带正电荷 的氨基酸通过静 电作用可使巯基 ｐ ａ降 Ｋ
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生理 科 学 进 展 ２ １ 第 ４ 第 １ ０ ２年 ３卷 期
性 地 与几 乎任何 有 机分 子 以接 近弥散 限度 的速 率 反 应 ， 得 它不 可能 特 异地 对 某 些 巯 基 氧 化 修 饰参 与 使 信 号 转导 。Ｈ Ｏ 是 一 种 强 氧 化 剂 （ 原 为 水 的 氧 ： 还
氨酸与小分子量硫醇如还原性谷胱甘肽结合 （ 即谷
胱 甘 肽 化 ，ｇｕａ ｉ ａｉ ）实 现 的 。在 形 成 二 硫 键 ｌｔ ｈｏ ｔ ｎ ｔ ｌｏ 时， 巯基 需 要处 于负 离 子 化状 态 以满 足 被 氧化 为 中
在 细胞 内超氧 阴离 子对巯 基氧 化修 饰 的作 用 可能非
常 有 限。羟 自由基 作为一 种极 强 的氧化 剂可 无选择
子 内或 相邻 分子 间形 成 二 硫 键 ， 通 过其 所 含 半 胱 或
氧 阴离子 氧化 的反应 常数 （＜１ Ｍ～ ｓ ｐ ７４ ０ ～， Ｈ ． ） 远远 小 于超氧 阴离 子被胞 浆或 线粒 体超 氧化 物歧化
酶 清除 的反 应 常 数 （＜１ Ｍ— ｓ ｐ ７ ０ ， 而 ０ ～， Ｈ ． ） 因
理
・
小 专 论 ・
蛋 白巯 基 的氧化 还 原 修 饰 与 心 血 管 功 能 调节 水
余 晓星 高远 生
（ 北京大学医学部生理学与病 理生理学系 ， 北京 １０ ９ ） ０ １１
摘 要 细胞 内局 部环境 氧 化还原 状 态 的生理 范 围变 化可通 过蛋 白所含 特定 半胱 氨酸巯 基 与二硫 键 之 间产 生可逆 性转换 参 与广 泛信 号 转导过 程 ， 而过度 氧 化 即氧 化应 激 则 导致 巯 基 不可 逆地 性 转化 为亚 磺酸 与磺 酸产物 ， 导致 蛋 白功 能损 伤 。本文 将讨 论近 年 来在 蛋 白巯 基 的氧 化还 原 反 应及 调 节
这样一 种开关 机 制 ， 可 以通 过变 构机 制 （ ｌ ｓ ｒ 还 ａ ｏｔ ｉ ｌ ｅｃ ｍ ｃａ ｉ ｅｈ ｎｓ ｍ）对蛋 白功 能实行 变 阻器 样 的定 量 调 节 ，
多种 细胞 信号 转导 过程 ， 兴趣 的读 者可 参 阅 Ｌｍａ 有 ｉ
Ｂ等新 近 的综述 。
一
巯基 的氧化 还原 修饰也 可通 过影 响蛋 白之 间 的相互
影 响 ， 些 因素构 成 了特 定 半 胱 氨 酸巯 基 被 细 胞 内 这
被 特异 地 、 速地 、 快 可逆 地修 饰 。在生 理范 围的 氧化 还原变 化对 半胱 氨酸 巯基 的修饰 可 以影 响蛋 白质 的 构 型 ， 的活性 、 酶 分子 转运 、 受体结 合 、 白质 相互 作 蛋 用 、 白质 ． Ｎ 蛋 Ｄ Ａ相 互 作 用 、 白质 运 输 、 白质 降 蛋 蛋
解 等生 物 功能包 括心 血管功 能 的调节 。蛋 白巯基 的
