含锌酶pdf

含锌酶及羧肽酶注：文本框可根据需求改变颜色、移动位置；文字可编辑5111109058苏比努尔含锌霉的发现羧肽酶展望目录1933年Meldrum和Roughton从血液中分离出碳酸酐酶、但这仅仅是一个发现,真正认识到它是一个含锌酶则是在1940年Keilin和Mann所做的贡献。他们从哺乳动物的红细胞甩分离出了碳酸酐酶,并测出其中含0.3%的锌、由此确定了锌是维持该酶活性所必需的。1955年又认识了另一种锌酶—羧肽酶,此后,陆续报道了八、九十种含锌酶,其中大约有20种经过了比较深入的研究。到1983年为止,已知的锌酶则超出20种。羧肽酶•羧肽酶（Carboxypeptida，CPS）是一种专一性地从肽链的Ｃ端逐个降解、释放游离氨基酸的一类肽链外切酶。•在动物、植物的组织器官中，羧肽酶发挥着重要的生理功能，如胰腺羧肽酶Ａ和Ｂ可用于消化食物，羧肽酶Ｍ选择性地参与肽类激素的加工，羧肽酶Ｄ和羧肽酶Ｎ参与肽和蛋白质加工等。羧肽酶的用途•医药领域•食品工业•胰岛素生产•多肽合成（生物工程）•固定化的羧肽•早期胰腺癌的监测的血清标志羧肽酶分类•丝氨酸羧肽酶•金属羧肽酶•半胱氨酸羧肽丝氨酸羧肽酶•丝氨酸羧肽酶（SCP）又称酸性羧肽酶，是一类真核生物蛋白水解酶，亚基相对分子质量40000－7500，广泛存在于真菌、高等植物和动物组织中。•由于位切点不同，丝氨酸羧肽酶又分为溶酶体Pro-Xaa羧肽酶、丝氨酸D-Ala-Dala羧肽酶、羧肽酶Ｃ、羧肽酶Ｄ。羧肽酶C•其中，羧肽酶Ｃ因可水解所有具有羧基末端的氨基酸（羟脯氨酸除外），已成为蛋白质多肽链Ｃ末端分析中常用工具酶。•此外羧肽酶Ｃ还可通过转肽反应将其它氨基酸衍生物或亲核物质以取代肽链末端的氨基酸残基从而形成新肽。金属羧肽酶•金属羧肽酶是一类存在于细胞外，帮助蛋白质消化，在中性或弱碱性条件下具有极大活性的羧肽酶，包括：羧肽酶Ａ、Ｂ、赖氨酸羧肽酶、甘氨酸羧肽酶和谷氨酸羧肽酶。羧肽酶A•羧肽酶Ａ能释放Ｃ末端氨基酸（除脯氨酸、羟脯氨酸、精氨酸和赖氨酸），对具有芳香族侧链和大脂肪侧链的羧基端氨基酸具有很强水解能力。肽酶肽链端解酶肽链内切酶氨肽酶羧肽酶羧肽酶A：水解由芳香族和中性脂肪族氨基酸形成的羧基末端。比如酪氨酸，苯丙氨酸，丙氨酸等。羧肽酶B：主要水解碱性氨基酸形成的羧基末端。。。羧肽酶A羧肽酶A•存在于哺乳动物的胰脏•存在于牛胰脏的羧肽酶A为单一的多肽链，约有300个氨基酸残基，分子量为34.5kDa•每个酶分子含有一个•其前体为以亚基双聚体或三聚体形式存在的羧肽酶原A。在胰蛋白酶的激活下释放出大约60个氨基酸残基的N-末端裂解物成为羧肽酶A。羧肽酶A的活性中心羧肽酶A的活性中心双齿配位单齿配位Glu-270活性中心附近的氨基酸残基也很重要！当这些残基被定点突变后，酶就会失活。催化机理•羧肽酶的催化机制：I.促进水解离机制II.Glu-270的亲和机制（即由谷氨酸的羧基直接对肽键的羰基进行亲核攻击）靠近＋1.多肽链进入活性部位，Arg145的侧链移动与带负电的羧基端生成盐键2.底物的疏水残基落入疏水口袋中3.底物肽键的羰基与锌离子配位4.Tyr248的酚羟基移动，与肽键的酰胺基生成氢键5.由于锌离子和精氨酸正电荷的作用，肽键羰基被极化和伸长，使羰基的碳原子呈正电性6.酰胺和酪氨酸间的氢键使得平面性的肽键因扭曲而减弱7.与锌离子配位的水在Glu270的帮助下进行质子转移，电离为金属离子键合的羟基催化机理羟基亲核进攻羰基碳原子，肽键断裂Tyr248的羟基给予被裂开的肽键的-NH一个质子由于谷氨酸羰基端负电荷的静电斥力与产物羧基端负电荷的静电斥力，产物被驱出活性部位。催化机理锌离子的作用•被裂解的肽键的羰基指向锌离子，锌离子起吸电子的作用，使C=O键比正常的更为极化，使羰基C原子更易接受亲核进攻•锌离子处在非极性环境促进了诱导偶极子的产生，增加了它的有效电荷•Glu270的负电荷的逼近也对羰基上产生一个大的偶极子做出了贡献。•从而羧肽酶A诱导底物上的电子应变以加速催化。半胱氨酸羧肽酶•半胱氨酸羧肽酶又称组织蛋白酶Ｘ、组织蛋白酶Ｚ、酸性羧肽酶，是一类由Cys84、His233，Asn254组成活性中心，催化功能结构域中包含半胱氨酸的羧肽酶。•它存在于牛、鲤鱼、人、小家鼠、褐牙鲆等动物的消化道、脑、眼、心脏、肝等组织的细胞液中对Ｃ－末端氨基酸具有广谱活性，但对Ｃ－末端Ｐｒｏ无活性作用，内切酶活性很弱。展望•获得大量的羧肽酶：由于从动物组织中提取的羧肽酶价格昂贵，如何通过借助基因重组技术和生化工程的高密度发酵技术，获得专一、纯度高的羧肽酶，对于拓展其应用领域，具有重要的现实意义；•解析羧肽酶的生理作用：目前羧肽酶的应用范围主要集中在医药和食品加工中，由于酿酒酵母与人具有较高的同源性，如能以酿酒酵母为研究模型，解析羧肽酶在人体内生理作用，及如何影响疾病的发生发展过程，以对疾病进行预防和治疗；参考文献•羧肽酶研究进展吴静闵柔邬敏辰陈伟•含锌酶及其锌的生物学功能和希格展望•优良性能的定向改造，拓展应用领域：从羧肽酶的基因序列入手，在阐释分子结构与功能之间的关系的基础上，借助蛋白质工程的方法和策略，增强羧肽酶的底物适应性、催化效率、提高酸碱耐受性以及拓宽最适作用温度范围等工业应用特性，以拓展应用领域。