甲硫氨酸亚还原酶b基因的研究进展

甲硫氨酸亚还原酶b基因的研究进展

0发挥好作用翻译蛋白质后，如糖基化、甲基化、磷酸化、adp-had化和双硫醇形成，对于阐明蛋白质的正常功能非常重要。这些翻译后修饰中研究最多、且在信号转导过程中被广泛认可的有磷酸化/脱磷酸化,典型的事件包括各个蛋白激酶及磷酸水解酶家族在蛋白质底物的丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸、赖氨酸残基上加上或去掉一个磷酸基团。蛋白质分子被活性氧(如过氧化氢、超氧阴离子、羟基自由基)的氧化也非常常见1甲硫氨酸亚的代谢甲硫氨酸(Met)是疏水氨基酸,甲硫氨酸残基一般深埋于蛋白质内部甲硫氨酸是必需氨基酸,为蛋白质甲基化和转硫化所必需水溶性环境对甲硫氨酸亚砜的形成非常重要。水溶液中的氢键有利于甲硫氨酸亚砜中S-O键的形成和水分子O-O键的断裂2gc型msraa的结构及酶活性甲硫氨酸亚砜还原酶(Msr)催化游离及多肽链中Met-(S)-SO残基的还原基因msrA广泛存在于所有原核和真核生物中,如梭状芽孢菌(Clostridiumsp.Ohilas)牛msrA基因含1370个碱基对梭状芽孢菌MsrA酶是一个酶活增加的含硒蛋白MsrA在大鼠多种组织中表达,如肝脏、大脑、睾丸、心脏和肺脏在人成纤维细胞WI-38SV40超表达的MsrA,定位于线粒体MsrA在N-端存在一个保守序列GCFWGMsrA对Met-(S)-SO的还原需要3个Cys残基的参与,其中一个在保守序列,两个在C末端(见图1)DTT或硫氧还蛋白重生系统的作用下回复到其还原状态脑膜炎奈瑟氏球菌(Neisseriamengingitidis)PILB蛋白MsrA段含两个半胱氨酸残基(Cys除了催化Cys和缓解Cys之外,其它氨基酸残基也参与酶与底物的结合,如脑膜炎奈瑟球菌(Neisseriamengingitidis)PilB蛋白MsrA结构域中的CysMsrA催化的限速步骤与硫氧还蛋白(Trx)的再循环有关其它因素也可影响MsrA活性,如MsrA在高离子强度下酶活增加通过X-光晶体衍射的方法,已经获得了几种MsrA的高分辨率三维结构:牛MsrA3超表达msra的基因表达对果蝇抗氧化活性的影响敲除msrA基因的小鼠表现出与神经退行性疾病相似的症状,其神经元多巴胺水平及其信号通路发生与老化相关的改变在酵母和人T细胞高表达酵母多肽甲硫氨酸亚砜还原酶(PMsr),导致MsrA活性的增加和Met-SO含量的减少,增加细胞针对过氧化氢的抵抗能力沉默msrA基因增加视网膜色素上皮(RPE)细胞对过氧化氢所引发细胞死亡的易感性,也导致caspase3活性的增加通过同源重组使耻垢分枝杆菌(Mycobacteriumsmegmatis)msrA基因失活后,msrA基因突变株在小鼠巨噬细胞J774A.1中的成活大幅降低;而且在含有突变株杆菌的吞噬小体中,获得氧化酶NOX亚基p67(phox)和可诱导型一氧化氮合酶的时间大幅提前;突变株对过氧化物更敏感;说明杆菌MsrA在其胞内和胞外存活中都具有重要作用在果蝇神经系统超表达msrA基因可显著增加果蝇寿命;超表达MsrA果蝇对百草枯(paraquat)诱导的氧化应激抵抗力增加,各种体征(包括生殖能力)出现老化的时间延迟,说明msrA是果蝇甚至其他生物决定其寿命长短的重要因素多种电压依赖性离子通道的有序开关,组成完整的神经元动作电位。