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结构生物化学/酶调节/酶级联

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酶级联反应是一系列涉及酶的连续激活反应,其特征是一系列源于初始刺激的放大反应。每个先前反应的产物催化并在下一个反应中消耗。酶级联反应的一个例子包括血液凝固,其中需要及时反应。级联反应首先激活凝血因子,然后激活下一个凝血因子,依此类推,直到形成最终的交联纤维蛋白凝块。

酶级联反应的另一个例子发生在过敏原与肥大细胞上结合的受体结合的Ig结合后。脾酪氨酸激酶(Syk)在此免疫球蛋白E(IgE)信号通路中起重要作用。利用级联反应的知识和Syk的作用,已经开发出Syk抑制剂来抑制IgE驱动的肥大细胞脱颗粒,以及抑制炎症细胞因子的释放,从而抑制过敏反应。[1]

酶级联反应也可能在免疫系统中发挥作用。补体级联反应通过从生物体中清除病原体与机体的先天免疫系统协同工作。它通过三个主要途径进行;经典途径(CP)、替代途径(AP)和甘露糖结合凝集素途径(MP)。最终产物导致细胞杀伤膜攻击复合物的规模放大。[2]

血液凝固

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血液凝固就是一个例子;每种酶激活下一种酶,直到形成纤维蛋白凝块。凝血可以有两种途径进行:内源性或外源性。内源性凝血是由血管受创伤而暴露的阴离子表面激活的,而外源性凝血是由组织因子(TF)的暴露引发的。组织因子是整合膜糖蛋白。

文件:血液凝固.jpg 凝血因子非活性形式=粉红色 活性形式=黄色 刺激性蛋白(非酶)=蓝色

对于内源性和外源性级联反应,途径的最后部分是相同的,其中因子X被激活。一旦凝血酶原被激活并催化成凝血酶,它就会催化纤维蛋白原转化为纤维蛋白。凝血酶在中央球状区域切割纤维肽,β和δ链羧基末端处的球状结构域与氨基末端链的暴露区域相互作用。这种交联反应形成纤维蛋白凝块。需要注意的是,凝血酶也参与先前步骤中酶的激活,例如因子VII和VIII,为级联反应提供正反馈回路。这种纤维蛋白凝血过程必须快速作用且精确调节,它只能作用于受损组织。纤维蛋白不能在血管中流动以引起血栓。这种精确的调节归因于凝血因子寿命短且在血管中稀释。它们被肝脏迅速清除。

文件:血栓最终通路.jpg

Berg,Jeremy M. John L. Tymoczko。Lubert Stryer。生物化学第六版。W.H. Freeman and Company。纽约,2007年。

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