蛋氨酸亚砜还原酶的结构特征及与神经退行性疾病的关系.pdf

中国科学: 化学 2014 年 第44 卷 第4 期: 586 ~ 600 SCIENTIA SINICA Chimica SCIENCE CHINA PRESS 评 述 庆祝计亮年院士 80 华诞专刊 蛋氨酸亚砜还原酶的结构特征及与神经退行性 疾病的关系 ①②③ ② ② ② ②* ④ ④ ①②* 王超 , 姜亮 , 王勇 , 宋国丽 , 刘琼 , 杨思林 , 宋云 , 倪嘉缵 ① 中国科学院长春应用化学研究所, 长春 130022 ② 深圳大学生命科学学院, 深圳 518060 ③ 中国科学院大学, 北京 100049 ④ 安徽省华信生物药业股份有限公司, 界首 236500 *通讯作者, E-mail: liuqiong@; jzni@ 收稿日期: 2013-10-24; 接受日期: 2013-11-22; 网络版发表日期: 2014-02-10 doi: 10.1360/032013-320 摘要 蛋氨酸易被氧化为蛋氨酸亚砜, 使生物体中氧化还原平衡失调, 诱发各种疾病. 关键词 蛋氨酸亚砜还原酶(Msrs) 能将蛋氨酸亚砜还原成蛋氨酸, 恢复蛋白的结构与功能, 对调控 蛋氨酸亚砜还原酶 硒蛋白 多种氧化应激相关疾病具有重要作用. 本文结合本课题组的研究结果, 介绍了 Msrs 的分 衰老 类进化、结构特征、催化机理和基因工程表达; 综述了Msrs 与衰老、帕金森病和阿尔茨 帕金森病 海默病的关系, 以探讨有关Msrs 研究的发展方向和应用前景. 阿尔茨海默病 1 引言 征、催化机理和基因工程表达进展, 着重综述了 Msrs 与神经退行性疾病如衰老、帕金森病和阿尔茨 蛋白质分子易被活性氧(reactive oxygen spec- 海默病的关系, 探索了今后 Msrs 的研究方向和应用 ies, ROS)如过氧化氢、羟自由基、超氧阴离子和单 前景. 线态氧等氧化, 尤其是其中的含硫氨基酸残基(半胱 氨酸(Cys)和蛋氨酸(Met)). Met 被氧化产生 S 型和 R 2 蛋氨酸亚砜还原酶的组成、分类及进化 型两种蛋氨酸亚砜(S-MetO 和R-MetO)后, 蛋白质的 结构和功能发生改变. 蛋氨酸亚砜(MetO)含量的高 生物体中已发现存在三类 Msrs, 分别为蛋氨酸 低反映了机体氧化应激程度. ROS 可以将MetO 进一 亚砜还原酶 A (MsrA) 、蛋氨酸亚砜还原酶 B (MsrB) 步氧化成蛋氨酸砜(MetO2)或其自由基, 从而加大氧 和游离蛋氨酸 R 型亚砜还原酶(fRMsr), 其作为生物 化损伤程度[1]. 蛋氨酸亚砜还原酶(Msrs)作为生物 体中一类重要的氧化还原调节蛋白, 参与有氧环境 体中维持氧化还原平衡的重要蛋白, 可以将 MetO 的细胞防御和抗衰老过程. 还原为 Met, 通过修复氧化损伤蛋白, 防止氧化应 MsrA 于 1981 年首先在大肠杆菌中被发现能恢复 激、调节蛋白质的功能. Msrs 的这种作用存在于大