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結構生物化學/酶調節/酶級聯

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酶級聯反應是一系列涉及酶的連續啟用反應,其特徵是一系列源於初始刺激的放大反應。每個先前反應的產物催化並在下一個反應中消耗。酶級聯反應的一個例子包括血液凝固,其中需要及時反應。級聯反應首先啟用凝血因子,然後啟用下一個凝血因子,依此類推,直到形成最終的交聯纖維蛋白凝塊。

酶級聯反應的另一個例子發生在過敏原與肥大細胞上結合的受體結合的Ig結合後。脾酪氨酸激酶(Syk)在此免疫球蛋白E(IgE)訊號通路中起重要作用。利用級聯反應的知識和Syk的作用,已經開發出Syk抑制劑來抑制IgE驅動的肥大細胞脫顆粒,以及抑制炎症細胞因子的釋放,從而抑制過敏反應。[1]

酶級聯反應也可能在免疫系統中發揮作用。補體級聯反應透過從生物體中清除病原體與機體的先天免疫系統協同工作。它透過三個主要途徑進行;經典途徑(CP)、替代途徑(AP)和甘露糖結合凝集素途徑(MP)。最終產物導致細胞殺傷膜攻擊複合物的規模放大。[2]

血液凝固

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血液凝固就是一個例子;每種酶啟用下一種酶,直到形成纖維蛋白凝塊。凝血可以有兩種途徑進行:內源性或外源性。內源性凝血是由血管受創傷而暴露的陰離子表面啟用的,而外源性凝血是由組織因子(TF)的暴露引發的。組織因子是整合膜糖蛋白。

檔案:血液凝固.jpg 凝血因子非活性形式=粉紅色 活性形式=黃色 刺激性蛋白(非酶)=藍色

對於內源性和外源性級聯反應,途徑的最後部分是相同的,其中因子X被啟用。一旦凝血酶原被啟用並催化成凝血酶,它就會催化纖維蛋白原轉化為纖維蛋白。凝血酶在中央球狀區域切割纖維肽,β和δ鏈羧基末端處的球狀結構域與氨基末端鏈的暴露區域相互作用。這種交聯反應形成纖維蛋白凝塊。需要注意的是,凝血酶也參與先前步驟中酶的啟用,例如因子VII和VIII,為級聯反應提供正反饋迴路。這種纖維蛋白凝血過程必須快速作用且精確調節,它只能作用於受損組織。纖維蛋白不能在血管中流動以引起血栓。這種精確的調節歸因於凝血因子壽命短且在血管中稀釋。它們被肝臟迅速清除。

檔案:血栓最終通路.jpg

Berg,Jeremy M. John L. Tymoczko。Lubert Stryer。生物化學第六版。W.H. Freeman and Company。紐約,2007年。

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