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1、!“#“$% 74?A: 5BAC ?D BE9FE CA?, 200G, 2H 7G7*7GI ; 2 :M N8AC ?D CA?, 200O, 720H 4I4*O72 ; G ?D CA? MACL, 2006, GX2YH 44*4V ; O R?FAQRC Z AC ?DIFC W OFQJ?, 2006, 2VH444*4O6 ; 6 EAC ?D MJ? 89J? CA?, 200O, 76H 462G*46GO ; 4 ?D W 89J? CRAK, 200O, 2V0H 27G7G*27G20 ; I TP RAC ?D CA?, 2006, 724H G7O*G2I ;7
2、0?D _CU:A, 2006, 440, V44*V4O ;77?D _CU:A, 200G, 427H 7V2*7V4 文章编号%7000-7GG6X2006Y04-0G70-04 液泡加工酶: 植物中具有胱天蛋白酶功能的蛋白酶 王 莹葛志强 X天津大学化工学院制药工程系$天津G00042 Y 摘要:植物的液泡加工酶XEY是一类存在于液泡中的半胱氨酸蛋白酶家族$ 最近被发现与动物细胞的胱天蛋 白酶QTSTA(在调控细胞的CN细胞程序性死亡(方面具有相似性# 文章综述了 E调控植物细胞程序性死亡 的研究进展$ 从结构 胱天蛋白酶;细胞程序性死亡 中图分类号:aI4O - 收稿日期%20066
3、0462I 国家自然科学基金资助项目X_JD 202G6040Y 作者简介%王 莹X7IV2*Y$ 女$ 硕士生$E6K9?%bFEP 9FEcC9FMdCJKDQJK)葛志强X7I6G*Y$ 男$ 博士$ 硕士生导师$ 副教授$E6K9?HEAR9e6GdPRJJDQJKDQF 植物的液泡加工酶XQUJ?: S:JQATT9FE AFPKA$EY是植物液泡中的一种天冬氨酸特异性半胱氨 酸蛋白酶$ 于7II7年由H:6_9TR9KU:等;7TSTATY调控 细胞程序性死亡XS:JE:KKAM QA? MACR$CNY的功 “ G70 !“# 生命的化学2006年26卷4期 CHEMISTRY
4、OF LIFE 2006, 26(4) 能425# 胱天蛋白酶是天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白 酶家族$ 在发动和执行动物细胞程序性死亡过程 中被公认为是调控动物细胞6C7的关键控制开关$ 一旦开启$ 将不可逆地触发细胞死亡程序# 本文 拟就86E与胱天蛋白酶在结构和功能上的相似性$ 以及86E作为一种植物的胱天蛋白酶在植物细胞 6C7调控中的最新进展作一简要介绍# 1. #$%与胱天蛋白酶结构上的相似性 9:9 ;和胱天蛋白酶=9虽然86E与胱 天蛋白酶家族在基因上的亲源性目前还未被证 实$ 但它们在蛋白质序列和结构上却有很多相似 性#H?=;ABCD?等 4E5 对比了烟草86E(;F和人类胱
5、天蛋白酶=9(BGAHAI=9F的蛋白质序列 后发现$ 在烟草86E中参与催化的二联体氨基酸 残基(GTC?等465发现$86E和胱天蛋白 酶=9一样$ 可以识别胱天蛋白酶=9底物的Y8P7 序列中的PAH残基$ 但不一定能识别其他PAH残 基# 应用统计学方法分析野生型烟草(;GVT GDCF及其突变型在多种条件下的86E活力和 胱天蛋白酶=9活力$ 发现86E活力与胱天蛋白 酶=9活力成正比$ 说明86E具有胱天蛋白酶=9 活性# 2:2 86E调控植物细胞6C7的核心作用带有 烟草抗花叶病毒;基因(; ?IAA等465在叶子发生HR早期发现$ 86E蛋白及其CR;P水平出现短暂且快速的升
6、 高$ 细胞呈现出典型的植物6C7特征$ 如细胞皱 缩 液泡膜破裂 核7;P分裂成O0 XW左右的片 段# 进一步研究发现$86E抑制剂或胱天蛋白 酶=9抑制剂都可以抑制这种6C7# 感染TM8所 引起的胱天蛋白酶=9活性对86E抑制剂很敏感% 而感染TM8植株的86E活力也可被胱天蛋白酶= 9抑制剂所抑制$ 而且两种抑制剂具有显著的竞 争作用# 将烟草的86E基因沉默后$ 发现植株感 染TM8后的胱天蛋白酶=9活力明显降低$ 没有 发生液泡裂解及6C7的现象$ 而且TM8的繁殖 增加了# 这些结果均表明$ 烟草的86E表现出胱 天蛋白酶=9活性% 感染TM8后$86E活化并促 使液泡裂解而启
7、动了6C7$ 防止了TM8的进一 步扩散# !86E是 植 物 组 织 中 表 达 最 丰 富 的 一 种 86E 4M5# RVYV等4N5发现$ 野生型拟南芥(P?WLVH“ AA JTF衰老组织中!86E的CR;P水平很高$ 而且积累了大量!86E的活性中间体(4E X7F和成 熟体(40 X7F% 相反$ 在!ZHI突变株中却没有发现 !86E蛋白及其CR;P# 实验证实$!86E参与了 拟南芥PA AK?TQIHZ :?:?ABACD等EF2G认为$45E的蛋白质前 体具有一个O末端前肽和一个C末端前肽$C末 端前肽通过结合在45E的催化位点上而抑制其活 性# 当诱导细胞5C6时$4
