范丽萍 杨明

(1.广州体育学院,广东 广州 510075;2.乐山市公安局,四川 乐山 614000)

钙蛋白酶系统主要由钙蛋白酶(Calpain)和其内源性抑制剂蛋白(Calpastatin,CAST)组成,钙蛋白酶是体内除了钙调神经磷酸酶外另一重要的Ca2+依赖性蛋白酶。钙蛋白酶属于半胱氨酸蛋白激酶,不仅参与蛋白质水解,还参与肌肉生长与分化、神经发育、细胞周期调控与凋亡、葡萄糖转运、细胞信号转导等正常的生理过程。近年来研究发现钙蛋白酶还与肌肉萎缩,缺血再灌注损伤、2型糖尿病、风湿性关节炎以及阿尔茨海默病等疾病的发生有关,随着研究的深入,钙蛋白酶成为这些疾病靶向用药的研究热点。

1 钙蛋白酶概述

到目前为止,哺乳动物中已发现15种钙蛋白酶,相关编码基因共 15个,其中 13个编码 15种大亚基,2个(Capn4,Capn14)编码2种小亚基[1]。钙蛋白酶家族成员互为同工酶,普遍存在于绝大多数动物细胞内,有的分布广泛,如钙蛋白酶I(μ-calpain,calpain1)和钙蛋白酶 II(m—calpain,calpain2);有的则表现出很强的组织特异性,如钙蛋白酶IIIa(calpain3a)主要分布于骨骼肌,而calpain8a,calpain8b主要分布于胃组织。

钙蛋白酶由 1个大亚基(80 k D)和 1个小亚基(30 kD)组成异二聚体。大亚基有 4个结构域(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ):结构域Ⅰ位于N一末端,与Ca2+后可发生自降解,引起蛋白酶构象改变;结构域Ⅱ是由Cysl05、His262、Asn286 3个氨基酸残基组成酶的活性中心,这与其它的半胱氨酸激酶类似,如 papain,caspase和cathepsins;结构域Ⅲ是抑制蛋白或激活蛋白结合的部位;结构域Ⅳ是Ca2+结合的部位,包含5个与钙调素类似的EF-hand模体。小亚基有2个结构域,结构域Ⅰ富含甘氨酸和疏水氨基酸,是酶与细胞膜结合的部位;结构域Ⅱ与大亚基结构域Ⅳ结构相似,也含有Ca2+结合位点[2-3]。……