电压依赖性钾离子通道的开放和失活动力学,调节神经元的可兴奋性。Hoshi实验室的一系列试验证明,MsrA可调节钾离子通道的失活过程。将钾离子通道ShC/B在非洲爪蟾卵细胞表达,通道失活动力学曲线在不同的通道(细胞)间有较大差异,加入chloramine-T(Ch-T)后失活变慢,表达MsrA后ShC/B失活变快且通道失活动力学曲线更加均一;在N-端第三位不含Met的ShC/B,对Ch-T处理或MsrA表达没有反应百日咳博德特氏菌所分泌的腺苷酸环化酶(AC)通过与巨嗜细胞或中性白细胞表面的整合素结合进入细胞胞浆后,与胞浆钙调素结合,刺激生成cAMP而发挥其致病作用。当钙调素C端的Met4锌离子msrb的催化过程MsrB最初从大肠杆菌中发现,既可还原游离甲硫氨酸-(R)-亚砜,也可还原多肽链中甲硫氨酸-(R)-亚砜残基哺乳类动物有3个msrB基因。人msrB1和msrB2基因都含5个外显子,分别位于第16和第10号染色体;而人msrB3基因含8个外显子,位于第十二号染色体MsrB在果蝇头部和身体表达MsrB与MsrA功能相似,如SelR增加酵母抗过氧化氢能力如图4所示,多种MsrB在其GCGWP保守序列含一个保守的半胱氨酸残基酵母MsrB(SelR)、野油菜黄单孢菌(Xanthomonascampestris)MsrB都含锌离子MsrB的催化过程分为3个步骤。野油菜黄单孢菌(Xanthomonascampestris)MsrB中的Cys117残基是催化亚基,Cys31残基循环性与Cys117残基形成二硫键,二硫键被硫氧还蛋白(Trx)还原;氧化型硫氧还蛋白Trx(ox)的再还原是限速步骤不同MsrB亚型对还原系统的要求不同,如硫氧还蛋白(Trx)可还原小鼠MsrB2和MsrB3(与哺乳动物MsrA类似),通过MsrB2或MsrB3保守活性中心的Cys在低等生物,如原菌、细菌、真菌(酵母),存在一种只作用于游离Met-(R)-O的Msr(fRMsr)淋病奈瑟氏菌(Neisseriagonorrhoeae)的pilB蛋白由N-端氧化还原酶、中部MsrA和C端MsrB组成;其MsrB核心由两个反向平行的β折叠组成,外围环绕着3个α螺旋和5个3通过X-光晶体衍射的方法,已获得了几种生物MsrB的高分辨率三维结构:脑膜炎奈瑟球菌(Neisseriamengingitidis)和野油菜黄单孢菌(Xanthomonascampestris)的MsrB5甲硫氨酸亚还原酶活性近年来,有关甲硫氨酸亚砜还原酶的研究工作揭示,甲硫氨酸亚砜还原酶广泛存在于多种生物,分布于机体的各种组织和细胞,在胞浆、线粒体、胞核都有表达。有关甲硫氨酸亚砜还原酶的结构及催化机制,已逐渐明晰。甲硫氨酸亚砜还原酶在抗衰老和抗氧化中发挥作用,或可减缓神经退行性疾病的发生和发展。事实上,甲硫氨酸亚砜还原酶活性,可能还不止上述已经讨论过的几种Msr(MsrA、MsrB、fRMsr)从目前的研究来看,蛋白质分子表面或结合界面的甲硫氨酸残基易被氧化。钙调素分子蛋白结合界面的甲硫氨酸残基被氧化后,抑制钙调素与钙调素结合蛋白的结合。活性氧也可通过直接氧化重要信号蛋白表面暴露的甲硫氨酸残基,导致信号蛋白分子的抑制或激活。而这种变化可在亚细胞局部,通过甲硫氨酸亚砜还原酶所催化的还原作用被逆转。是否完全逆转,决定了甲硫氨酸残基氧化所触发的细胞或生命过程是否可逆。当某种蛋白的甲硫氨酸残基被氧化后,因为局部甲硫氨酸亚砜还原酶活性不足,蛋白活性变化成为不可逆