胃蛋白酶(Pepsin).doc

胃蛋白酶（Pepsin）2000年12月 大卫古德森(David Goodsell) 分子月报 Dio: 10.2210/rcsb_pdb/mom_2000_12关键词:天冬氨酸内切酶、胃蛋白酶酶原、酶原、蛋白质水解作用、消化、酸性蛋白酶、凝乳酶、肽链切割作用、组织蛋白酶功能我们的消化系统中有一种非常厉害而且稳定的酶,可以将吃进去的食物消化成小颗粒，而在这些酶中，胃蛋白酶是消化蛋白质的第一种酶。在胃中,蛋白质链会在特定的部位被胃蛋白酶活性中心凹槽（图一上）切割成小段（来自5pep），然后其他蛋白酶和肽酶将蛋白质完全分解。分解之后形成的氨基酸和二肽等小片段被吸收用于合成新蛋白或生成能量。图一活性机制酶能够消化蛋白质这一功能对于机体来说是一个巨大的挑战，因为酶必须在细胞内合成，这就要求酶的活性必须得到控制，从而使其不能消化自身的蛋白质。为了解决这一问题，胃蛋白酶和其它一些酶采取了这样的策略，合成时先合成酶原，当酶原被运出细胞后在其它酶的催化下才能产生活性，胃蛋白酶结构存在44个额外的氨基酸（图一下）（来自3psg），在胃中，这些多余的链被切除，胃蛋白酶被激活。历史 因为很多原因，胃蛋白酶成为科学家研究的对象，它容易分离，从消化液中可以分离大量的胃蛋白酶；由于其催化环境非常恶劣，所以其稳定性非常高使得催化反应很容易在体外得以复制。18世纪，胃蛋白酶是人类发现的第一种酶，之后，胃蛋白酶是被人工结晶出来的第二种酶（仅在尿素之后）。胃蛋白酶的结晶结构在当时证明酶是一种蛋白质并且具有特定结构起了非常大的作用。今天，人么可以在PDB中获得胃蛋白酶的晶体结构包括5pep和其他几个结构相似的。酸蛋白酶胃蛋白酶是酸蛋白酶的一种。可以在强酸中工作，酸蛋白酶活性中心依赖两个天冬氨酸残基，其可以激活水分子并切割蛋白质链。酸蛋白酶进化形成很多功能蛋白（图2左上角）（来自pep5），分布于多种器官中，而胃蛋白酶存在于胃中，在酸性环境中消化食物。凝乳酶(Chymosin)（图2右上角）（来自4cms）是小牛用来消化牛奶中蛋白质的酶，从小牛胃中提取的高纯度的凝乳酶用于凝固牛奶，生产奶酪已被使用了几个世纪。组织蛋白酶D(Cathepsin D)(图2左下角)（来自1hrn）存在于细胞的溶酶体内，用于消化细胞内蛋白，是细胞内的小胃。其它的酸蛋白酶，例如内源性硫胺胃蛋白酶(Endothiapepsin)(图2右下角)（来自PDB 4ape），其功能有：切割特定蛋白，帮助激素或蛋白质成熟。 图2结构探索胃蛋白酶使用一对天冬氨酸残基催化裂解反应，在一个平行进化范例中，其机制类似于HIV蛋白酶（在之前的分子月报中讨论过）。在图3上图（来自PDB 5pep）中可以看到，其活性中心的天冬氨酸残基位于的球体中央的凹槽中，用红色和白色表示。在图3下图中，可以看到三个二硫键。这种在硫原子（黄色）和半胱氨酸之间的铰链，加强了蛋白质链的强度。图3图3是和RasMol一起绘制的，你可以通过点击PDB登录码进入“View Str