前体的蛋白水解加工(proteolytic processing)
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有些东西最安全的做法是先以锁住的、无活性的形式造好,到最后一秒才启动——想想信号弹,在你折掉帽盖之前都是无害的。许多蛋白质也是这样制造的:细胞先合成一个较长的、无活性的前体,然后在恰当的时刻和位置把链的一部分切掉,从而把它激活。这种切割就是蛋白水解加工——一种通过剪切实现的、单向不可逆的修饰。
切割由一种叫蛋白酶的酶来完成,它打断前体主链上某个特定的肽键。有时前体(常被称作前蛋白或酶原)只是被修剪一下:去掉一小段,其余部分便折叠成有活性的形态。有时一条长长的前体被剁成好几个成品蛋白质。还有时,一个引导性的标签——比如那个把蛋白质护送到目的地的信号肽——在完成使命后被剪掉。由于切断肽键无法复原,这类修饰是一种永久性的承诺,不像磷酸化那样可逆地来回拨动。细胞对它管控得很严,在激活信号到来之前把蛋白酶与它的目标隔开。
蛋白水解加工是身体把危险的活动安全地关起来、待需要时再放出的方式。消化酶以无活性的酶原形式制造,这样它们才不会消化掉制造它们的细胞;血液凝固是一连串蛋白质通过切割彼此激活的级联,因此伤口能在几秒内触发血凝块;激素胰岛素是从一个更大的前体——胰岛素原——切出来的。像HIV这样的病毒依赖于把一条大的多聚蛋白切成能工作的小块,这正是蛋白酶抑制剂成为强效药物的原因。值得强调的一点是:这是一个有意为之、受调控、不可逆的成熟步骤——既不是随机的损伤,也不同于回收报废蛋白质的那种大规模销毁。
胃里的消化酶胃蛋白酶,是以一种叫胃蛋白酶原的无活性前体形式制造和储存的。只有当它遇到胃酸时,才会断掉一段、露出有活性的酶——这样制造它的细胞就永远不会被自己的产物所消化。
胃蛋白酶原在胃酸将它解锁之前一直无害。
切断肽键是不可逆的——没有哪种酶会把链重新粘回去。这使得蛋白水解加工成为一种一次性的开关,不同于磷酸基等可逆的标签。