梅氏新贝尼登虫组织蛋白酶B克隆和序列分析【文献综述】.docVIP

毕业论文文献综述 生物工程 梅氏新贝尼登虫组织蛋白酶B克隆和序列分析 摘要：组织蛋白酶B（cathepsin B，CB）为半胱氨酸蛋白酶，具有广谱的蛋白水解活性。本文就CB的生物学特性与生理功能及酶学性质，酶原如何激活，CB与肿瘤扩散和细胞凋亡的关系以介绍，并对CB的抑制剂和应用方面的研究做了总结，最后总结了CB的基因结构特点及其表达调控机制。 关键词：组织蛋白酶B；细胞凋亡；抑制剂；基因结构；表达调控 1 组织蛋白酶B简介 组织蛋白酶B（cathepsin B，CB）为半胱氨酸蛋白酶，在酸性pH的溶酶体中，CB主要是外肽酶，若在中性或碱性pH环境中，CB则为内肽酶（徐昌隆等，2004；李杰平等，2008）。CB的此种水解蛋白的双重活性，使其蛋白水解范围很广。CB存在于细胞质和溶酶体中，其活性中心有巯基，可降解细胞外基质成分，进而破坏组织屏障(赵艳艳等，2008)。 CB广泛存在于细菌、昆虫和哺乳动物中。溶酶体的降解蛋白质过程中，CB发挥着重要的作用，血浆蛋白、激素和细菌等被溶酶体内的蛋白水解酶类水解。CB对多种昆虫，如棉铃虫、蚊等的卵黄磷蛋白水解活性高，提供胚胎发育必要的营养物质（杜欣军等，2004）。 2 CB酶学性质 日本血吸虫CB基因所编码的蛋白分子量39.5kD，不含有亮氨酸。5—20位氨基酸区域可能为跨膜结构域，CB信号肽剪切位点在第26和27位氨基酸之间。蛋白序列中含有一个肽酶C1催化结构域，含有半胱胺酸蛋白酶活性位点和磷酸化位点，因此推测此蛋白的活性可能会受磷酸化作用调节。研究海参CB酶学性质发现，CB最适温度为40℃，最适pH为5.5（赵露露等，2008）。 3 CB酶原激活 无活性的前体酶原水解后变成成熟的组织蛋白酶，前体酶原由含有成熟酶活性中心的催化域和信号肽前体肽二者构成。信号肽负责将核糖体表达的前体酶原蛋白转运到内质网，然后在内质网被水解形成酶原。酶原通过蛋白水解，变为分子量30kDa的成熟单链形式，再作经进一步的裂解，最后才形成具有活性的成熟组织蛋白酶B。 溶酶体内的CB，首先在粗面内质网的核糖体内合成无活性酶原，到胞浆糖基化，糖基在高尔基体中被磷酸化修饰，形成甘露糖一6一磷酸蛋白，溶酶体上的6一磷酸甘露糖受体能对其进行识别，进而胞饮入溶酶体内。CB有两种成熟形式，双链的形式或单链形式(杨丽等，2008)。 4 CB与肿瘤和细胞凋亡 4.1 CB与肿瘤 一方面，研究表明CB与瘤细胞的侵袭和转移相关。exon2和exon3以及激活前体蛋白肽的7个氨基酸残基在肿瘤时缺失，形成了特殊的mRNA产物，蛋白质合成后因其缺失信号肽，所以不能沿内质网途径进入溶酶体而弥散于胞浆中，在癌细胞转移的过程中，CB可以直接溶解细胞外基质，产生可降解如层粘素、纤维连接蛋白等成分的酶，进而促进了肿瘤细胞向组织深部的浸润（华静等，2002）。瘤细胞分泌的CB不能被摄人的溶酶体，因其缺乏甘露糖一6一磷酸受体识别标记。利用免疫组化及原位杂交技术研究，发现CB在许多的种肿瘤细胞中表达较高（刘顾等，2008）。 另一方面来讲，血管被CB通过多种机制促进形成，进而促使肿瘤生长。CB降解基底膜和细胞外基质时，会从细胞外基质中释放促血管生长因子，促进血管生成。另外，CB还可以降解金属基质蛋白酶的抑制剂，直接或间接促进血管生成（肖庆等，2008；王中显等，2006）。 4.2 CB与细胞凋亡 促凋亡蛋白Bid被CB裂解后，细胞色素C从线粒体被释放，导致细胞凋亡的瀑布效应。这表明组织蛋白酶B与细胞凋亡存在着紧密的关系（李杰平等，2007）。CB基因被剔除了的小鼠，对于TNF-α介导的肝细胞凋亡和肝损伤有阻断作用。CB还参与了WEHI—S纤维肉瘤中TNF介导的细胞凋亡，这也同时说明了CB有截然相反的两个作用：既可以促使瘤细胞对周围组织的侵袭；也可以促进瘤细胞凋亡。 组织蛋白酶B有两条途径介导细胞凋亡：组织蛋白酶B不依赖于caspases的细胞凋亡途径；组织蛋白酶B依赖于caspases的细胞凋亡途径（李杰平等，2007；王翠芬等，2008）。 5 CB抑制剂 人类的CB的抑制剂均属于内源性的蛋白抑制剂，且专一性较差。恶性肿瘤中CB与CB抑制剂之间生理平衡的破坏，及CB抑制剂的表达下降，造成了CB活性的增加。肿瘤的侵袭和转移过程，有CB同其抑制剂共同作用的参与。CB抑制剂有潜在治疗和控制癌细胞转移的作用，目前CB抑制剂已成为研究抗肿瘤药物的一个重要研究方向（肖庆等，2008）。 CB有三类主要的抑制剂：一类为kininogens，其对CB的抑制作用较弱；第二类为cystatins，主要包括cystatinC，cystainC是对CB亲和力最大的蛋白；第三类为stefins，包括stefinC、stefinA和stefinB。 最近又