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葡萄糖-6-磷酸异构酶研究进展 韩龙 杜翠红 集美大学生物工程学院，福建厦门361021 摘要：葡萄糖-6-磷酸异构酶(Glucosephosphateisomerase，GPI)是一类多功能蛋白质，在 糖代谢的糖酵解中催化葡萄糖-6-磷酸和果糖-6-磷酸之间的可逆反应，同时其还具有其他重 要生理生化功能。人体GPI的缺乏可导致非球型血红细胞贫血症以及神经功能的紊乱，GPI 还具有细胞因子的活性，并与类风湿关节炎的发生有密切关系。此外在渔业研究方面有研究 表明，鱼体GPI具有特异抑制鱼体自身肌原纤维结合型丝氨酸蛋白酶活性的功能等。该文 从GPI的功能、空间结构、酶学性质及克隆表达等方面简要介绍了目前研究的一些情况。 关键词：葡萄糖-6-磷酸异构酶；蛋白质结构；酶学性质；克隆表达；综述 具有细胞凶子的活性。人体内GPI缺乏还可导致非球型血红细胞贫血症以及神 经功能的紊乱【31，引起GPI缺乏症疾病。GPI的研究目前主要应用于临床诊断， 特别是类风湿关节炎(RheumatodiArthritis，RA)的诊断。 陈锋【4】等在研究GPI与白身免疫性疾病(AID)相关性的过程中，比较了包 括RA组、系统性红斑狼疮(SLE)组、干燥综合症(SS)组和健康体检者血清的GPI Il 浓度。结果发现，当GPI以0．28 g／ml为临界值时，RA组、SLE组、SS组和健 康对照组阳性率分别为68．7％、17．6％、23．1％、2．4％，表明了GPI对RA诊断具 有较其他AID更高的灵敏度和特异性。张迎梅等(5J也发现面L清GPI检测对RA诊 断具有一定价值，可作为RA诊断的新血清学指标之一。Chen等【6】认为可将GPI 检测和其他相关高灵敏性分析化验联合使用来诊断RA。 王芳【7】通过ELISA检测了68例RA患者、46例其他风湿病患者和60例健 康对比组血清中GPI的浓度，数据统计分析GPI在RA与其他风湿病组P--0．06， 相差不明显，而与正常对比组P0．05，有显著差异。这表明对于风湿类疾病， 无论RA还是其他风湿病，GPI都存在增高的可能性。但是其可在一定程度上证 明RA与GPI是有密切关联性的，比如可以佐证RA正处于活动期。 Yu等【8】在肿瘤细胞内发现GIP可以调节基质金属蛋白酶一3(删P一3)，而MMP一3 在RA病人的滑膜细胞、血管内皮细胞以及成纤维细胞中有高表达，明显增强了 骨的破坏。此外，许多疾病如急性肝炎、恶性肿痛、急性心肌梗塞等均也会引起 患者血清中GPI活性明显增高，并且有研究发现其与病程呈正相关性，因此GPI 的研究对其他类疾病的诊断检测也具有一定潜在意义…o】。 而在渔业领域，有研究发现GPI有抑制丝氨酸蛋白酶活性的功能。Cao等【lI】 在自姑鱼凝胶劣化现象的研究巾，发现了一种新型的能特异抑制白姑鱼肌原纤维 serine 结合型丝氨酸蛋白酶(myofibril．bound 很高的同源性，且MBSPI也表现出明显的GPI所具备的一些生物活性。Sun等 【12】研究并证实了鲫鱼体内的GPI是其自身MBSP的内源性抑制剂。这些研究解 决了渔业生产中由MBSP引起的肌原纤维蛋白分解而导致鱼糜制品产品的劣化， ‘ 提高了鱼糜制品的加工水平。 22l 2葡萄糖-6-磷酸异构酶的空间结构 GPI晶体结构学研究【13】显示，绝大部分GPI是由两个同形皿基组成的二聚 体，每个亚基包含了大小两个结构域，两个亚基相互作用，最终形成GPI的活 性部位。 图1：人体GPI的晶体结构模型及其GPI单体的结构(图片来源【14，151) Jeffery等116j对来自于兔子的GPI的结构进行了X射线衍射分析，发现兔子 GPI为同源二聚体，活性位点残基为His388和Lys518，它们的位置被取代或改 变可能导致催化活性的改变或蛋白质稳定性的变化。 Yamamoto等【I7】在研究Z HB8嗜热菌GPI结构的过程中，证实