蛋白酪氨酸磷酸酶

1988年Tonks等首次在人的胎盤細胞中分離和純化了第一個37kDa的蛋白酪氨酸磷酸酶1B（ProteinTyrosine Phosphatase-1B，PTP-1B）。

PTP1B是一種胞內PTP，位於內質網，在人體的各種組織中都有表達；其與蛋白酪氨酸激酶（ProteinTyrosineKinases，PTK）共同維持著酪氨酸蛋白磷酸化的平衡，參與細胞的信號轉導，調節細胞的生長、分化、代謝、基因轉錄和免疫應答等。

PTP1B屬於蛋白質酪氨酸磷酸酶家族，專一水解芳香族磷酸，如磷酸化酪氨酸（phosphotyrosyl，pTyr）殘基上磷酸根的酶，通過對胰島素受體或其底物上的酪氨酸殘基去磷酸化作用，對胰島素信號轉導進行負調節，組織細胞中PTP-1B過表達都會降低PTK的活性，使胰島素受體無法與胰島素結合，進而引起胰島素抵抗，最終導致2型糖尿病。

近年來，以PTP-1B為抗2型糖尿病和肥胖症的新靶點。

基本介紹

• 中文名：蛋白酪氨酸磷酸酶
• 外文名：Protein Tyrosine Phosphatase（PTP）
• 首次在人的：胎盤細胞中分離
• PTP1B是一種：胞內PTP
• 時間： 1988年

簡述

1988年Tonks等首次在人的胎盤細胞中分離和純化了第一個37kDa的蛋白酪氨酸磷酸酶1B（ProteinTyrosine Phosphatase-1B，PTP-1B）。

基本信息

PTP-1B廣泛存在於脂肪細胞、肝組織細胞、肌組織細胞和上皮細胞多個組織中。螢光免疫原位雜交法表明，PTP-1B主要定位於胞漿內質網組織中，以C末端的35個特異性胺基酸與內質網結合，其N末端含有半胱氨酸和精氨酸殘基，精氨酸殘基的催化中心朝向胞漿。

結構

PTP-1B含有一段240個胺基酸殘基所組成的催化域，其中71個胺基酸殘基是高度保守的，催化活性中心是由11個胺基酸殘基所組成的序列，即（I/V）HCXAGXXR（S/T）G，其中半胱氨酸殘基（Cys215）和精氨酸殘基（Ary221）對PTP-1B酶的活性起著至關重要的作用，若被取代將使酶喪失催化活性。

機理

PTP-1B屬於蛋白質酪氨酸磷酸酶家族，與蛋白酪氨酸激酶（ProteinTyrosineKinases，PTK）共同維持著酪氨酸蛋白磷酸化的平衡，參與細胞的信號轉導，調節細胞的生長、分化、代謝、基因轉錄和免疫應答等。

參與胰島素信號轉導

1990年Cicirelli等首次提出PTP-1B與胰島素信號轉導有關，向爪蟾卵母細胞中注射微量的PTP-1B後，阻礙了胰島素對S6肽的磷酸化，並延遲了胰島素促進卵母細胞的成熟作用。這項具有里程碑標誌的研究揭示出了PTP-1B在胰島素信號轉導中的負調節作用。PTP1B專一水解芳香族磷酸，如磷酸化酪氨酸（phosphotyrosyl，pTyr）殘基上磷酸根的酶，通過對胰島素受體或其底物上的酪氨酸殘基去磷酸化作用，對胰島素信號轉導進行負調節，組織細胞中PTP-1B過表達都會降低PTK的活性，使胰島素受體無法與胰島素結合，進而引起胰島素抵抗，最終導致2型糖尿病。

Elchebly等利用基因敲除技術，對PTP-1B敲除的小鼠進行胰島素耐受性和敏感性的研究，明確了PTP-1B與2型糖尿病和肥胖症疾病之間的關係。研究發現，在PTP-1B敲除小鼠的骨骼肌和肝臟中，胰島素受體的自身磷酸化增加，對胰島素的敏感性提高，並能抵抗體重的增加。該研究明確了PTP-1B是治療2型糖尿病和肥胖症的靶點，說明PTP-1B抑制劑通過提高胰島素的敏感性，可有效治療2型糖尿病和肥胖症。

參與幹細胞分化

捷克馬薩利克大學醫學院科學家在《細胞 幹細胞》上載文認為，PTP-1B與一些重要的細胞過程有關，PTP-1B與此前認為對幹細胞分化有關的兩種分子一樣，參與決定幹細胞的分化方向，並可能是關鍵的一種分子。在胚胎髮育初期幹細胞分化過程中，PTP-1B活躍的地方，幹細胞將發育為內臟器官，活性低的地方，幹細胞將發育為神經細胞。

