當前位置:上海酶聯生物耗材有限公司>>公司動態>>早老素家族天冬氨酸膜整合蛋白酶的結構
文章指出,這項研究成果令人吃驚,因為細胞膜的內部是一種疏水性環境,而這項研究發現一些蛋白酶能利用水分子在膜內消化其它蛋白。這種酶在生物學和疾病發生過程中具有廣泛的作用,目前已發現的可以分為三類:含鋅S2P蛋白酶(zinc-containing site-2 proteases),菱形*蛋白酶,和天冬氨酰蛋白酶,如此項研究中的presenilin。
2006年,2007年兩個研究組分別解析了前兩者原子分辨率級別的晶體結構(其中S2P的結構也是由施一公研究組破解),大大的促進了我們對于這種膜整合蛋白酶作用機制的了解,但是presenilin結構還未明確。這項研究就描述了早老蛋白的結構,為未來研究,以及藥物研發提供了一個基礎框架。
目前有兩種早老蛋白presenilin類型:一種是作為單一多肽行使功能,如信號肽peptidase,另外一種則是需要其他蛋白的激活。第二種早老蛋白能組裝成酶復合物γ-secretases,由四種不同蛋白構成,能切斷許多單次跨膜蛋白(含有單次跨膜結構域TMD),比如Notch受體,以及β-淀粉樣前體蛋白APP。這種剪切調控能這些蛋白和釋放的多肽。功能性γ-secretases是Notch信號途徑中*的元件,而且編碼早老蛋白的基因出現突變,也會由于改變了APP裂解產生的β-淀粉樣蛋白,而引起早發性阿爾茨海默病。
電子顯微鏡能解析出低分辨率γ-secretases的結構,但是要想獲得原子分辨率的晶體結構,困難重重。這項研究指出解析單個早老蛋白更為可行,這是朝著破解整個酶復合物的結構邁進了重要的一步。而且這篇文章也為如何能解析膜蛋白的晶體和結構提供了一個范例。
研究人員通過細菌過量表達蛋白,純化并濃縮,獲得了一種早老蛋白,或者說是早老型蛋白。在嘗試了許多生物機體中的幾種蛋白之后,研究人員將研究焦點聚集在一種來自古細菌Methanoculleus marisnigri的蛋白酶:mmPSH,期間需要進行大量的蛋白工程研究,構建五種突變體,用以提高mmPSH的可溶性,從而才能研究蛋白酶功能,以及獲得高質量的結晶結構,用于檢測。
zui終研究人員發現了這種蛋白是由9個跨膜螺旋組成:穿膜螺旋1-6形成N端結構域(NTD),7-9形成C端結構域(CTD);兩個催化殘基天冬氨酸(D162和D220)分別位于穿膜螺旋6和7上,并且包埋在膜內。并且研究人員還基于序列的高度保守性,利用計算機同源建模,搭建了人源早老素蛋白的三維結構。
這個結構帶給我們兩重驚訝,首先是mmPSH蛋白酶在整個跨膜區域中有一個孔,這也許是水分子進入催化剪切反應的一條路線。另外一個方面就是這個蛋白聯合形成的四聚體,不過目前還不清楚這種結構的意義。
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