蛋白酶抑制剂的研究进展

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1、蛋白酶抑制剂的研究进展郭川微生物专业，200326031摘要：自然界共发现四人类蛋白酶抑制剂:丝氮酸蛋白酚抑制剂、毓某蛋白酚抑制剂、金屈蛋白酶抑制剂和酸性蛋口酶抑制剂，木文就各大类蛋口酶抑制剂的结构特点，活性部位的研究概况及其在各领域应用的原理及进展。关键词：蛋白酶抑制剂；结构；应用犬然的蛋口酶抑制剂(PI)是对蛋口水解酶有抑制活性的一种小分子蛋口质，由于其分子量较小，所以在牛:物中普遍存在。它能与蛋口酶的活性部位和变构部位结合,抑制酶的催化活性或阻止酶原转化冇活性的醜。在一系列重要的生理、病理过程中:如凝血、纤溶、补体活化、感染、细胞迁移等，PI发挥着关键性的调控作用,是生

2、物体内免疫系统的重要组成部分。从Kunitz等最早分离纯化出一种PI至今，已有多种PI被发现，根据其作用的蛋白酶主要分以卜JL类:抑制胰蛋白酚、胰凝乳蛋白酶等的丝氨酸蛋白酶抑制剂，抑制木瓜蛋白酶、菠萝蛋门酶等的筑基蛋门酶抑制剂，抑制胃蛋白酶、组织蛋片酶D等的竣基蛋门酶抑制剂、抑制胶原酶、氨肽醜等的金属蛋白酶抑制剂等。而根据作用于醜的活性基团不同及其氨基酸序列的同源性，可将口然界发现的PI分为四大类:丝氨酸蛋白酶抑制剂、毓基蛋白陋抑制剂(半胱氨酸蛋白廨抑制剂)、金属蛋白陆抑制剂和酸性蛋白酶抑制剂［1］。1结构与功能1.1丝氨酸蛋白酶抑制剂(SerineProteaseInhib

3、itor,Serpin)丝氨酸蛋口酶抑制剂是一族由古代抑制剂趋异进化5亿年演变而來的结构序列同源的蛋白酶抑制剂。Sepin为单一肽链蛋白质。各种serpin大约有30%的同源序歹(I，疏水区同源性高达70%。血浆中的serpin多被糖基化，糖链经天东酰胺的酰胺基与主链相连。位于抑制性serpin表面、距C端30~40个氨基酸处的坏状结构区RSL(reactivesiteloop)屮，存在能被靶酶的底物识别位点识别的氨基酸Pl［2］；近C端与Pl相邻的氨基酸为PL依此类推，即肽链结构表示为N端-P15〜P9〜Pl-Pr〜P9'〜P15»C端。在对靶酶的抑制中。Scipin以RS

4、L中的类底物反应活性位点与靶猶形成紧密的不易解离的猶-抑制剂复合物，同吋P1-P1，间的反应活性位点断裂。儿种perpin氨基酸序列比较发现，serpins各成员的抑制专-一性是由P1决定的，且被抑制的酶特界性切点一致。如抗凝血酶，抑制以Arg竣基端为敏感部位的丝氨酸蛋白酶，其屮P1为Argf2］o1・2疏基蛋白酶抑制剂(CytsteineProteinaseInhiitor,CPI)对于丝氨酸蛋白酶抑制剂(SPI)己启人最研究，筑基蛋白酶抑制剂(CPI)的研究则相对要晚一些。而动物和微牛物來源的CP1已有一些研究，发现它们在结构上具有同源性,Barrett等将CPI统称为胱

5、蛋白超家族，并按分子内二硫键的有无与数量，分子量大小等将此家族分为3个成员(Fl、F2、F3)o在3个家族屮，人多数F1和F3的CPI中都有Glu53-Val54-Val55-Ala56-Gly57保守序列，其同源序列在其它CPI中也被发现，如F2小的Gln-X-Vai-Y-Gly和CHa-ras基因产物中的Gln-Val-Val肽段。人工合成的Glu-Val-Val-Ala-Gly短肽也显示对木瓜蛋白酚有抑制活性，因此可以认为这一保守区段在抑制活性中起着全部或部分的关键作川［3］。对植物來源的CPI研究的不多，已有报道的有水稻、鳄梨和人豆。水稻筑基蛋白酶抑制剂(Oryzac

6、ystatin,OC)具有102个氨基酸残基，有典型的Glu-Val-Val-Ala-Gly保守序列，应与动物CPI同源进化而来。从OCI没冇二硫键来看，它应归为F1成员，但从序列比较看，则更接近F3。对OCIGlu-Gly保守序列进行点突变试验表明,突变使其抑制活性大幅度下降，其中当Glu被Pro替代时则活性全无，由此说明，这一段保守序列在OCI的抑制活性中，同动物CPI-•样必不可少。除Glu-Gly保守区域外,OCI序列屮具它区段对其功能也有影响。利用pUC18构建了不同的OCIN端、C端序列缺失的表达载体,进行原核表达，英产物以N・苯甲酰楮氨酰・2■棊氨为底物，缺失试

7、验表明，当N端缺失21个氨基酸残基或C端缺失11个氨基酸残基时,OCI同样具有显著的抑制活性，但当N端缺失至38个氨基酸残基或C端缺失至35个氨基酸残基时，则抑制活性显著下降，虽然这时缺失产物屮仍含冇Glu—Gly区段°［］因此认为OCI的抑制活性是其两端区域与Glu-Gly区段协同作用的。尤其是N端的Pro7nJ'能形成一个特殊结构来阻止酶的水解，从而便抑制活性完全丧失。1.3金属蛋白酶抑制剂(metalloproteinaseinhibitor)基质金属蛋白酚(Matrixmetalloprotei