前驅體的蛋白水解加工(proteolytic processing)
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有些東西最安全的做法是先以鎖住的、無活性的形式造好,到最後一秒才啟動——想想信號彈,在你折掉帽蓋之前都是無害的。許多蛋白質也是這樣製造的:細胞先合成一個較長的、無活性的前驅體,然後在恰當的時刻和位置把鏈的一部分切掉,從而把它激活。這種切割就是蛋白水解加工——一種透過剪切實現的、單向不可逆的修飾。
切割由一種叫蛋白酶的酶來完成,它打斷前驅體主鏈上某個特定的肽鍵。有時前驅體(常被稱作前蛋白或酶原)只是被修剪一下:去掉一小段,其餘部分便摺疊成有活性的形態。有時一條長長的前驅體被剁成好幾個成品蛋白質。還有時,一個引導性的標籤——比如那個把蛋白質護送到目的地的訊號肽——在完成使命後被剪掉。由於切斷肽鍵無法復原,這類修飾是一種永久性的承諾,不像磷酸化那樣可逆地來回撥動。細胞對它管控得很嚴,在激活訊號到來之前把蛋白酶與它的目標隔開。
蛋白水解加工是身體把危險的活動安全地關起來、待需要時再放出的方式。消化酶以無活性的酶原形式製造,這樣它們才不會消化掉製造它們的細胞;血液凝固是一連串蛋白質透過切割彼此激活的級聯,因此傷口能在幾秒內觸發血凝塊;激素胰島素是從一個更大的前驅體——胰島素原——切出來的。像HIV這樣的病毒依賴於把一條大的多聚蛋白切成能工作的小塊,這正是蛋白酶抑制劑成為強效藥物的原因。值得強調的一點是:這是一個有意為之、受調控、不可逆的成熟步驟——既不是隨機的損傷,也不同於回收報廢蛋白質的那種大規模銷毀。
胃裡的消化酶胃蛋白酶,是以一種叫胃蛋白酶原的無活性前驅體形式製造和儲存的。只有當它遇到胃酸時,才會斷掉一段、露出有活性的酶——這樣製造它的細胞就永遠不會被自己的產物所消化。
胃蛋白酶原在胃酸將它解鎖之前一直無害。
切斷肽鍵是不可逆的——沒有哪種酶會把鏈重新黏回去。這使得蛋白水解加工成為一種一次性的開關,不同於磷酸基等可逆的標籤。