[发明专利]一种NADH-Q还原酶酶活性检测方法和试剂

说明书

技术领域

本发明属于生物医药技术领域，同时又属于遗传代谢病的临床诊断检测领域。具体而言本发明提供了一种测定NADH-Q还原酶（NADH:ubiquinone reductase，EC1.6.5.3）酶活力的方法，同时本发明还提供了作为NADH-Q还原酶（NADH:ubiquinone reductase，EC1.6.5.3）的酶活性分析和检测的试剂。 

背景技术

线粒体是真核细胞中的一种细胞器，由两层膜包被,外膜平滑,内膜向内折叠形成嵴, 两层膜之间有腔, 称为膜间隙，线粒体中央是基质。线粒体内膜上具有呼吸链酶系及ATP酶复合体。线粒体是细胞内氧化磷酸化和形成ATP的主要场所,有细胞动力工厂 (power plant)之称。另外,线粒体有自身的DNA和遗传体系, 但线粒体基因组的基因数量有限, 因此,线粒体是一种半自主性的细胞器。 

线粒体病(Mitochondrial disorders)是因遗传基因异常引起线粒体代谢酶的缺陷而出现的一组多系统疾病，也称为线粒体细胞病。 

线粒体病可由核基因（nDNA）缺陷或线粒体基因（mtDNA）缺陷造成，因此这类疾病可有多种遗传模式，如母系遗传、孟德尔遗传，或者两者均有。 

几乎人体内所有细胞的直接能量来源都是线粒体，因此,线粒体病可以说是一种导致多系统紊乱的疾病，它能损伤不止一种体细胞、组织或器官。由于线粒体病患者体内正常和病变线粒体的组成都不径相同，所以其导致的症状也因人而异。 

首先，线粒体病表型多样且可相互重叠。同样的mtDNA突变可以产生不同的表现型，不同的mtDNA突变可以产生相似的表现型。 

第二，除少数线粒体病仅影响单一器官外，绝大多数可影响多器官系统。线粒体呼吸链是有氧代谢必需的和最终的通路，因而往往那些依赖于有氧代谢的组织和器官如心、脑和肌肉最先受累，而且症状突出。 

第三，任何年龄都可发生线粒体病。一般来说，由nDNA异常所致者发病于幼年时期，由mtDNA异常所致者则发病于童年和成年以后。 

因为肌细胞和神经细胞对能量的需求特别大，因此神经肌肉方面的问题——比如肌肉无力、运动障碍、听力丧失、平衡协调能力减退、惊厥和学习不能——都是线粒体病的主要特征。该病其他普遍的并发症包括白内障、心肌无力，糖尿病以及发育不良等。一般情况下，线粒体病患者会有以上的二个至多个病症，其中的一些往往同时发生，以至于我们把它们归类为某综合征。 能造成明显肌肉问题的线粒体病称为线粒体肌病（mitochondrial myopathy），而同时造成明显的肌肉和神经症状的则称为线粒体脑肌病（mitochondrial encephalomyopathy）。 

因线粒体是细胞内进行有氧呼吸的主要场所，所以把线粒体内进行有氧呼吸的酶系称为线粒体呼吸链。线粒体呼吸链由一组复合物组成，包括I、II、III、IV、V。复合物I、II、III、IV的作用是在装配线上来回运输电子，因此我们称之为电子传递链，V号复合体的作用是“合成”ATP，因此又称为ATP合成酶。 

线粒体呼吸链复合物中任一种或几种酶功能低下或缺陷均会导致上述线粒体病的发生。 

线粒体NADH-Q还原酶（又称为NADH脱氢酶），简称为复合物I（Complex I）是线粒体呼吸链复合物中结构最大、最复杂的复合物，由45个不同的蛋白亚基组成。复合物I的功能是将电子从NADH传递给辅酶Q，在传递电子的同时向线粒体膜间隙释放2个质子，在内膜两侧形成质子梯度，将能量以电化学势能的形式储存在线粒体内膜上。复合物I的编码基因包括核基因和线粒体基因两种，其中线粒体基因编码复合物I的7个蛋白亚基，分别为ND1、ND2、ND3、ND4、ND4L、ND5、ND6。这7个蛋白亚基共同参与组成复合物I的一部分结构，其中任意一个亚基功能异常均会导致线粒体病的发生，如LHON（Leber hereditary optic neuropathy）、MELAS（mitochondrial encephalomyopathy with lactic acidosis and stroke-like episodes syndrome）、AD-MT（Alzheimer disease mitochondrial）、LDYT（Leber hereditary optic neuropathy with dystonia）、LS（Leigh syndrome）、MT-C1D（mitochondrial complex I deficiency）等。