硫氧還蛋白氧化還原酶（Thioredoxin Reductase，簡(jiǎn)稱 TrxR）是一種依賴于煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）的黃素蛋白酶，屬于吡啶核苷酸 - 二硫化物氧化還原酶家族。它廣泛存在于真核生物和原核生物體內(nèi)，在哺乳動(dòng)物中，TrxR 主要分布于細(xì)胞質(zhì)、線粒體和細(xì)胞核中，不同組織器官（如肝臟、腎臟、心臟、大腦）均有表達(dá)，其中肝臟作為重要的代謝器官，TrxR 含量和活性相對(duì)較高。該酶以黃素腺嘌呤二核苷酸（FAD）為輔基，通過(guò)特定的活性中心（如硒代半胱氨酸殘基或半胱氨酸殘基）發(fā)揮催化作用，是維持細(xì)胞內(nèi)氧化還原平衡的關(guān)鍵酶類之一。

生理功能

TrxR 的核心生理功能是通過(guò)催化硫氧還蛋白（Thioredoxin，簡(jiǎn)稱 Trx）的氧化還原循環(huán)，調(diào)控細(xì)胞內(nèi)的氧化還原狀態(tài)，進(jìn)而參與多種重要的細(xì)胞生理過(guò)程。

（一）維持細(xì)胞內(nèi)氧化還原平衡，清除活性氧

在細(xì)胞代謝過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生超氧陰離子、過(guò)氧化氫、羥基自由基等活性氧（ROS）。適量的 ROS 是細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)的重要分子，但過(guò)量 ROS 會(huì)氧化損傷蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、核酸等生物大分子，導(dǎo)致細(xì)胞功能紊亂甚至凋亡。TrxR 通過(guò)與 Trx 協(xié)同作用，構(gòu)成 “TrxR-Trx” 抗氧化系統(tǒng)，有效清除過(guò)量 ROS：首先，TrxR 利用 NADPH 提供的電子，將自身活性中心的二硫鍵（-S-S-）還原為巰基（-SH）；隨后，還原態(tài)的 TrxR 將電子傳遞給氧化態(tài)的 Trx（含二硫鍵），使 Trx 被還原為還原態(tài) Trx（含兩個(gè)巰基）；還原態(tài) Trx 再通過(guò)巰基與 ROS 發(fā)生反應(yīng)，將 ROS（如過(guò)氧化氫）還原為無(wú)害的水或其他物質(zhì)，同時(shí)自身被氧化為氧化態(tài) Trx，完成一次氧化還原循環(huán)。此外，Trx 還能還原過(guò)氧化物酶（如谷胱甘肽過(guò)氧化物酶）、 peroxiredoxin 等抗氧化酶，進(jìn)一步增強(qiáng)細(xì)胞的抗氧化能力，保護(hù)細(xì)胞免受氧化應(yīng)激損傷。

（二）參與 DNA 合成與修復(fù)，保障基因組穩(wěn)定性

DNA 的復(fù)制和修復(fù)過(guò)程需要多種酶的參與，其中核糖核苷酸還原酶（Ribonucleotide Reductase，RR）是關(guān)鍵酶之一，它能將核糖核苷酸還原為脫氧核糖核苷酸，為 DNA 合成提供原料。而 RR 的活性依賴于還原態(tài) Trx 的激活：氧化態(tài)的 RR 無(wú)活性，只有在還原態(tài) Trx 的作用下，其活性中心的二硫鍵被還原為巰基，RR 才能被激活并發(fā)揮催化作用。TrxR 通過(guò)持續(xù)將氧化態(tài) Trx 還原為還原態(tài) Trx，為 RR 提供穩(wěn)定的激活條件，確保脫氧核糖核苷酸的正常合成，進(jìn)而保障 DNA 復(fù)制的順利進(jìn)行。

同時(shí)，在 DNA 受到損傷（如紫外線照射、化學(xué)藥物誘導(dǎo)產(chǎn)生的損傷）時(shí)，DNA 修復(fù)酶（如核苷酸切除修復(fù)酶、堿基切除修復(fù)酶）的活性也需要還原態(tài) Trx 的調(diào)控。TrxR 通過(guò)維持 Trx 的還原狀態(tài)，為 DNA 修復(fù)酶提供適宜的氧化還原環(huán)境，促進(jìn) DNA 損傷的修復(fù)，減少基因突變和染色體畸變的發(fā)生，保障基因組的穩(wěn)定性。

（三）調(diào)控細(xì)胞凋亡與信號(hào)傳導(dǎo)，維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)

TrxR 通過(guò)調(diào)控 Trx 的氧化還原狀態(tài)，參與細(xì)胞凋亡的調(diào)控過(guò)程。還原態(tài) Trx 能與凋亡信號(hào)調(diào)節(jié)激酶 1（Apoptosis Signal-Regulating Kinase 1，ASK1）結(jié)合，抑制 ASK1 的活性，從而阻斷 ASK1 介導(dǎo)的凋亡信號(hào)通路（如 JNK/p38 MAPK 通路），抑制細(xì)胞凋亡；而當(dāng)細(xì)胞受到嚴(yán)重氧化應(yīng)激或其他凋亡誘導(dǎo)信號(hào)時(shí)，Trx 被氧化為氧化態(tài)，與 ASK1 解離，ASK1 被激活，進(jìn)而啟動(dòng)凋亡程序，清除受損細(xì)胞。這種調(diào)控機(jī)制使細(xì)胞能夠根據(jù)自身狀態(tài)和外界環(huán)境，靈活調(diào)整凋亡進(jìn)程，維持組織和器官的細(xì)胞穩(wěn)態(tài)。

