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动物Trypsin基因结构、表达及应用研究进展

李小鹏;王卿惠;王世伟;唐海平;曹玉凯

【摘要】胰蛋白酶广泛存在于各类动物体内,是动物生长发育中不可缺少的一类催

化蛋白质水解的酶.作为动物细胞内重要的水解酶,胰蛋白酶在自身活化以及激活胰

分泌的其它蛋白酶类方面起关键作用,一般认为胰蛋白酶的活性与其结构和特性紧

密相关.对近年来国内外主要动物胰蛋白酶的作用机理、基因、酶蛋白的氨基酸组

成、结构及重组胰蛋白酶的表达等必威体育精装版研究进展进行了综述,并展望了胰蛋白酶今

后的研究发展方向.

【期刊名称】《高师理科学刊》

【年(卷),期】2017(037)010

【总页数】8页(P41-47,51)

【关键词】胰蛋白酶;基因结构;表达;动物

【作者】李小鹏;王卿惠;王世伟;唐海平;曹玉凯

【作者单位】齐齐哈尔大学生命科学与农林学院,黑龙江齐齐哈尔161006;齐齐哈

尔大学生命科学与农林学院,黑龙江齐齐哈尔161006;齐齐哈尔大学生命科学与农

林学院,黑龙江齐齐哈尔161006;齐齐哈尔大学生命科学与农林学院,黑龙江齐齐哈

尔161006;齐齐哈尔大学生命科学与农林学院,黑龙江齐齐哈尔161006

【正文语种】中文

【中图分类】Q953

胰蛋白酶（Trypsin，EC3.4.21.4）广泛用于轻工业、医药工业、食品加工业、畜

牧业和现代生物技术领域，具有重要科学研究价值．作为工具酶，它不但能增强石

蜡切片免疫组化染色敏感性，也可用来消化原代细胞组织块分离鼠耳蜗外毛细胞；

作为蛋白质工程“模型酶”[1-3]，它既可以用于酶与底物结合方式、“过渡态”

与反应产物、酶抑制剂相互作用的研究，也可以用于自然或人工突变对酶分子结构

与功能的影响研究[4]．

目前，许多胰蛋白酶基因已经被克隆，为深入研究其结构和功能提供了新的科学数

据．因此，研究胰蛋白基因结构和表达具有重要意义：（1）从基因组水平研究胰

蛋白酶基因结构，将有助于了解基因的功能、内含子的作用，阐明基因间的关联和

多基因调控问题；（2）利用胰蛋白酶高保守性特点，对不同物种胰蛋白酶基因及

蛋白质序列进行分析，可以阐明不同物种胰蛋白酶进化模式；（3）应用基因定点

突变技术，对胰蛋白酶进行改造可使其成为更有价值的工具酶；（4）将胰蛋白酶

基因导入异源宿主细胞构建工程菌株，可简化生产步骤，降低成本，提高生产

率．本文综述了胰蛋白酶基因结构和表达的必威体育精装版研究进展．

胰蛋白酶最初是由Kunitz和Northrop从牛（Bostaurus）胰腺中提取并将其命

名[5]．胰蛋白酶专门水解赖氨酸（Lys）或精氨酸（Arg）的羧基所形成的肽

键．它具有“双重”作用，不仅可以催化普通蛋白质，也可以激活胰腺分泌的其它

酶原[6]．前胰蛋白酶原N-末端包含一段信号肽序列和一小段活化肽（TAP）序

列．前者可被信号肽酶切除，后者（TAP序列）被肠肽酶水解掉，最终形成有活

性胰蛋白酶，这是多数脊椎动物胰蛋白酶激活的共同方式．尽管人们一般认为“自

我活化”[7]是无脊椎动物胰蛋白酶激活的特有机制，但KBuettner[8]等最近研究

发现，人类胰蛋白酶原的激活也存在“自我活化”机制．可见，胰蛋白酶的激活方

式并不完全决定于动物的类别．胰蛋白酶分子由2个区域组成，每个区域由6条

反平行肽链组成，肽链间靠氢键维系，构成aβ-sheet结构．胰蛋白酶多肽链之间

的成对半胱氨酸（Cys）可形成二硫键，因而稳定了多肽链结构，保证了胰蛋白酶

催化功能的正常发挥．胰蛋白酶催化的关键位点（specificitysite）的重要功能见

表1[8-11]．

酶的活性部位位于酶的分子表面凹陷的结合袋中．作为亲核基团，胰蛋白酶活性部

位的Ser残基的羧基攻击底物的肽键并形成四面体形中间体（Tetrahedral

peptidebond），促使底物肽键的断裂．这一催化归因于酶活性部位存在

Ser195-His57-Asp102催化三联体及其电荷中继系统的形成．催化的专一性归功

于在结合袋子底部存在的Asp189（底物结合位点），这种专一性来源于胰蛋白酶

S1结合袋中Asp189残基负电荷与底物肽链中P1端负电荷的相互匹配，特异性

切断Arg或Lsy羧基端的肽键[12]．表1中的各位点对不同生物而言，基本行使

同样的功能，但位点上氨基酸的改变可能影响蛋白酶正常功能的发挥．Gokey

T[13]最近研究发现，若用苏氨酸（Thr）取代胰蛋白酶分子内催