钙蛋白酶及其在内耳的研究进展
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研究结 果表明 ,M anl cla c p 和 ap i 2对活化 所需 的 C “浓度有 所 i n a 不同 ,a a 只需微摩尔浓度的 c 2 cl i 1 pn a 就可被激活 , 又称 一a a ; + 故 cl i pn 而 c p n 则 需毫摩尔浓度的 c 2 M a i 2 a 才能被激活 , + 故称之 为 i c p n] n  ̄ a [ — i 2 。 由于在正常情况下 ,机体 内 c 2的波动在微摩尔浓度 以下 ,所 以认为 a+ cl i l a a 很可 能在正常生理 状态下发挥调节作用 ,以参 与控 制细胞的 pn 基本活动 ; c p n 则可能在病理状 态( 而 M a i 2 细胞 内钙超载 ) 下被激活 , 从 而介导一系列的病理过程 。 1  ̄p n抑 制 剂 .c a 4 i cpn M m 抑制剂有许多 , 一般根据来 源的不 同 , 可分为内源性和外源 性两大类。内源性抑制剂钙蛋 白酶抑制蛋 白(aps t ) clat i 是细胞 内专一 an 性抑制 c p n活性 的蛋 白质 ,  ̄a i 而对其它的半胱氨酸蛋 白酶无 作用。它 可以识别 cl i c 2 aa p n的 a 结合位点并与之结合 , . 导致构象变化从 而抑制 cl i aa p n的活性 , 并且这种结合是可逆 的, 即在无 c 时重新分离 , c 而 a 浓度 升高时可促 进二者 的结合 。外 源性抑 制剂是 指人工 合成 的抑制 cl i aa p n活性的一些多肽 复合物 , 包括亮抑 酶肽( u et ) 一 4 其衍 1 p p n、 6 及 e i E 生物 、 L 87 clan抑制剂 I I P 5 6 6 B F 0 4 5等 。 MD 2 10、a i p 和 I、D10 0 、 S 4 9 2
科技信息.
高校理科研 究
钙蛋白酶及其 在内耳的研穷进展
万杰 医学 院生理教研 室 马德 菊
钙蛋 白酶 (a a ) 一类 c 2依 赖性 的半 胱氨酸 蛋 白酶 , 参与 cl i 是 pn a 十 可 细胞骨架重 构 、 细胞分化 、 信号转导 、 胚胎 发育以及调节 神经 递质释放 等多种生理活动。 近年来的研究 表明 , l i 在各种因素引起 内耳细胞 cp n aa 死亡的病理过程中具有重要 的作用 。本文就 cla a i p n的结构 、 特性 、 功能 以及在 内耳方面的研 究进展做一综述 。
15cla . api 生 理 功 能 n的
研究表 明 ,api cla n的异常 激活与 细胞坏死 及凋亡 均有 密切关 系。 Matoi 一种强效毒 素 , i tx o n为 可激 活电压及受 体依赖性 C 2通道 , at 导致 细胞内 c 2 a 超载而迅速死亡 。 ho 报道 M i t i 诱导的隔 一 + Z a 等 ao x to n 海马 神经元 死亡属于坏 死性质 , 表现 为胞核 皱缩 , 染色体分 散 , D A断 无 N 裂; 应用 c a Mp n抑制剂 Ⅱ可 明显抑制细胞死亡 , csae i 而 ap s 抑制 剂则无 明显作用 , 明 Matoi 导的细胞死 亡与 c p n的激活有关 , 表 itx o n诱  ̄a i 而与 csa 无关 。 aps e 应用高浓度 的 C C m ) a 1 M 溶液培养 S — Y Y人成神经细 ( 5 H S5 胞瘤细胞 , 可引起细胞 内游离钙浓度 升高 , c p n过度激 活, 使 Ma i 细胞 出 现坏死特征 l l 3 1 。近年来 , 通过研究 发现多种 病因引起 的细胞凋亡 都与 cl i aa p n的激活有关 ,如应用 B 淀粉样肽诱导培养的大 鼠海马神经元凋 亡过程 中, 伴有 c p n M a 的过度激活 。 i 2c lan与 内耳的关 系 .ap i 21  ̄ an在 内耳的定位表 达 .c p i 丁大连等 用 免疫细胞化学方法在透射 电镜 下观察了 c pi 在 啦 aa l n 灰 鼠耳蜗内的定位及其注射卡铂后不同时间的表现。 结果发现 , 正常灰 鼠的内 、外毛细胞 及其底部 的神经 末梢 以及螺旋 神经节 细胞 中均无 cla api n免疫反应产物存在。