丝氨酸蛋白酶的功能结构与应用

科技与质量Scienceandtechnologyandquality171质量管理【文章摘要】丝氨酸蛋白酶是常见的单倍水解酶，在生物体内有着重要的作用，可以利用对蛋白酶原的移植与激活起到调节作用。研究显示，丝氨酸蛋白酶在胚胎发育、细胞分化、组织重建、血管形成中有着重要的作用，丝氨酸蛋白酶有着广泛的应用价值。本文主要就丝氨酸蛋白酶的功能、结构与应用进行分析。【关键词】丝氨酸蛋白酶；功能；结构；应用丝氨酸蛋白酶是有机体中的一类酶的统称，其主要功能是分解蛋白质中的肽键，变大分子蛋白质为小分子蛋白质，在有机体的消化、凝血等方面具有重要的生理作用，对胚胎的发育和细胞分裂也起着重要作用。1丝氨酸蛋白酶的功能从丝氨酸蛋白酶的功能来看，不同种类的丝氨酸蛋白酶具有不同的功能。在消化系统中，胰分泌的酶中有胰凝乳蛋白酶、胰蛋白酶和弹性蛋白酶三种。其中，胰凝乳蛋白酶是最典型的丝氨酸蛋白酶，其功能是能够在芳香族氨基酸羧基处切断肽键，从而达到分解蛋白质的目的。胰蛋白酶主要用于小肠分解蛋白质，在小肠分解蛋白质的工作过程则是将蛋白质分解为肽键，再肽键分解为人体可直接吸收的氨基酸；弹性蛋白酶主要工作于结缔组织，将结缔组织中的弹性蛋白质分解。在凝血方面，机体中的凝血第十因子、凝血第十一因子都属于丝氨酸蛋白酶，缺乏这几种酶，机体则会出现凝血缺陷，继而引发血友病等疾病。另外，具有凝血功能的纤维蛋白溶酶也属于丝氨酸，对形成的纤维蛋白凝块具有独特的溶解效果。2丝氨酸蛋白酶的结构许多丝氨酸蛋白酶的结构已被测定,其催化机制、活性部位、底物结合部位也已阐明。这些数据可以用来探讨酶与底物的结合、反应物、酶与抑制剂的相互作用,以及自然变异与定位突变对酶分子结构与功能的影响。丝氨酸蛋白酶的类型是非丝氨酸蛋白酶的功能、结构与应用吴思瑾湖南省长沙市麓山国际实验学校410006常多样的，其活性部分都含有His、Ser与Asp，且催化机制是相同的，其底物结合差异影响着对于底物的作用，正是由于其结构上的微小差异，导致丝氨酸蛋白酶的功能出现差异。丝氨酸蛋白酶的结构分两种，包括N结构域与C结构域，尽管这两种结构在形式上非常的相近，但是二者之间的功能却大不相同。丝氨酸蛋白酶的活性部位中，Ser位于C端结构域，主要起催化作用，ASP和HIS位于N端结构域，其作用主要是通过与配合C端结构域稳定C端结构域的催化功能，保证丝氨酸蛋白酶的稳定性。除此功能之外，丝氨酸蛋白酶还在不断进化，在原核生物与真核生物中具有表现为不同方面的功能。在原核生物中，丝氨酸蛋白酶主要起降解功能以及辅助机体消化的功能，功能的体现是直接由蛋白酶完成的，不经过其他物质的催化作用。在真核生物中，丝氨酸蛋白酶功能的完成则是需要经过激活才能得以实现。酶的常态是非活化状态，通常情况下是通过对酶前体进行催化或者通过辅助因子协助酶达到活化状态。另外，也有通过诱发级联反应使酶的活性得以催化的方式。在丝氨酸蛋白酶的活性被激活之后，其消化、凝血、溶解等一系列的功能才能够得以实现。但丝氨酸蛋白酶中胰蛋白酶的活化方式就比较特殊，胰蛋白酶的活化就是通过剪切掉蛋白的前导序列，通过折叠后催化出酶的活性。酶在活性状态和非活性状态的转变则依赖于酶的调节机制，在酶的调节机制中，酶的别构调节是一种典型的调节机制，其调节机理是使酶的构想发生改变从而调节酶的活性。对于不同种类的酶，他们的亲和力和活性不同，活化位点更是不同，酶的构想发生变化后，丝氨酸遭受亲核攻击，在酶的非活化位点上，通过化合物的作用使酶的亲和性提升，活性也随着被激发。在位点上结合化合物是指发生化合反应，在这个过程中，起到激活作用的化合物叫做激活剂，通过底物特性的测定和酶的活性位点测试来确定激活剂的使用。3丝氨酸蛋白酶的应用丝氨酸蛋白酶由其特性和功能在心脑血管疾病的医治方面具有广泛的应用。例如，从纳豆芽中的胞杆菌中提取的纳豆激酶可用于帮助病人溶解血栓，降解血液粘度。从蚯蚓中提取的蚯蚓纤溶酶也属于丝氨酸蛋白酶，具有高度的蛋白水解能力，目前也同样应用于血栓疾病的治疗中，其功效不仅能够降解血栓，更有防止血栓再度形成的功效。蛇毒中也可提取出丝氨酸蛋白酶，并且已经广泛应用于血栓的治疗中了。除纳豆芽、蚯蚓、毒蛇中提取丝氨酸蛋白酶外，在真菌中也可以提取丝氨酸蛋白酶，制备方法是利用真菌在体外感染，使真菌分泌出丝氨酸蛋白酶。目前，无论是从结构、功能还是激活机制上看，丝氨酸蛋白酶的研究都已经十分深入，在丝氨酸的应用中，以其降解、消化、凝血效果最为显著，因此丝氨酸在医学领域的应用最为广泛。不同生物中制备的丝氨酸蛋白酶功效、结构不同，目前制备的丝氨酸蛋白酶主要是从哺乳动物中提取出来的，主要作用是消化和凝血，但丝氨酸蛋白酶对机体神经系统的影响尚不明确，目前对神经系统的影响也在重点研究中。随着科技的发展和医学研究的不断深入，丝氨酸蛋白酶对神经系统的影响也将会愈加明确。在丝氨酸蛋白酶的制备方面，可以利用克隆技术等使丝氨酸蛋白酶的制备更加简化，其使用领域也将随着研究的进一步深入更加明确。4结语总而言之，作为一种常见的水解酶，丝氨酸蛋白酶在各个领域都有着广泛的应用，且大量丝氨酸蛋白酶被应用在医药领域中。对于该种物质，人们展开了深入的研究，针对丝氨酸蛋白酶基因的克隆、表达和重组进行了分析，取得了丰硕的成果。【参考文献】[1]牛立文,滕脉坤,朱中良,高永翔,张平.若干蛇毒蛋白的结构生物学研究[J].中国科学技术大学学报.2008(08)[2]张颖,马骉,刘利新,邹毅,罗云波.蝮蛇蛇毒中提取的一种具有激肽原酶活性的蛋白水解酶[J].细胞与分子免疫学杂志.2008(04)[3]李雨,杨献光.基于伪氨基酸组成和支持向量机预测人类蛋白质亚细胞定位的研究[J].井冈山大学学报(自然科学版).2012(03)[4]郭晓强,计惠民.线粒体钙离子单向转运蛋白MCU及调节蛋白MICU1[J].生命的化学.2012(03)