此外，TrxR 還參與多種細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)通路的調(diào)控。例如，在胰島素信號(hào)傳導(dǎo)中，還原態(tài) Trx 能促進(jìn)胰島素受體底物（IRS）的磷酸化，增強(qiáng)胰島素信號(hào)的傳遞，調(diào)節(jié)細(xì)胞對(duì)葡萄糖的攝取和利用；在炎癥反應(yīng)信號(hào)傳導(dǎo)中，TrxR 通過(guò)抑制核因子 κB（NF-κB）的活化，減少炎癥因子（如腫瘤壞死因子 α、白細(xì)胞介素 6）的釋放，減輕炎癥反應(yīng)對(duì)細(xì)胞和組織的損傷。

（四）參與蛋白質(zhì)折疊與修飾，保障蛋白質(zhì)功能

細(xì)胞內(nèi)新合成的蛋白質(zhì)需要正確折疊才能形成具有生物活性的空間結(jié)構(gòu)，而蛋白質(zhì)二硫鍵異構(gòu)酶（Protein Disulfide Isomerase，PDI）是催化蛋白質(zhì)正確折疊的關(guān)鍵酶，它能催化蛋白質(zhì)分子內(nèi)或分子間二硫鍵的形成、斷裂和重排。TrxR 可通過(guò)還原 PDI 的活性中心，維持 PDI 的催化活性，促進(jìn)新合成蛋白質(zhì)的正確折疊，減少錯(cuò)誤折疊蛋白質(zhì)的積累（錯(cuò)誤折疊蛋白質(zhì)易形成聚集體，導(dǎo)致細(xì)胞毒性）。

同時(shí)，TrxR 還能通過(guò)調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的巰基 - 二硫鍵平衡，參與蛋白質(zhì)的翻譯后修飾。例如，某些轉(zhuǎn)錄因子（如 p53、AP-1）的活性依賴于其特定半胱氨酸殘基的巰基狀態(tài)，還原態(tài) Trx 能將這些轉(zhuǎn)錄因子的二硫鍵還原為巰基，激活其轉(zhuǎn)錄活性，調(diào)控下游基因的表達(dá)，進(jìn)而影響細(xì)胞的增殖、分化等生理過(guò)程。

茁彩生物基于硫氧還蛋白氧化還原酶（TrxR）的催化特性以及 2,2'- 二硝基二硫代苯甲酸（DTNB）的產(chǎn)物光學(xué)特性，建立了高效、精準(zhǔn)的 TrxR 活性檢測(cè)方法，具體原理與應(yīng)用如下：

（一）TrxR 催化的酶促反應(yīng)

在 TrxR 活性檢測(cè)體系中，茁彩生物以 NADPH 作為電子供體，DTNB（2,2'- 二硝基二硫代苯甲酸，又稱 Ellman 試劑）作為電子受體，TrxR 作為催化酶，構(gòu)建酶促反應(yīng)體系。TrxR 首先利用 NADPH 提供的電子，將自身活性中心的氧化態(tài)基團(tuán)（如二硫鍵）還原為還原態(tài)；隨后，還原態(tài)的 TrxR 將電子傳遞給 DTNB，催化 DTNB 發(fā)生斷裂反應(yīng)，生成 TNB（5 - 硫代 - 2 - 硝基苯甲酸）和 NADP+（NADPH 被氧化的產(chǎn)物）。該反應(yīng)的化學(xué)方程式可表示為：NADPH + H+ + DTNB → TrxR → NADP+ + TNB + 還原態(tài)中間產(chǎn)物（TrxR 活性中心復(fù)位）。

在整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中，TNB 的生成量與 TrxR 的活性呈正相關(guān)：TrxR 活性越高，單位時(shí)間內(nèi)催化 DTNB 生成 TNB 的量就越多；反之，TrxR 活性越低，TNB 的生成速率就越慢。

（二）基于 TNB 光學(xué)特性的活性檢測(cè)

TNB（5 - 硫代 - 2 - 硝基苯甲酸）在 412nm 波長(zhǎng)處具有強(qiáng)烈的特征光吸收峰，其光吸收值與 TNB 的濃度在一定范圍內(nèi)符合朗伯 - 比爾定律（即光吸收值隨濃度的增加而線性增加），而反應(yīng)體系中的其他物質(zhì)（如 NADPH、DTNB、NADP+）在 412nm 波長(zhǎng)處的光吸收值極低，不會(huì)對(duì) TNB 的檢測(cè)造成干擾。

基于此，茁彩生物使用分光光度計(jì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)反應(yīng)體系在 412nm 波長(zhǎng)處的光吸收值變化。在檢測(cè)過(guò)程中，記錄不同時(shí)間點(diǎn)的光吸收值，通過(guò)計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)光吸收值的增加速率（即 ΔA412nm/min），結(jié)合 TNB 的摩爾吸光系數(shù)（已知常數(shù)，約為 13600 L?mol?1?cm?1），利用朗伯 - 比爾定律（A = ε×c×l，其中 A 為光吸收值，ε 為摩爾吸光系數(shù)，c 為濃度，l 為光程）推算出單位時(shí)間內(nèi) TNB 的生成濃度，進(jìn)而計(jì)算出樣品中 TrxR 的活性（通常以 U/mg 蛋白或 U/mL 表示，1U 定義為在特定條件下每分鐘催化生成 1μmol TNB 所需的酶量）。