前言
PREFACE
鈣蛋白酶系統(tǒng)CAPNs（Calpainsystem）是高度可調(diào)的、依賴于Ca2+的蛋白質(zhì)水解酶系統(tǒng)。鈣蛋白酶（calpain）的研究始于1964年，鈣蛋白酶抑制蛋白CAST（calpastatin）的研究始于1976年，而鈣蛋白酶激活蛋白（calpainactivator）的研究始于1982年。鈣蛋白酶系統(tǒng)的研究是畜牧學(xué)領(lǐng)域、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域和肉類科學(xué)領(lǐng)域的熱門研究課題。
Calpain是一種鈣激活中性半胱氨酸內(nèi)肽酶(EC342217)，分布于所有脊椎動物細(xì)胞中，在果蠅屬和昆蟲中發(fā)現(xiàn)了此酶，最新的研究發(fā)現(xiàn)植物細(xì)胞也含有此酶。雖然不同生物細(xì)胞中的鈣激活蛋白酶的結(jié)構(gòu)略有不同，但是，鈣激活蛋白酶的結(jié)構(gòu)都是由大小兩個結(jié)構(gòu)域組成。
鈣蛋白酶系統(tǒng)的體外研究表明，CAPNs僅裂解蛋白質(zhì)有限的專一位點，產(chǎn)生大的多肽片段，而不是分解成小肽或氨基酸。這些蛋白酶是高度可調(diào)、且依賴于Ca2+的蛋白水解酶系統(tǒng)復(fù)合體。該系統(tǒng)在許多細(xì)胞骨架蛋白的結(jié)合與分解中起—定作用，尤其對依附于質(zhì)膜或亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)的細(xì)胞骨架纖維部位。CAPNs降解作用較徹底，導(dǎo)致橫紋肌的肌原纖維Z盤裂解，從而使肌節(jié)部位斷裂。因此，CAPNs在動物機體屠宰后，肌肉蛋白的水解引起肉的嫩化中起相當(dāng)重要的作用。它還參與居間纖維的分解、神經(jīng)絲蛋白的水解、表皮作用因子受體的降解、成肌細(xì)胞融合、磷酸化酶b激酶和蛋白激酶c的活性、類固醇激素結(jié)合蛋白的轉(zhuǎn)化、血小板的凝集等。CAPNs不僅參與上述正常的細(xì)胞內(nèi)級聯(lián)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，也與機體內(nèi)發(fā)生的各種病理狀態(tài)，腫瘤、局部缺血、老年性癡呆癥、白內(nèi)障、肌肉萎縮、膿毒、切東二氏綜合征、炎癥、關(guān)節(jié)炎、瘧疾等各種疾病相關(guān)聯(lián)。
迄今，鈣蛋白酶系統(tǒng)已成為最廣泛和深入研究的蛋白酶系統(tǒng)之一，美國、日本、法國、以色列、英國、加拿大和意大利等國家的科學(xué)家都對它產(chǎn)生了濃厚的興趣。我國關(guān)于鈣蛋白酶系統(tǒng)的研究始于20世紀(jì)90年代，本書作者曾于2006年出版過《鈣激活蛋白酶與基礎(chǔ)研究》一專著，本書更完整、系統(tǒng)地對鈣蛋白酶系統(tǒng)的研究史、生物進化、系統(tǒng)命名、活性調(diào)節(jié)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系及與疾病的關(guān)系進行了敘述和總結(jié)。在書的撰寫過程中作者還將近年來的科研成果進行了融合和整理，是一本該領(lǐng)域研究的系統(tǒng)性較強的學(xué)術(shù)專著。
