基本介紹
- 中文名：羧肽酶
- 外文名：Carboxypeptidase，CP
- 性質：肽鏈外切酶
- 常用：A、B、C及Y ，4種羧肽酶
概念,種類及其特點,絲氨酸羧肽酶,金屬羧肽酶,半胱氨酸羧肽酶,作用,來源及分布,用途,
概念
羧肽酶（Carboxypeptidase，CP）
羧肽酶B：主要水解鹼性胺基酸形成的羧基末端。
羧肽酶A可以切割C端除了Lys、Arg、Pro的胺基酸
羧肽酶B可以切割C端的Lys或Arg
羧肽酶C專門水解肽鏈羧基端（C端）倒數第二位由Pro形成的的肽鍵，在英文文獻中，並不叫carboxypeptidase C（carboxypeptidase 就是羧肽酶的意思），而被稱為羧肽酶P
羧肽酶G可以切割N-acetyl-L-aspartyl-L-glutamate結構下C端的Glu
在英文文獻中，carboxypeptidase C事實上指的是羧肽酶Y，它能作用於任何一個C-末端殘基。
羧肽酶(Carboxypeptidases,CPs)是一種專一性地從肽鏈的C端逐個降解、釋放游離胺基酸的一類肽鏈外切酶。在動物、植物的組織器官中，羧肽酶發揮著重要的生理功能。如胰腺羧肽酶A和B可用於消化食物，羧肽酶M(CPM)選擇性地參與肽類激素的加工,羧肽酶D(CPD)和羧肽酶N(CPN)參與肽和蛋白質加工等。羧肽酶廣泛套用於醫藥、食品等工業領域。在醫藥領域。由於羧肽酶廣泛參與機體的生化反應，可通過體內羧肽酶的檢測達到診斷和治療疾病的目的，此外，在醫藥上還可用於體內不良物質(毒素等)的降解。在食品工業，可用於製備高F值寡肽、食品和飼料中赭麴黴素的去除，用作脫苦味劑等。在生物技術領域,羧肽酶可用於多肽的合成及多肽胺基酸序列測定。也可作為模式酶，對其他酶的研究提供幫助。動物來源的羧肽酶主要存在於豬、牛等的胰臟中，如羧肽酶A/B(cadxypeptidaseA/B),其數量非常有限、價格昂貴、導致其套用受到限制;微生物來源的羧肽酶存在於酵母、麴黴等真菌的液泡中，具有廣闊的套用前景。因此，藉助基因工程策略採用微生物為宿主大量生產重組羧肽酶,有望克服羧肽酶生產過程所遇到的動植物原料來源限制等限制，進一步降低生產成本、提高產品質量、深化酶學性質研究、擴展套用範圍。
種類及其特點
根據羧肽酶活性中心含有絲氨酸殘基、金屬離子和半胱氨酸殘基的不同，將羧肽酶分為絲氨酸羧肽酶(EC3.4.16.-).金屬羧肽酶(EC3.4.17.-)和半胱氨酸羧肽酶(EC3.4.18.-)。
絲氨酸羧肽酶
絲氨酸羧肽酶(Seinecarboxypeptidases,SCP)又稱酸性羧肽酶，是一類真核生物蛋白水解酶，亞基相對分子質量40000-75000，廣泛存在於真菌、高等植物和動物組織。在酸性環境下，絲氨酸羧肽酶具有末端蛋白水解酶、酯酶和脫醯胺酶的話性，可同時參與多肽和蛋白質的加工、修飾與降解。。由於位切點不同，絲氨酸羧肽酶又分為溶酶體Pro-Xaa羧肽酶(EC3.4.16.2一lyso-somalProXaacarboxypeptidase),絲氨酸D-Ala-D-Ala羧肽酶(EC3.4.16.4-serine-typeD-Ala-D-Alacarboxypeptidase)、羧肽酶C(EC3.4.16.5-carboxypeptidaseC)羧肽酶D(EC3.4.16.6-carboxypeptidaseD)。