → 草酸钙尿石形成。为开辟草酸钙结石新的诊断、治疗和预防方法提供了理论依据。