8、5E被运输到液泡$ 在 液泡的酸性环境中$ 无活性的蛋白质前体的C末 端和O末端前肽被顺序切除而转化为活性形式# R=等ETG指出$!45E的前体只能将自己的O末 端前肽切除$ 而其C末端的切除则是由另一种胱 天蛋白酶完成的$ 这与动物细胞的执行胱天蛋白 酶的异源活化方式类似$ 而且!45E和动物细胞 的执行胱天蛋白酶均带有相似的短的O末端前 肽# 与动物细胞5C6不同的是$ 大多数植物5C6 过程中(包括胚胎发生% 木质部分化% 发芽时糊粉 层的清除和HR;都伴随着液泡的破裂$ 植物的液 泡中储存着各种执行5C6的蛋白激酶$ 以及各 种蛋白酶% 核糖核酸酶和脱氧核糖核酸酶EFU,F4G# 活
9、 化的45E可能通过加工各种液泡中的蛋白激酶促 进了液泡膜的裂解$ 启动了植物细胞的5C6$ 然 后45E继续加工细胞质中参与5C6的各种酶$ 降解细胞物质$ 导致植物5C6 E4G# 因此$ 45E一 方面与动物细胞的起始胱天蛋白酶一样具有启动 5C6的作用$ 另一方面与动物细胞的执行胱天蛋 白酶一样具有降解细胞物质的功能# 需要注意的是$ 尽管植物细胞的45E与动物 细胞的胱天蛋白酶在调控5C6的功能上非常相似$ 但是胱天蛋白酶存在于动物细胞的细胞质中$ 而 45E不存在于植物细胞的细胞质中$ 因此它们调 控5C6的机制不完全相同 有机磷引起的迟发性神经病 中图分类号:Q55/R99 -
10、收稿日期:2006-04-06 重庆市自然科学基金项目(No. CSTC2005BB5072) 作者简介:常平安(1975), 男, 博士, 副教授, 联系作者, E-mail: 有机磷酸酯化合物(oOganophoPphaQR,OP)除了 使人及敏感动物产生急性中毒外, 还能通过目前 尚未清楚的某种机制引发的慢性中毒, 称为 (有 机磷引起的迟发性神经病(oOganophoPphaQR-inSTcRS SRlayRS nRTOopaQhy,OPIDN)。OPIDN的典型特征 是下肢麻痹、 甚至瘫痪以及脊髓和外周神经轴突 的神经退行性病变。 神经病靶标酯酶(nRTOopaQhy QaOgRQ
11、RPQROaPR,NTE)是在研究OPIDN发生机制的 过程中被发现的, 通常认为NTE的抑制和老化是 OPIDN发生的起始事件。 有关NTE的研究已经开 展数十年, 但直到最近几年随着分子技术(特别是 基因敲除技术)的应用和研究的深入, 才对NTE 的性质和功能有了一定的了解U1V。 本文结合作者 自己的工作, 在简述NTE的生物化学特性基础 上, 重点阐述了NTE的表达调节、 细胞功能及其 在OPIDN的发生中的可能作用。 1. NTE的生物化学特性 人NTE是一个由1327个氨基酸残基组成的 单链蛋白质, 分子质量约为146 WD。NTE活性中 心的氨基酸为SRO966、XPp960,X
12、Pp10Y6。 自NTE发现 以来, 戊酸苯酯一直是其活性测定的底物, 而最 近才清楚卵磷脂(phoPphaQiSylcholinR)是NTE的生 理底物。 在酵母中, 由于可读框YML059c的编码 产 物 与NTE非 常 类 似 , 其 编 码 产 物 被 命 名 为 NTE1。NTE1催化卵磷脂的脱酰反应, 生成甘油 磷酯胆碱(glycROophoPphocholinR,ZPC)和脂肪酸U2,3V。 当YML059c缺失后, 细胞内不再有ZPC的积累, 说明NTE1是酵母中唯一催化卵磷脂细胞内脱酰 基的蛋白质U2V。 在COS7和HRLa细胞中,NTE的 过表达导致ZPC水平的升高* 但
13、通过减少胆碱的 吸收和CDP-胆碱的形成, 降低NTE过表达引起 的ZPC水平的上升* 而采用RNX干涉或OP抑制 实验方法, 降低ZPC的水平。 因此,NTE催化经 CDP-胆碱途径合成的卵磷脂的脱酰基作用U2V。 在 细胞实验的基础上, 小鼠的NTE能够恢复由于果 蝇的多孔硬干酪蛋白(SiPP chRRPR pOoQRin,SS) 基因突变所导致的表型, 说明SS是NTE的功 能类似蛋白质* 而过表达SS的果蝇或SS的 突变体的大脑中, 卵磷脂水平分别比野生型果蝇 降低和升高, 说明确实NTE在机体内的生理底物 就是卵磷脂U4V。 因此,NTE实质上是一种催化 CDP-胆碱途径生成的卵磷脂
14、的磷脂酶B。 U 5 VHaOa-HiPhimTOa IRQ al. PlanQ , 1993, 4 793Y00 U 6 VHaQPTgai NRQ al. SciRncR, 2004, 305 Y55Y5Y U 7 VZOTiP DRQ al. PlanQ CRll, 2004, 16 270290 U Y VRo_o ERQ al. POoc NaQl XcaS Sci SX, 2003, 100 73Y97394 U 9 VRo_o E!RQ al. CTOO Biol, 2004, 14 1Y971906 U10VaTOoyanagi MRQ al. Biol ChRm, 2005, 2Y0 3291432920 U11VHaOa-NiPhimTOa I!RQ al. PlanQ PhyPiol, 2004, 136 34353439 U12VaTOoyanagi MRQ al. PlanQ CRll PhyPiol, 2002, 43 143151 U13VIQo RQ al. PlanQ CRll, 2002, 14 32013211 U14VLam ENaQ RRb Mol CRll Biol, 2004, 5 305315 “ 313