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1、生物技术通报·综述与专论·BIOTECHNOLOGYBULLETIN2004年第4期蛋白质交联的研究进展X刘凤华席慧高音(首都师范大学生物系蛋白质工程室,北京100037)摘要:蛋白质共价交联不但存在于一些生理过程,还与一些神经性疾病的发病机理相关。本文综述国内外3种观点,阐述蛋白质由功能体/单体转变成交联的二聚体/多聚体的分子机理。关键词:蛋白质交联异肽键二硫键朊蛋白性脑病谷氨酰胺转移酶ProceedinginProteinCross2linkingXLiuFenghuaXiHuiGaoYin(LaboratoryofProteinEngineerin
2、g,DepartmentofBiology,CapitalNormalUniversity,Beijing100037)Abstract:Proteincross2linkingisinvolvedinseveralbiologicalprocesses,andiscommoninagroupofdiseasescharacterizedbyabnormalproteindeposition.Thisarticlesummarizedthreehypothetictheoriesfromhomeoroverseastoexpatiatethemolecu
3、larmechanismforconvertingmonomeric/functionalformsofproteinsintocross2linkeddimeric/oligomericforms.Keywords:Proteincross2linkingIsopeptidebondPriondiseaseDisulfidebondTransglutaminase在许多生理过程中如:血液凝固,细胞程序死亡1蛋白质构象改变,包括二级结构的变化导过程中衰老小体的形成,表皮细胞的终端分化,头发致蛋白质分子聚集交联和指甲的形成以及白内瘴的形成等。蛋白质交联起1
4、.1朊蛋白性脑病(Priondisease)着重要作用。另外,许多神经性疾病均为蛋白质交蛋白质折叠时,二级结构发生改变,往往产生较联沉积在神经细胞中而严重影响其功能造成的,包多的疏水性β折叠,由于β折叠能够在同一蛋白质括亨廷顿疾病(Huntington’sdisease),老年痴呆症的不同区域形成或不同蛋白质分子形成,所以β折(Alzheimer’sdisease),帕金森疾病(Parkinson’sdis2叠这种构象通常易于交联聚集。ease)和朊蛋白性脑病(Priondisease)等疾病。关于朊蛋白性脑病是一种典型的由蛋白质交联沉积蛋白质的功能体/
5、单体转变成交联的二聚体或多聚引起的神经性疾病。其主要临床表现是精神状态异体的机理目前有3种观点。一种观点认为蛋白质构常,姿势和运动异常,感觉异常。朊蛋白性脑病沉积象改变,包括二级结构的变化导致蛋白质分子聚集交联而形成的朊蛋白(PrPSc)和正常细胞的PrPc有[1,2]交联;另一种观点认为谷氨酰转移酶介导的分相同的一级结构,但是,傅立叶变换红外光谱学测定[3,4]子间异肽键交联使得蛋白质分子交联;高音等(Fouriertransforminfraredspectroscropy)和圆二色[5]人提出了蛋白质交联的三步假说理论:1)蛋白质谱学测定(Circ
6、ularDichroismMeasurements)显示,构象包括二级结构改变;2)形成分子间二硫键;3)分正常细胞的PrPc的二级结构含有高达42%的α螺子间异肽键的形成。这些理论及假说的提出为蛋白旋,而β折叠含量少于3%;相反,朊蛋白性脑病的质构象改变及其与生物学功能的关系的研究提供了沉积交联而成的朊蛋白(PrPSc)的二级结构却含有坚实的基础,并且为生物医学工作者研究诸上所述高达43%β折叠结构,而α螺旋含量下降到30%的神经性疾病提供了新的思路。(图1);另外,PrPSc的N端缺失突变体朊蛋白27～X国家自然科学基金项目(NO.39800028)
7、和北京市科技新星计划项目(NO.96128)联系通讯人:Tel:(010)68903623e2mail:yingao@mail.cnu.edu.cn2004年第4期刘凤华等:蛋白质交联的研究进展1130有更高含量的β折叠结构(54%)和更低的α螺以α位的氨基和羧基,而是至少有一个非α位的氨旋结构(21%)。一旦PrPSc形成,就会诱导更多的基或羧基参与形成的酰胺键。谷氨酰胺转移酶可以有活性的PrPc转变为无活性的PrPSc。PrPSc的积催化形成分子间异肽键,泛素-蛋白水解酶复合体累使疏水性的β折叠增多,在细胞内易于交联聚集,途径也是以异肽键的形成交联泛
8、素与泛素或泛素与[6,7][10]诱发朊蛋白性脑病。蛋白的。2.1谷氨酰胺转移酶
