前言
PREFACE
鈣蛋白酶系統(tǒng)CAPNs（Calpainsystem）是高度可調的、依賴于Ca2+的蛋白質水解酶系統(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)的研究是畜牧學領域、醫(yī)學領域和肉類科學領域的熱門研究課題。
Calpain是一種鈣激活中性半胱氨酸內肽酶(EC342217)，分布于所有脊椎動物細胞中，在果蠅屬和昆蟲中發(fā)現(xiàn)了此酶，最新的研究發(fā)現(xiàn)植物細胞也含有此酶。雖然不同生物細胞中的鈣激活蛋白酶的結構略有不同，但是，鈣激活蛋白酶的結構都是由大小兩個結構域組成。
鈣蛋白酶系統(tǒng)的體外研究表明，CAPNs僅裂解蛋白質有限的專一位點，產生大的多肽片段，而不是分解成小肽或氨基酸。這些蛋白酶是高度可調、且依賴于Ca2+的蛋白水解酶系統(tǒng)復合體。該系統(tǒng)在許多細胞骨架蛋白的結合與分解中起—定作用，尤其對依附于質膜或亞細胞結構的細胞骨架纖維部位。CAPNs降解作用較徹底，導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重要的作用。它還參與居間纖維的分解、神經絲蛋白的水解、表皮作用因子受體的降解、成肌細胞融合、磷酸化酶b激酶和蛋白激酶c的活性、類固醇激素結合蛋白的轉化、血小板的凝集等。CAPNs不僅參與上述正常的細胞內級聯(lián)信號轉導，也與機體內發(fā)生的各種病理狀態(tài)，腫瘤、局部缺血、老年性癡呆癥、白內障、肌肉萎縮、膿毒、切東二氏綜合征、炎癥、關節(jié)炎、瘧疾等各種疾病相關聯(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家都對它產生了濃厚的興趣。我國關于鈣蛋白酶系統(tǒng)的研究始于20世紀90年代，本書作者曾于2006年出版過《鈣激活蛋白酶與基礎研究》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、活性調節(jié)與結構的關系及與疾病的關系進行了敘述和總結。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，是一本該領域研究的系統(tǒng)性較強的學術專著。
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)的活性調節(jié)、第五章鈣蛋白酶系統(tǒng)與相關疾病及第六章鈣蛋白酶系統(tǒng)與肉的品質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科領域廣泛，學科發(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、畜牧學、獸醫(yī)學、食品科學、醫(yī)學領域的研究生、科研人員和肉類科學工作者以及其他科學愛好者閱讀參考。
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經典CAPNs進化的路線圖（）
133理解經典CAPNs在脊椎動物發(fā)展史中的價值（）
134進化過程中賦予經典CAPNs的選擇性特征（）
135跨越脊椎動物類群，經典calpainmRNA具有不同的表達（）
136人類中經典calpains的表達（）
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控（）
163線粒體鈣蛋白酶的功能（）
164線粒體鈣蛋白酶在神經元細胞死亡（）
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結構研究（）
214CAPNs功能表達研究（）
215自溶和酶原問題（）
22CAST(calpastatin)的特性（）
221CAST的DNA序列（）
222CAST的結構域結構（）
223與CAPNs的結合（）
224CAST的遺傳學研究（）
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非經典CAPNs成員中的亞家族（）
311嚴格的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（）
322CAPN3［p94］（）
323CAPN8［nCL2］和CAPN9［nCL4］（）
4鈣蛋白酶系統(tǒng)的活性調節(jié)（）
41鈣離子對CAPNs的調節(jié)作用（）
411鈣離子協(xié)助CAPNs對底物的精準定位（）
412鈣離子直接結合于CAPNs的核心結構（）
413鈣離子與CAPNs的其他結合位點（）
42CAPNs的自溶（）
421CAPN1和CAPN2的自溶是分子內反應（）
422體外人工純化后的CAPN1和CAPN2的自溶反應（）
43小亞基解離對CAPNs的調節(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核心酶的結合（）
442使用CAPNs核心酶可以篩選理想的底物序列（）
443非核心結構域對CAPNs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活性的負調節(jié)——CAST（）
47鈣蛋白酶是與膜結合、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）的結構（）
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)與相關疾�。ǎ�
51CAPN3與相關疾�。ǎ�
511CAPN3與LGMD2A（）
512與CAPN3相作用的分子（）
513CAPN3的抑制和激活（）
514CAPN3可能參與細胞周期調控（）
515CAPN3對疾病的防御作用（）
52CAPNs系統(tǒng)與腫瘤（）
521CAPNs在癌癥中的上調節(jié)或下調節(jié)（）
522CAPNs與細胞發(fā)育（）
523CAPNs和細胞遷移—侵襲（）
524非典型的和組織特異性的CAPNs與腫瘤的關系（）
53CAPNs系統(tǒng)與糖尿病（）
531CAPN10的結構、功能（）
532CAPN10與Ⅱ型糖尿病的作用（）
54CAPNs系統(tǒng)與眼部疾�。ǎ�
541LEC凋亡是白內障形成的細胞學基礎（）
542CAPNs的激活在白內障發(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)與腦部疾病（）
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
元退變（）
6鈣蛋白酶系統(tǒng)與肉的品質及肉的嫩化（）
61牛肉的品質性狀（）
62影響畜禽肉品質的因素（）
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有關牛肉用性狀的基因（）
631有關牛的肉用品質基因標記的概述（）
632一些牛肉品質候選基因的概述（）
64鈣蛋白酶系統(tǒng)與肉品質的關系（）
641CAPNs對肌肉/細胞骨架蛋白質的影響（）
642起始肌原纖維蛋白的轉換（）
643促進肌肉微觀組織結構的改變（）
644促進宰后動物肌體的蛋白質水解（）
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化學嫩化法（）
663生物嫩化法（）
參考文獻（）
書單推薦
