VKORC1通过维生素K循环影响草酸钙尿石形成的机制研究

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。

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。