本書由常泓和尹淑琴共同編著，其中第一章鈣蛋白酶系統(tǒng)的研究史及分類、第二章鈣蛋白酶系統(tǒng)具有顯著特征的成員——CAPNI（μCL）、CAPN2（mCL）和CAST及第三章鈣蛋白酶系統(tǒng)的其他成員由常泓編著；第四章鈣蛋白酶系統(tǒng)的活性調(diào)節(jié)、第五章鈣蛋白酶系統(tǒng)與相關(guān)疾病及第六章鈣蛋白酶系統(tǒng)與肉的品質(zhì)及肉的嫩化由尹淑琴編著。在編著過程中，研究生張曉紅、周全和馮曉赟等同學(xué)協(xié)助提供資料并進行編輯審核，在此一并表示感謝。由于我們水平有限，加之鈣蛋白酶涉及各學(xué)科領(lǐng)域廣泛，學(xué)科發(fā)展迅速，書中的疏漏及不妥之處在所難免，殷切期待各位讀者和同行的惠正。
本書適合于生物學(xué)、畜牧學(xué)、獸醫(yī)學(xué)、食品科學(xué)、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究生、科研人員和肉類科學(xué)工作者以及其他科學(xué)愛好者閱讀參考。
編著者
2016年10月
目錄
CONTENTS
1鈣蛋白酶系統(tǒng)的研究史及分類（）
11鈣蛋白酶的研究史及定義（）
12鈣蛋白酶的命名（）
13鈣蛋白酶的生物進化和分類（）
131脊椎動物的鈣蛋白酶（）
132經(jīng)典CAPNs進化的路線圖（）
133理解經(jīng)典CAPNs在脊椎動物發(fā)展史中的價值（）
134進化過程中賦予經(jīng)典CAPNs的選擇性特征（）
135跨越脊椎動物類群，經(jīng)典calpainmRNA具有不同的表達(dá)（）
136人類中經(jīng)典calpains的表達(dá)（）
14人類的鈣蛋白酶（）
15其他物種中的鈣蛋白酶（）
16線粒體中的鈣蛋白酶（）
161線粒體中的鈣蛋白酶（）
162線粒體鈣蛋白酶的調(diào)控（）
163線粒體鈣蛋白酶的功能（）
164線粒體鈣蛋白酶在神經(jīng)元細(xì)胞死亡（）
2鈣蛋白酶系統(tǒng)具有顯著特征的成員——CAPN1（μCL）、CAPN2
（mCL）和CAST（）
21CAPN1（μCL）、CAPN2（mCL）的特性（）
211CAPN1（μCL）、CAPN2（mCL）的cDNA序列（）
212CAPN1和CAPN2的基因組序列（）
213CAPNs的3D結(jié)構(gòu)研究（）
214CAPNs功能表達(dá)研究（）
215自溶和酶原問題（）
22CAST(calpastatin)的特性（）
221CAST的DNA序列（）
222CAST的結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)（）
223與CAPNs的結(jié)合（）
224CAST的遺傳學(xué)研究（）
23CAPNs和CAST的純化及活性檢測（）
231CAPNs及CAST的分離提純（）
232Caipains的活性測定（）
3鈣蛋白酶系統(tǒng)的其他成員（）
31非經(jīng)典CAPNs成員中的亞家族（）
311嚴(yán)格的PalB同系物（PalB亞家族中的PalB群）（）
312PalB亞家族的TRA3群（）
313PalB亞家族的CAPN10群（）
314SOL亞家族（）
315植物calpain（）
316其他calpain成員（）
32普遍存在的組織特異性CAPNs（）
321組織特異性CAPNs的表達(dá)（）
322CAPN3［p94］（）
323CAPN8［nCL2］和CAPN9［nCL4］（）
4鈣蛋白酶系統(tǒng)的活性調(diào)節(jié)（）
41鈣離子對CAPNs的調(diào)節(jié)作用（）
411鈣離子協(xié)助CAPNs對底物的精準(zhǔn)定位（）
412鈣離子直接結(jié)合于CAPNs的核心結(jié)構(gòu)（）
413鈣離子與CAPNs的其他結(jié)合位點（）
42CAPNs的自溶（）
421CAPN1和CAPN2的自溶是分子內(nèi)反應(yīng)（）
422體外人工純化后的CAPN1和CAPN2的自溶反應(yīng)（）
