天冬氨酸蛋白酶（Aspartic protease）是一類重要的蛋白水解酶，參與機體的新陳代謝及生物調控作用。它的活性中心由兩個催化性天冬氨酸殘基組成，在酸性pH條件下具有最佳活性。這些酶通常在活性位點具有兩個高度保守的天門冬氨酸，并且幾乎所有已知的天冬氨酸蛋白酶都被胃酶抑素抑制。
基本簡介
種類
天冬氨酸蛋白酶包括胃蛋白酶亞型、逆轉錄蛋白酶亞型、天冬氨酸膜內裂解蛋白酶亞型。這些酶家族中的胃蛋白酶亞型需要去除前肽區域并在酸性環境的誘導下自身催化；而腎素類亞型則是由其他的酶催化。研究這些亞型的結構和活化的機制，有助于研究天冬氨酸蛋白酶家族在病理和生理情況下的變化，在某些疾病的治療上提供了新的研究方向。
催化機制
天冬氨酸蛋白酶是一個高度特異性的蛋白酶家族，它們傾向于切割具有疏水殘基和β-CH2的二肽鍵。與絲氨酸蛋白酶或半胱氨酸蛋白酶不同，這些蛋白酶在切割過程中不形成共價中間體。蛋白水解是一步發生的，涉及水分子在兩個高度保守的天門冬氨酸殘基之間的配位。天冬氨酸通過提取質子來活化水，使水能夠對底物易裂鍵的羰基碳進行親核攻擊，從而產生通過與第二天冬氨酸氫鍵穩定的四面體氧陰離子中間體。該中間體的重排導致易裂酰胺的質子化，這導致底物肽分裂成兩個產物肽。
抑制
胃酶抑素是天冬氨酸蛋白酶的抑制劑，能夠抑制幾乎所有已知的天冬氨酸蛋白酶。
分類
天冬氨酸蛋白酶超家族（氏族）有五個，每個都代表相同活性位點和機制的獨立進化。MEROPS分類系統按字母順序命名這些氏族，包括氏族AA（例如：胃蛋白酶家族）、氏族AC（例如：信號肽酶II家族）、氏族AD（例如：早老素家族）、氏族AE（例如：GPR內肽酶家族）和氏族AF（例如：Omptin家族）。
前肽
許多真核生物天門冬氨酸內肽酶（MEROPS肽酶家族A1）是用信號肽和前肽合成的。動物胃蛋白酶樣內肽酶前肽形成了一個獨特的前肽家族，其中包含約30個殘基長的保守基序。在胃蛋白酶原A中，成熟胃蛋白酶序列的前11個殘基被前肽的殘基取代。前肽含有兩個螺旋，可阻斷活性位點裂隙，特別是胃蛋白酶中保守的天冬氨酸11殘基，在胃蛋白酶中，氫鍵與前肽中的保守arg殘基結合。這種氫鍵穩定了前肽構象，并且可能負責在酸性條件下觸發胃蛋白酶原轉化為胃蛋白酶。
例子
人類
- BACE1、BACE2
- 組織蛋白酶D
- 組織蛋白酶E
- 凝乳酶
- Napsin-A
- 胃蛋白酶
- 早老素
- 腎素
含有該結構域的人類蛋白質
- BACE1
- BACE2
- 組織蛋白酶D
- 組織蛋白酶E
- NAPSA
- PGA5
- PGC
- 腎素
其他生物
- HIV-1蛋白酶：治療艾滋病的主要藥物靶點
- Plasmepsin：在引起瘧疾的寄生昆蟲瘧原蟲中發現的一組天冬氨酸蛋白酶
參考資料 >