氧 化 还 原 修 饰 包 括 巯 基 与 二 硫 键 之 问 可 逆 性 转 化 及 不 可 逆 地 氧 化 为 亚 磺 酸 （ Ｓ ） 磺 酸 －Ｏ Ｈ 与 （Ｓ ¨ 。本 文主要讨 论 近 年 来 在 巯 基 的可 逆 ．Ｏ Ｈ） ， 性氧 化修 饰 及 其 与 心 血 管 功 能 调 节 关 系 的 研 究 进
展 。蛋 白巯基还 通过 亚 硝基 化 （ －ｉｏｙａ ｏ ） 与 Ｓｎｔ ｓｌ ｉ 参 ｒ ｔｎ
局 部氧 化还 原 状 态 变 化 选 择 性 修 饰 ， 为 “ 化 还 作 氧 原 开 关 ”（ｅｏ ｗｔ ） 影 响 信 号 转 导 的 基 本 原 ｒｄｘｓｉｈ ｃ 因 Ｊ 。研 究表 明 ， 基／ 硫 键 的 氧化 还 原 修 饰 影 巯 二 响信号 转导 的方 式 不 仅包 括 使 蛋 白功 能激 活／ 活 失
化还 原 电位 Ｅ ＝ １７ ６Ｖ） 主要 由超 氧 阴离子 歧 化 。 ．７ ，
二、 巯基 氧化还 原修 饰 的调控 在 细胞 内蛋 白巯 基 的氧化 还原状 态 主要受 还 原 性 谷胱 甘肽／ 谷胱 甘 肽还原 酶 （ Ｓ ／ Ｓ 系统 和 硫 Ｇ Ｈ Ｇ Ｒ） 氧 还蛋 白／ 氧还 蛋 白还原 酶 （ ｒ／ ｒＲ） 硫 Ｔｘ Ｔｘ 系统 调 制 。 还 原性 谷 胱 甘 肽 （ Ｓ 在 胞 内还 原 性 物 质 中 浓 度 Ｇ Ｈ）
间产物 次磺 酸 （Ｓ Ｈ） 一Ｏ 所需 的亲 核性 （ ｕｌｏｈｌ ｉ ｎｃｅｐ ｉｃ— ｉ
ｔ）， Ｋ ｙ ｐ ａ较低 的巯 基 基 团较 容 易 被 氧 化 。蛋 白所
含半 胱氨酸 巯基 ｐ ａ一 般 约为 ８ ５ 但 附 近极 性 或 Ｋ ．，
国 家 自然 基 金 （０ ７ ９８ ３ ８０ ３ ）资 助课 题
机 制 的研 究 以及 与心血 管 功能调 控关 系 的进 展 。
关 键词 二硫键 ； 性氧 ； 活 谷胱 甘肽 ； 氧还 蛋 白； 硫 心血 管
中图分 类号 Ｒ ６ ３３
蛋 白所含 半胱 氨酸 巯基 的氧化 还原 修饰 是细胞 信 号转 导 的一个重 要 机 制 ， 是 由于半 胱 氨 酸 巯基 这
对 胞 内局部 环境 氧 化还 原 状 态 的 变化 很 敏 感 ， 可 且
低并稳 定 在负离 子 化状 态 ， 时 可使 巯 基 ｐ ａ降低 有 Ｋ
至 ３５ ． 。一个 蛋 白分 子 可 含 有 多 个 巯 基 ， 于 它 们 由
受邻 近 氨基 酸 的影 响 不 同 ， 它们 的 ｐ ａ会 不 同 ， Ｋ 对 氧化 修饰 的敏 感 度 也不 同。 同 时 ， 的巯 基 在 蛋 白 有 三 维结 构 的位 置使 氧 化 剂 不 易接 近 ； 的巯 基 与 氧 有 化 剂反应 速度 低 于所在局 部 氧化剂 被抗 氧化 物或 酶 清除 的速度 ； 的巯基 氧化 状 态 对 蛋 白活性 无 显 著 有
作用 而间接 影响 其功能 Ｊ 。 蛋 白巯 基二 硫 键 的形 成 主 要通 过 活性 氧促 成 ， 不 同的活性 氧对 二硫键 形 成 的影 响 不 同。巯基 被超
、
巯基 的氧活性参与细 胞 内信号转导主要是通过其所含半胱氨酸巯基在分