​磷酸酶的催化机制

2022/5/9 10:38:03

磷酸酶(phosphatase)是一种能够将对应底物去磷酸化的酶,即通过水解磷酸单酯将底物分子上的磷酸基团除去,并生成磷酸根离子和自由的羟基。磷酸酶的作用与激酶的作用正相反,激酶是磷酸化酶,可以利用能量分子,如ATP,将磷酸基团加到对应底物分子上。在许多生物体中都普遍存在的一种磷酸酶是碱性磷酸酶。

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催化机制

半胱氨酸依赖的磷酸酶通过形成磷酸-半胱氨酸中间体来催化磷酸酯键的断裂,具体过程如下(以磷酸化的酪氨酸去磷酸化过程为例,参见右图):

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首先,酶活性位点上的自由的半胱氨酸亲核基团进攻磷酸基团中的磷原子并成键;然后,连接磷酸基团与酪氨酸的P-O键接受位置合适的酸性氨基酸(如天冬氨酸)或水分子所提供的质子,发生质子化,从而形成磷酸-半胱氨酸中间体;这一中间体被另一个水分子所水解,酶的活性位点被释放,可以继续下一个去磷酸化反应。

金属磷酸酶的活性位点上结合了两个催化所必需的金属离子。而对于这两个金属离子的性质的研究结果并不一致,因此到目前为止还没有定论。现有的证据只能够表明,这两种金属可以是镁、锰、铁、锌的任意组合,并且两个金属离子之间通过一个氢氧根离子相连。目前认为这一氢氧根离子参与了对磷的亲核攻击。

碱性磷酸酶的作用

碱性磷酸酶(alkaline phosphatase , EC 3 .1 .3 .1 ,AP)是非特异性磷酸单酯酶, 可以催化几乎所有的磷酸单酯的水解反应, 生成无机磷酸和相应的醇、酚、糖等, 还可以催化磷酸基团的转移反应, 且大肠杆菌A P 还是一种依赖亚磷酸盐的氢化酶。AP 存在于除高等植物外几乎所有的生物体内, 可直接参加磷代谢, 在钙、磷的消化、吸收、分泌及骨化过程中发挥了重要的作用。

应用

碱性磷酸酶(AP)在医学和分子生物学等领域有广泛的用途。在临床医学上, 测定血清中AP 的活力已成为诊断和监测多种疾病重要手段。AP 主要用于阻塞性黄疸、原发性肝癌、继发性肝癌、胆汁淤积性肝炎等的检查, 患这些疾病时, 肝细胞过度制造AP , 经淋巴道和肝窦进入血液, 同时由于肝内胆道胆汁排泄障碍, 反流入血而引起血清AP 明显升高。

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