注射卡铂后 2 h传人 神经纤维 中首先出现 4, 大量的 c a Mp n免疫反应产物 ; i 注药后 4 h 内毛细胞中开始出现 c p n 8, Ma i 免疫反应产物 ; 注药后 7 h 螺旋神经 节中出现空泡并有大量 的 cl i 2, aa pn 免疫细胞化学反应产物定位在多泡 体的膜上。王苹等f采用 免疫组织 6 1 化学染色方法 , 观察到 I— a an主要分 布在大鼠耳蜗组织的内外毛细 T cl i I p 胞、 神经 元细 胞和血 管纹 细胞 的胞浆 和细胞 膜表 面 。J n 等㈣证 实 ig a cl i 在正常 C A小 鼠耳蜗 细胞的胞浆和胞膜都有表达 ,注射卡 aa pn B 那霉素(aa yi K 7 knm c , M) 天后 , 一a a 在 螺旋器尤其 是外毛 细胞 的 n cl i pn 表达发生变化 , 由胞浆移 向胞膜 , 而且这种变化 随 K M用 药时间的延 长 而愈加强烈。此外 , 他还观察到 m cl i 主要 表达于支持细胞并且其 —a a pn 表达不受 K M的影响。 22 M an对内耳 细胞死亡 的作用 .c p i 近年来 的研究表明 , 多种病 因引起 的内耳 细胞 死亡都与 cl i aa p n的 激活有关 , 而应用 c p n抑制剂可有效抑制细胞死亡。  ̄a i 221 M an与噪声所致 内耳细胞死亡 ..c p i Wag 8 n 等 报道 , 1 噪声过度 刺激可引起成年灰 鼠耳蜗螺旋器 中 cl a — pi 活性 的明显增强 , a n 应用微 渗透泵 技术将 c p n M a 抑制剂 l pp n i e et 缓 u i 慢释放到耳蜗外淋 巴腔可使噪声导致的毛细胞丢失减少 6 %,从而显 0
1c lan简 介 . pi a 1 api 族 成 员 . cla 1 n家 迄今为止 ,已被发现 的哺乳动物 clan家族成员至少 有 l a i p 5个Ⅲ , 其 中,M anl2 4 5 7 1 l 、3和 1 c p 、 、 、 、 、0、2 1 i 5广泛存在于各种组 织中 , 故将 它们称为非组织特异性 clan 而 c a 、 、 、 a i; Mp n3 6 8 9和 1 仅存在于特定 p i 1 组织中 , 因此又称之为组织特异性 clan 。 目前人们研究 比较深入 的 a im p 是 c a ( c p ) c p n2m— ̄p n。 Mp n1 ¨- M mn 和 M a ( c a ) i i i 1 api . cla 2 n的分子结构 cl i l c p n 都 由两个亚基组成( 1 , a a 和 M a pn i 2 图 )一个是具有催化活 性的大亚基( 8k , 4个结构域组成 f DⅡ、 约 0 D)由 DI、 DⅢ、 Ⅳ)另一个 D , 是具有调节活性的小 亚基( 2 k )由 2 约 8 D , 个结构域组成( V和 D 。 D Ⅵ) 研 究发现 , 在人类 ,a a cl i 1和 c an2的小 亚基完全相 同, pn  ̄p i 均由位于 1 9 号染色体上的基因编码产生 ; 而大亚基则是不同的基 因产物 , 分别 由位 于 l 号和 1 1 号染色体上 的基 因编码产 生,故 二者仅 有 5 % ~6 %的 5 5 氨 基 酸 序 列 相 同 。
异受体 , 被一定浓度 的 c 2 a 激活后降解底物 , 十 以与细胞 内磷酸 化和去磷 酸化反应完全不同的方式改变细胞的功能状态。
153引起 细 胞 死 亡 ..
大亚基 (0 Da 8k
小亚基 ( 8D 2k a
图 1cla 和 cla api 1 api 2的结构示意图 n n 二者拥有共 同的 2 k a调节亚基。在 8 k a大亚基中 , 8D 0D 结构域 I( D I 内含有 自溶性 切割位点。结构域 Ⅱ DⅡ 具有蛋 白酶功能 , ) ( ) 其催化 活性 中心 由半胱氨酸 ( y )组氨酸( i 和天冬氨酸 ( s ) C s、 Hs ) A h 三个氨基酸 残基组成。结构域 Ⅲ( Ⅲ) D 与其它蛋白质无 同源性 。 结构域 1( l) V DV 含 有 5 E — ad 个 F h n 结构 , 与 c 2 可 a 结合 。 + 结构域 V富含甘氨酸 。 结构域 Ⅵ ( I DV) 也含有 5个 E — ad结构。 F hn