43小亞基解離對CAPNs的調(diào)節(jié)作用（）
431生理條件下，小亞基解離與否（）
432小亞基在CAPNs聚集中的作用（）
44CAPNs核心酶的作用（）
441抑制劑與CAPNs核心酶的結(jié)合（）
442使用CAPNs核心酶可以篩選理想的底物序列（）
443非核心結(jié)構(gòu)域?qū)APNs活性的輔助功能（）
444為何CAPN2核心酶的活性較差？（）
445其他CAPNs核心酶（）
45CAPNs磷脂化作用（）
46CAPNs活性的負(fù)調(diào)節(jié)——CAST（）
47鈣蛋白酶是與膜結(jié)合、發(fā)生自溶而發(fā)揮蛋白酶活性的嗎？（）
48鈣蛋白酶是受Ca2+和鈣蛋白酶抑制蛋白調(diào)節(jié)的嗎？（）
49鈣蛋白酶激活因子（CAPNsactivator）（）
491鈣蛋白酶激活因子（UK114）的結(jié)構(gòu)（）
492鈣蛋白酶激活因子對鈣蛋白酶的激活特性（）
493鈣激活蛋白酶激活蛋白（UK114）研究進展（）
5鈣蛋白酶系統(tǒng)與相關(guān)疾�。ǎ�
51CAPN3與相關(guān)疾病（）
511CAPN3與LGMD2A（）
512與CAPN3相作用的分子（）
513CAPN3的抑制和激活（）
514CAPN3可能參與細(xì)胞周期調(diào)控（）
515CAPN3對疾病的防御作用（）
52CAPNs系統(tǒng)與腫瘤（）
521CAPNs在癌癥中的上調(diào)節(jié)或下調(diào)節(jié)（）
522CAPNs與細(xì)胞發(fā)育（）
523CAPNs和細(xì)胞遷移—侵襲（）
524非典型的和組織特異性的CAPNs與腫瘤的關(guān)系（）
53CAPNs系統(tǒng)與糖尿�。ǎ�
531CAPN10的結(jié)構(gòu)、功能（）
532CAPN10與Ⅱ型糖尿病的作用（）
54CAPNs系統(tǒng)與眼部疾�。ǎ�
541LEC凋亡是白內(nèi)障形成的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)（）
542CAPNs的激活在白內(nèi)障發(fā)生機制中的作用（）
55胃腸特異性CAPNs（）
56CAPNs系統(tǒng)與阿爾茨海默癥（）
561阿爾茨海默病的發(fā)病機理（）
562CAPNs在阿爾茨海默病癥中的作用（）
57CAPNs系統(tǒng)與腦部疾�。ǎ�
571CAPNs與腦缺血疾�。ǎ�
572CAPNs與腦外傷、脊髓損傷、脫髓鞘性疾病等的神經(jīng)
元退變（）
6鈣蛋白酶系統(tǒng)與肉的品質(zhì)及肉的嫩化（）
61牛肉的品質(zhì)性狀（）
62影響畜禽肉品質(zhì)的因素（）
621肉本身的因素（）
622屠宰前的影響因素（）
623宰后的影響因素（）
63有關(guān)牛肉用性狀的基因（）
631有關(guān)牛的肉用品質(zhì)基因標(biāo)記的概述（）
632一些牛肉品質(zhì)候選基因的概述（）
64鈣蛋白酶系統(tǒng)與肉品質(zhì)的關(guān)系（）
641CAPNs對肌肉/細(xì)胞骨架蛋白質(zhì)的影響（）
642起始肌原纖維蛋白的轉(zhuǎn)換（）
643促進肌肉微觀組織結(jié)構(gòu)的改變（）
644促進宰后動物肌體的蛋白質(zhì)水解（）
645對肌肉嫩化的作用（）
65鈣蛋白酶系統(tǒng)是動物宰后促進肌肉嫩化的重要酶系統(tǒng)（）
651宰后肉嫩化的機制：酶假說與鈣理論（）
652內(nèi)源蛋白酶在肉嫩化中的作用（）
66肉嫩化的方法及機理（）
661物理嫩化法（）
662化學(xué)嫩化法（）
663生物嫩化法（）
參考文獻(xiàn)（）
書單推薦
