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结构生物化学/脱氨酶

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脱氨酶

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脱氨酶是一种参与脱氨过程的酶,该过程通过水解从分子中去除胺基(NH2)。这种酶通常只从额外的蛋白质中去除胺基,并且这发生在肝脏或肾脏中。这种酶对人体非常有益,因为它允许脱氨过程继续进行。如果没有脱氨作用,废物(通常是氮废物)可能无法离开身体。氮废物通过尿液排出,这是脱氨酶去除胺基的结果。除了去除废物外,使用脱氨酶进行的脱氨作用还允许身体将从蛋白质中去除的多余胺基转化为更有益的来源,身体可能在所有其他类型的反应中使用这些来源。因此,这有助于身体代谢的平衡,因为它允许身体不积累过量的某些分子,这些分子可能导致疾病甚至癌症。

脱氨作用可能是一个非常有害的过程。例如,通过对腺嘌呤进行脱氨作用,会形成次黄嘌呤。该产物与鸟嘌呤和胞嘧啶配对。尽管从长远来看,这个过程不会引起蛋白质形成的任何变化,但如果确实发生了,那么结果可能是灾难性的。脱氨酶有很多种。脱氨作用也可能发生在鸟嘌呤和胞嘧啶中。

Adenine deaminase scheme

值得注意的脱氨酶

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APOBEC3G (A3G)

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APOBEC3G,被称为 A3G,属于一个胞嘧啶脱氨酶家族,以第一个已知的具有对 B 信使 RNA 进行位点特异性胞嘧啶到尿嘧啶脱氨能力的酶命名。A3G 已被证明对抵御人类免疫缺陷病毒 (HIV) 发展具有重要意义。

抗病毒机制

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已知 A3G 脱氨酶依赖性和非依赖性抗病毒机制会诱导 HIV 病毒基因组发生突变。

在脱氨酶依赖机制中,这是由于 A3G 能够催化脱氧胞嘧啶的锌依赖性水解脱氨作用,从而在 HIV DNA 中形成脱氧尿嘧啶。病毒 DNA 内的突变分布和频率由多种因素决定,包括 ssDNA(单链 DNA)的可用性和核苷酸添加速度(3' 到 5' 进程)。

至于非依赖性脱氨酶机制,A3G 疑似包含 N 末端和 C 末端锌依赖性脱氨酶 (ZDD) 折叠。ZDD 包含一个已知包含五个反平行 β 片的序列,这些 β 片由两个 α 螺旋支撑和维持(这些 α 螺旋定位半胱氨酸和组氨酸残基以协调结合一个锌原子、一个水分子和一个谷氨酸残基,所有这些对于胞嘧啶和脱氧胞嘧啶分别转化为尿嘧啶和脱氧尿嘧啶都是必需的。已证明这种脱氨酶活性仅限于 C 末端 ZDD 折叠。

“双重间谍”功能在细胞防御中

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在针对 HIV 病毒的细胞防御中,APOBEC3G (A3G) 会诱导病毒基因组发生突变,有效地阻止了高保真复制和非病毒细胞中的有害基因表达。然而,已知 HIV 编码的蛋白质 Vif(代表病毒感染因子)即使在存在 A3G 的情况下也能感染细胞。这是因为 Vif 会触发 A3G 的破坏,阻止其掺入生长的病毒链中。这有效地削弱了 A3G 在逆转录过程中使 HIV ssDNA 高突变的能力,而逆转录是病毒基因组复制所必需的。然而,尽管 A3G 能够通过脱氨酶依赖性和非依赖性途径作为抗病毒因子,但有研究表明病毒基因组中诱导的致突变效应不足以使 HIV 基因组失活并使其无害。因此,A3G 可能会诱导病毒 DNA 链的多样化,从而导致新的、毒性更强的病毒基因组菌株。鉴于此知识,人们讨论了 A3G 诱导的突变水平是否有利于或破坏了病毒因子。尽管研究尚未产生足以加强抗病毒作用的 A3G 活性水平,但有研究表明抑制 Vif 会产生长期的不利影响,最终有助于病毒多样化。或者,抑制 A3G 活性并允许 Vif 摧毁 A3G 细胞可能会减少病毒多样性和随之而来的耐药性的出现。


生物化学第七版,作者:Jeremy M. Berg

Smith, Harold. “APOBEC3G: a double agent in defense.” Trends in Biochemical Science. 2011 年 5 月;36(5):239-44. Epub 2011 年 1 月 14 日。

Sumayao, Marco,和 Jenn Walker。“什么是脱氨作用?”WiseGeek。推测,2003 年。网络。2012 年 11 月 20 日。<http://www.wisegeek.com/what-is-deamination.htm>。

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