其中，羧肽酶C因可水解所有具有羧基末端的胺基酸(羥脯氨酸除外)，已成為蛋白質多肽鏈C末端分析中常用工具酶;此外羧肽酶C還可通過轉肽反應將其它胺基酸衍生物或親核物質以取代肽鏈末端的胺基酸殘基從而形成新肽。在所有絲氨酸羧肽酶的活性位點中，含有1個由Ser.Asp,His按獨特順序構成的具有催化功能的結構單元.其中Ser是親核位點.Asp是親電子體、His是基底。這一結構單元可被異氟磷(DFP)、甲苯磺醯丙氨酸和酮苯丙氨酸抑制10。此外，絲氨酸羧肽酶活性被Cu*,Fe,Fe、Hg等金屬離子抑制,Mg*則促進羧肽酶活性。
金屬羧肽酶
金屬羧肽酶是一類存在於細胞外，幫助蛋白質消化,在中性或弱鹼性條件下具有機大活性的羧肽酶，包括羧肽酶A、B、賴氨酸羧肽酶(EC3.4.17.3).甘氨酸羧肽酶(EC3.4.17.4)和谷氨酸羧肽酶(EC3.4.17.11)等。其中，羧肽酶A能釋放C末端胺基酸(除脯氨酸、羥脯氨酸、精氨酸和賴氨酸)，對具有芳香族側鏈和大脂肪側鏈的羧基端胺基酸具有很強水解能力。相比較而言，羧肽酶A釋放非極性胺基酸、組氨酸、蘇氨酸、高絲氨酸等的速度比較快，但對天冬氨酸、絲氨酸、蛋氨酸以及賴氨酸等的釋放速度則比較緩慢，但隨著pH值的增加，對大冬氨酸，絲氨酸和蛋氨酸的作用速度也不斷加快。羧肽酶A的催化需要鋅離子參與，它是第一個被發現的金屬酶和鋅酶,正是因為如此，羧肽酶A是動力學、結構和光譜方法等方面研究最為清楚的水解酶。為其他鋅酶的研究奠定了堅實的基礎。羧肽酶B僅水解以鹼性胺基酸(如精氨酸和賴氨酸)為C末端殘基的肽鍵，大部分特性與羧肽酶A很相似，唯一不同點在於羧肽酶B對C-末端是精氨酸和賴氨酸殘基的肽鍵具有很高的水解活性，有時也能切斷其它疏水性胺基酸殘基。pH8時羧肽酶B活性達到最大值，偏酸性和偏鹼性的條件都會降低酶活，當pH≥12時，活性則完全喪失。賴氨酸羧肽酶能降解蛋白末端的基本胺基酸，因對賴氨酸具有很強的活性而被命名為賴氨酸羧肽酶，通常用於調節B型肝炎病毒核心啟動子表達活性的研究。甘氨酸羧肽酶又名羧肽酶S.能降解倒數第二個為甘氨酸的肽如Z-Gly-Leu。羧肽酶E(3.4.17.10)、羧肽酶M(EC3.4.17.12)、羧肽酶U(EC3.4.17.20)和羧肽酶B類似，主要降C-末端為精氨酸和賴氨酸的肽。谷氨酸羧肽酶又名羧肽酶G.能作用於含N-醯化底物的C-末端.釋放谷氨酸.用於甲氨蝶呤的解毒及抗體導向酶前藥療法(antibody-directedenzymeprodrugtherapy,ADEPT)。EDTA、3-Phenylpropionicacid、土豆羧肽酶抑制劑等則抑制金屬羧肽酶活性。
半胱氨酸羧肽酶
半胱氨酸羧肽酶(EC3.4.18.1)又稱組織蛋白酶X(cathepsinX)、組織蛋白酶Z(cathepsinZ)、酸性羧肽酶，是一類由Cys84、His233和Asn254組成活性中心.催化功能結構域中包含半胱氨酸(Cys)的羧肽酶。存在於牛(Bosturus)、鯉魚(Cyprinuscurpio)、人(Homosupiens)，小家鼠(Musmusculus)、褐牙鮃(Purulichthysolivaceus)等動物的消化道、腦、眼、心臟、肝等組織的細胞液中。對C末端胺基酸具有廣譜活性，但對C末端Pro無活性作用，內切酶活性很弱。