在胃癌細胞中的表達

（1）PTP1B在胃癌組織和細胞中均過度表達。在胃癌組織中,PTP1B的表達與胃癌的TNM分期有明顯的相關性；(2)PTP1B在胃癌中的表達有促進胃癌細胞的增殖和腫瘤發展的作用；(3)PTP1B在胃癌中的作用可能與Akt、Erkl/2、FAK蛋白的磷酸化水平和Src活性的改變有關；(4)cDNA微陣列分析篩選出的與PTP1B功能相關的基因將有助於進一步研究PTP1B在胃癌中的作用機制。

研究方法

以5 mmol/L 對硝基苯磷酸二鈉(pNPP)為反應底物, 在0.01 mol/L NaAc-HAc pH5.0, 1 mmol/L EDTA鈉鹽體系中, 加入不同量的PTP1Bc蛋白, 37°C反應10 min, 加 0.2 mol/L NaOH終止反應, 用分光光度計測A405。同時做含PTP1B抑制劑的對照實驗, 即各反應體系中均加入終濃度為1.2 μmol/L 的活性的過氧釩配合物 K[VO(O₂)2(phen)]·3H₂O。

PTP1B抗體提供：BioVision提供的PTP1B抗體產品為100 ug 無色溶液，其濃度為0.25 mg/ml，溶解於包含有0.09% (W/V) 疊氮鈉的PBS緩衝液中。請將該PTP1B抗體產品置於-20 ℃冷凍保存，建議分裝使用以避免反覆凍融。

抑制劑

PTP-1B催化功能域中半胱氨酸的巰基對酶的活性至關重要，它需保持還原狀態，任何使其氧化的化合物都會導致酶失去活性。Xie等[7]認為PTP-1B抑制劑可通過削弱PTP-1B對胰島素受體的去磷酸化作用，提高胰島素受體及其底物-1的磷酸化水平，起到類胰島素和胰島素增敏的作用。

釩酸鹽和過氧釩類化合物：釩酸根和磷酸根具有相似結構，可以替代PTPase 作用底物， 抑制與胰島素轉導相關的PTPase活性、激活參與胰島素信號轉導的酪氨酸激酶。釩酸鹽（Na3VO4等）可逆的競爭性抑制（可逆氧化作用）PTP-1B，當把乙二胺四乙酸加入到酶中，釩酸鹽對PTP-1B 抑制作用將得到逆轉。

過氧釩通過不可逆氧化PTPase 活性中心Cys的巰基起不可逆抑制作用，過氧釩降血糖的作用機制是通過抑制與胰島素信號轉導相關的PTPase 而激活胰島素受體激酶。

將半胱氨酸氧化成磺酸，對PTPase 的選擇性強於釩酸鹽。

磷酸酯類似物：雙- 芳基二氟膦酸鹽（bis -aryldifluorophosphonate） 對PTP-1B 具有很高的選擇性和抑制作用，IC50為40—50μmol·L-1，且含兩個膦酸酯的抑制力強，這是因為第二個膦酸鹽可以與PTP-1B 的第二個非催化磷酸酪氨酸位點結合。因此，如果將結合PTP-1B 活性位點和與其相鄰非催化域的第二位點組合起來，就可研製出高選擇和高親和力的PTP-1B 抑制劑。含二氟亞甲基磷酸（difluoromethylenephosphonic acid，DFMP）化合物a是已知高親和性非PTP-1B 抑制劑。Hussain 等用二氟亞甲基磺酸（DFMS）取代DFMP 得到化合物b，合成了非氟化亞甲基磺酸化合物c，以及末端用二氟亞甲基磺酸基團取代的衍生物d 和e。化合物a，b，c，d，e 抑制PTP-1B 的IC50分別為0.006，13，19，0.030，6.0μmol·L-1。結果發現，氟對含DFMS 的抑制劑影響很小，而DFMP 與DFMS 對PTP-1B 抑制活性有很大差別。

通過對三肽進行擬肽修飾得到苯並噻唑苯並咪唑（S）-IZD 衍生物（Sparks 等）；具有選擇性的小分子非肽非膦酸脂hPTP-1B 抑制劑（Wrobel 等）；一些八肽膽囊收縮素（cholecystokinin 8，CCK-8）類似物（Bleasdale 等）可有效抑制PTP-1B 。

瘦素增敏劑

瘦素受體信號轉導的主要途徑是JAK-STAT途徑。瘦素受體本身無酪氨酸激酶活性，但可與JAK酪氨酸激酶偶聯。PTP1B可使瘦素受體相關激酶JAK2去磷酸化失活，導致瘦素受體不能對瘦素產生應答，從而引起瘦素抵抗。

PTP1B特異性抑制劑增敏瘦素的作用是近年來減肥藥研製領域的熱點。據報導，Vanadate是一種非特異性PTP1B抑制劑，而Formylchromone對PTP1B則有強效抑制作用（EC50為73微摩爾/升）。有研究者對其衍生物進行了篩選，其中得到活性最強的化合物抑制PTP1B的EC50為4.3微摩爾/升。