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結構生物化學/脫氨酶

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脫氨酶

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脫氨酶是一種參與脫氨過程的酶,該過程透過水解從分子中去除胺基(NH2)。這種酶通常只從額外的蛋白質中去除胺基,並且這發生在肝臟或腎臟中。這種酶對人體非常有益,因為它允許脫氨過程繼續進行。如果沒有脫氨作用,廢物(通常是氮廢物)可能無法離開身體。氮廢物透過尿液排出,這是脫氨酶去除胺基的結果。除了去除廢物外,使用脫氨酶進行的脫氨作用還允許身體將從蛋白質中去除的多餘胺基轉化為更有益的來源,身體可能在所有其他型別的反應中使用這些來源。因此,這有助於身體代謝的平衡,因為它允許身體不積累過量的某些分子,這些分子可能導致疾病甚至癌症。

脫氨作用可能是一個非常有害的過程。例如,透過對腺嘌呤進行脫氨作用,會形成次黃嘌呤。該產物與鳥嘌呤和胞嘧啶配對。儘管從長遠來看,這個過程不會引起蛋白質形成的任何變化,但如果確實發生了,那麼結果可能是災難性的。脫氨酶有很多種。脫氨作用也可能發生在鳥嘌呤和胞嘧啶中。

Adenine deaminase scheme

值得注意的脫氨酶

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APOBEC3G (A3G)

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APOBEC3G,被稱為 A3G,屬於一個胞嘧啶脫氨酶家族,以第一個已知的具有對 B 信使 RNA 進行位點特異性胞嘧啶到尿嘧啶脫氨能力的酶命名。A3G 已被證明對抵禦人類免疫缺陷病毒 (HIV) 發展具有重要意義。

抗病毒機制

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已知 A3G 脫氨酶依賴性和非依賴性抗病毒機制會誘導 HIV 病毒基因組發生突變。

在脫氨酶依賴機制中,這是由於 A3G 能夠催化脫氧胞嘧啶的鋅依賴性水解脫氨作用,從而在 HIV DNA 中形成脫氧尿嘧啶。病毒 DNA 內的突變分佈和頻率由多種因素決定,包括 ssDNA(單鏈 DNA)的可用性和核苷酸新增速度(3' 到 5' 程序)。

至於非依賴性脫氨酶機制,A3G 疑似包含 N 末端和 C 末端鋅依賴性脫氨酶 (ZDD) 摺疊。ZDD 包含一個已知包含五個反平行 β 片的序列,這些 β 片由兩個 α 螺旋支撐和維持(這些 α 螺旋定位半胱氨酸和組氨酸殘基以協調結合一個鋅原子、一個水分子和一個穀氨酸殘基,所有這些對於胞嘧啶和脫氧胞嘧啶分別轉化為尿嘧啶和脫氧尿嘧啶都是必需的。已證明這種脫氨酶活性僅限於 C 末端 ZDD 摺疊。

“雙重間諜”功能在細胞防禦中

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在針對 HIV 病毒的細胞防禦中,APOBEC3G (A3G) 會誘導病毒基因組發生突變,有效地阻止了高保真複製和非病毒細胞中的有害基因表達。然而,已知 HIV 編碼的蛋白質 Vif(代表病毒感染因子)即使在存在 A3G 的情況下也能感染細胞。這是因為 Vif 會觸發 A3G 的破壞,阻止其摻入生長的病毒鏈中。這有效地削弱了 A3G 在逆轉錄過程中使 HIV ssDNA 高突變的能力,而逆轉錄是病毒基因組複製所必需的。然而,儘管 A3G 能夠透過脫氨酶依賴性和非依賴性途徑作為抗病毒因子,但有研究表明病毒基因組中誘導的致突變效應不足以使 HIV 基因組失活並使其無害。因此,A3G 可能會誘導病毒 DNA 鏈的多樣化,從而導致新的、毒性更強的病毒基因組菌株。鑑於此知識,人們討論了 A3G 誘導的突變水平是否有利於或破壞了病毒因子。儘管研究尚未產生足以加強抗病毒作用的 A3G 活性水平,但有研究表明抑制 Vif 會產生長期的不利影響,最終有助於病毒多樣化。或者,抑制 A3G 活性並允許 Vif 摧毀 A3G 細胞可能會減少病毒多樣性和隨之而來的耐藥性的出現。


生物化學第七版,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。“什麼是脫氨作用?”WiseGeek。推測,2003 年。網路。2012 年 11 月 20 日。<http://www.wisegeek.com/what-is-deamination.htm>。

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