作用
精氨酸
此為胍基
此為羧肽酶A
來源及分布
根據來源分類，羧肽酶可分為動物羧肽酶、植物羧肽酶和微生物羧肽酶。在哺乳動物的不同阻織中含有一系列的金屬羧肽酶，以執行相應的生理功能。如胰腺羧肽酶A和B主要幫助消化食物、羧肽酶E選擇性地加工.生物活性肽、羧肽酶M選擇性地參與肽類激素的加工、羧肽酶D(高爾基體中)和羧肽酶N(血漿中)參與肽和蛋白質的加工。對動物源羧肽酶的研究。主要集中於人、豬、牛、小家鼠等。其中對人源羧肽酶的研究是為了解析羧肽酶在人體內的作用機制，以進行疾病的診斯、治療;而對小家鼠羧肽酶的研究則是作為研究模型.以解析人源羧肽酶生理機制。動物源羧肽酶的另一主要研究領域是套用於胰島素、多肽的工.業化生產中一目前，已從大麥、小麥、擬南芥、水稻，番茄、綠豆等多種植物中分寓到絲氨酸羧肽解(SCP)及絲氨酸羧肽酶類蛋白(SCPL)的基因和蛋白，除參與催化蛋白水解反應、植物損傷應答反應外，還在油菜素內酯、芥子醯基蘋果酸等化合物的合成中發揮積極的作用。微生物羧肽酶包括微生物自身生產的羧肽酶及以微生物為宿主過量表達的羧肽酶。已有研究表明，酵母、假單胞桿菌(Pseudomonas),麴黴等是微生物羧肽酶的主要來源，所生產的羧肽酶主要是絲氨酸羧肽酶，具有廣泛的底物特異性。源於酵母細胞的羧肽酶Y是使用範圍最為廣泛的羧肽酶.用於將豬胰島素B鏈末端的丙氨酞胺殘基以蘇氨酸殘基取代，以半合成人胰島素(通過羧肽酶的轉肽作用)18」、蛋白序列的測定[9等;而源於假單胞桿菌的羧肽酶G可用於甲氨蝶呤解毒、AD-EPT。此外，研究發現存在於米麴黴、構巢麴黴、黑麴黴等真核微生物液泡中的羧肽酶，可用於多肽脫苦、生物活性多肽的延長或特異性修飾等。
用途
醫藥領城
- 羧肽酶A.羧肽酶G2可用於抗體導向-酶前藥療法(antibody directed enzyme prodrug therapy),甲氫蝶呤的解毒前列腺癌的治療
- 早期胰腺癌的監測的血清標誌可作為治療感染的一-條新途徑
- 小家鼠(mus musculus)羧肽酶A(mc－CPA )是中和體內毒性的效應分子
- 凝血酶激活的CPB具有廣泛的抗炎特
- 潛在的重要的藥物靶點
- 食品工業
- 水解食品或飼料產品中的赭麴黴A
- 高F值(Fischer's raio)寡肽的製備
- 大豆蛋白水解液的脫苦
- 生物技術
- 用作鋅蛋白酶特異性抑制劑設計的模式酶
- 胰島素生產
- 多肽合成
羧肽酶廣泛套用於醫藥、食品等工業領域。在醫藥領域。由於羧肽酶廣泛參與機體的生化反應，可通過體內羧肽酶的檢測達到診斷和治療疾病的目的，此外，在醫藥上還可用於體內不良物質(毒素等)的降解。在食品工業，可用於製備高F值寡肽、食品和飼料中赭麴黴素的去除，用作脫苦味劑等。在生物技術領域,羧肽酶可用於多肽的合成及多肽胺基酸序列測定。也可作為模式酶，對其他酶的研究提供幫助。動物來源的羧肽酶主要存在於豬、牛等的胰臟中，如羧肽酶A/B(cadxypeptidaseA/B),其數量非常有限、價格昂貴、導致其套用受到限制;微生物來源的羧肽酶存在於酵母、麴黴等真菌的液泡中，具有廣闊的套用前景。因此，藉助基因工程策略採用微生物為宿主大量生產重組羧肽酶,有望克服羧肽酶生產過程所遇到的動植物原料來源限制等限制，進一步降低生產成本、提高產品質量、深化酶學性質研究、擴展套用範圍。
