人中性粒细胞弹性蛋白酶及其抑制剂研究.doc

人中性粒细胞弹性蛋白酶及其抑制剂研究
1 BM的生理、病理作用及结构特征
HNE,又称人白细胞弹性蛋白酶(human leukocyte elastase,IRE),属于基质金属蛋白酶类(matrix metalloproteinases,MMPs),即MMP-12,是一种金属离子依赖性基质降解酶,需要微量Zn2+和Ca2+ 离子的存在才具有酶活性,其底物类型非常广泛,几乎可降解细胞外基质中的所有蛋白。白细胞、巨嗜细胞、肥大细胞内都存在着这种酶,中性粒细胞中其含量很高,大约每106个细胞中含有HNE的总量为 3μg。生理条件下,HNE可以协助清除异源性物质,促进吞噬细胞消除有害病菌,并帮助消化受损组织,有助于伤口的愈合与组织再生。而HNE过量表达则会对机体组织、基质造成危害,表现为破坏血管壁组分,使中性粒细胞更容易渗出血管并向炎症部位趋化集中及释放IL-8、TNF-α等炎症因子;它还能降解细胞基质,催化caspase 3诱导的细胞凋亡。据报道,HNE还能增强病毒、细菌及癌细胞对正常细胞的黏附能力,促进微生物的入侵及癌细胞的增殖和转移。
HNE存在于中性粒细胞嗜苯***蓝颗粒中,是由 218个氨基酸组成的单一肽链, kD,含4个二硫键,是丝氨酸蛋白酶家族一员,因此与其他丝氨酸家族蛋白酶具有30%~40%的同源性,最适pH值接近中性。HNE的基因位于19号染色体的短臂末端,是50kb的DN***段,成熟的中性粒细胞中并无HNE的mRNA表达,说明此种酶只在未成熟的骨
髓细胞中合成。酶的催化中心由 His 41、Asp 88和Ser 173三个氨基酸残基构成,空间位置相互靠近,均由发夹结构延伸到蛋白表面,其中 Ser残基侧链上羟基具有很高的亲核性,容易结合不带电的小分子氨基酸,如Val、Ala、Leu、Met等。
2 BM抑制剂
HNE对机体会产生各种病理作用,故关于其抑制剂的研究也受到广泛关注,其中包括内源性抑制剂、合成的外源性抑制剂(蛋白类、拟肽和杂环化合物)以及天然提取物等。
内源性抑制剂
人体内存在许多种针对HNE的快速反应抑制蛋白,每一种蛋白存在于不同的生理部位而发挥不同的作用。选择性HNE抑制剂Elafin存在于皮肤及上皮组织中,分子质量为7 kD,是酸稳定性多肤;α1- 抗蛋白酶(α1-antiprotease)在血浆中具高浓度,并由此进入组织
发挥作用。上述内源性抑制剂包括α2- 巨球蛋白均为分泌性弹性蛋白酶抑制剂,其中α1-抗蛋白酶被认为是在体内各种脏器中起主导作用的内源性HNE抑制剂。
α1-抗蛋白酶它在许多生理、病理过程中(如血液凝结、纤维蛋白溶解、炎
症等)起调节蛋白分解的作用,并且对防止蛋白水解性组织损伤起重要作用。据报道先天性α1-抗蛋白酶缺损极易引发肺气肿和自发性肺纤维化(idiopathic pulmonary fibrosis)。
α1-抗蛋白酶属于丝氨酸蛋白酶抑制剂超家族成员,存在于血浆中,平均分子质量约
5
0 kD,含有3 个β片层结构和若干α螺旋结构,其中Met 358决定了它对HNE的抑制特异性,HNE与之结合后形成稳定酯结构,致使酶的活性中心构象发生改变,不能去酞基化,这种抑制机制被称为***性底物抑制。对α1-抗蛋白酶的结构