天冬氨酸蛋白酶

天冬氨酸蛋白酶 (英语:Aspartic protease)是一种催化类型的蛋白酶,它使用一个或多个天冬氨酸残基结合的活化水分子来催化其肽底物。通常,它们在活性位点具有两个高度保守的天冬氨酸,在酸性pH条件下具有最佳活性。几乎所有已知的天冬氨酰蛋白酶都被胃酶抑素抑制。

真核天冬氨酰蛋白酶
Aspartic protease.png
二聚体天冬氨酸蛋白酶HIV蛋白酶的结构为白色和灰色,肽底物为黑色,活性位点天冬氨酸侧链为红色。(蛋白質資料庫:1KJF)
鑑定
標誌Asp
PfamPF00026
InterPro英语InterProIPR001461
PROSITE英语PROSITEPDOC00128
SCOP英语Structural Classification of Proteins1mpp / SUPFAM
OPM英语Orientations of Proteins in Membranes database家族100
OPM英语Orientations of Proteins in Membranes database蛋白1lyb
膜蛋白數據庫英语Membranome315

天冬氨酸内肽酶EC 3.4.23已经表征了脊椎动物真菌逆转录酶病毒的起源。[1]

真核天冬氨酸蛋白酶包括胃蛋白酶组织蛋白酶肾素。它们具有由祖先复制而产生的两域结构。逆转录病毒和反转录转座子蛋白酶(逆转录病毒天冬氨酰蛋白酶)比较小,并且似乎与真核天冬氨酰蛋白酶的单个结构域同源。每个结构域都提供一个催化天冬氨酸残基,在分子的两个叶之间有一个扩展的活性位点裂隙。很久以前,一个叶可能是通过基因复制从另一个进化而来的。在现代酶中,虽然三维结构非常相似,但除了保守的催化位点基序外,氨基酸序列的差异很大。二硫键的存在和位置是天冬氨酸肽酶的其他保守特征。

催化机制编辑

 
提出的天冬氨酰蛋白酶切割肽的机制。

天冬氨酰蛋白酶是一个高度特异性的蛋白酶家族,它们倾向于切割具有疏水残基和β-亚甲基二肽键。与丝氨酸蛋白酶半胱氨酸蛋白酶不同,这些蛋白酶在切割过程中不形成共价中间体。因此,蛋白水解是一步发生的。

尽管已经提出了许多不同的天冬氨酰蛋白酶机制,但最广泛接受的是酸碱机制,其原理是涉及水分子在两个高度保守的天冬氨酸残基之间的配位。天冬氨酸通过提取质子来活化水,使水能够对底物易裂键的羰基碳进行亲核攻击,从而产生通过与第二天冬氨酸氢键稳定的四面体氧阴离子中间体。该中间体的重排导致易裂酰胺质子化,这导致底物肽分裂成两个产物肽。

抑制编辑

胃酶抑素是天冬氨酸蛋白酶的抑制剂。

分类编辑

已知有五个天冬氨酸蛋白酶超家族(氏族),每个都代表相同活性位点和机制的独立进化。每个超家族包含几个具有相似序列的家族MEROPS分类系统按字母顺序命名这些氏族。

前肽编辑

A1_前肽
 
分辨率为 1.62 埃的人前胃素的晶体和分子结构
鑑定
標誌A1_Propeptide
PfamPF07966
InterPro英语InterProIPR012848

许多真核天冬氨酸内肽酶(MEROPS肽酶家族A1)是用信号肽前肽合成的。动物胃蛋白酶样内肽酶前肽形成了一个独特的前肽家族,其中包含约30个残基长的保守基序。在胃蛋白酶原A中,成熟胃蛋白酶序列的前11个残基被前肽的残基取代。前肽含有两个螺旋,可阻断活性位点裂隙,特别是胃蛋白酶中保守的天冬氨酸11残基,在胃蛋白酶中,氢键与前肽中的保守Arg残基结合。这种氢键稳定了前肽构象,并且可能负责在酸性条件下触发胃蛋白酶原转化为胃蛋白酶。

例子编辑

人类编辑

含有该结构域的人类蛋白质编辑

BACE1BACE2组织蛋白酶D组织蛋白酶ENAPSAPGA5;PGC;肾素

其他生物编辑

参考编辑

  1. ^ Szecsi, P. B. The aspartic proteases. Scandinavian Journal of Clinical and Laboratory Investigation. 1992-01-01, 52 (sup210). ISSN 0036-5513. doi:10.1080/00365519209104650.