海帕西啶的保守性分析

海帕西啶的保守性分析

【摘要】目的比較不同物種海帕西啶的保守性，從而確定它們之間的聯(lián)系。方法應(yīng)用氨基酸多重分析軟件進(jìn)行分析。結(jié)果哺乳動(dòng)物和魚(yú)類(lèi)內(nèi)部海帕西啶的保守性較高，但整個(gè)物種之間的海帕西啶的保守性中等。結(jié)論海帕西啶在魚(yú)類(lèi)中作為一種抗菌肽，而在哺乳動(dòng)物體內(nèi)又具有鐵代謝調(diào)節(jié)作用，氨基酸的變異可能部分地說(shuō)明了這個(gè)原因。

【關(guān)鍵詞】海帕西啶；抗菌肽；保守性

【Abstract】ObjectiveTocomparehepcidinconservationfromdifferentspeciessotoconfirmtheirrelations.MethodsUseanalysissoftwareResultsHepcidinconservationisobviouslyhighamongmammalsanditissameamongfish.Hepcidinconservationismidestamongspecies.ConclusionHepcidinisanantimicrobialpeptideinfishandpossessesironmetabolismregulatedfunctioninmammals.Varianceofhepcidinaminoacidcanexplaincauseofhepcidinfunctiondifference.

【Keywords】Hepcidin；Antimicrobialpeptide；Conservation

海帕西啶是2000年才發(fā)現(xiàn)的一種抗微生物小肽［1］，和其他抗菌肽類(lèi)似富含半胱氨酸，有趣的是2001年發(fā)現(xiàn)海帕西啶還是一種重要的鐵內(nèi)穩(wěn)態(tài)負(fù)調(diào)節(jié)因子，對(duì)于保持哺乳動(dòng)物體內(nèi)的鐵平衡具有重要作用。海帕西啶鐵代謝調(diào)節(jié)作用的發(fā)現(xiàn)使研究重點(diǎn)發(fā)生轉(zhuǎn)移，現(xiàn)在已經(jīng)確定海帕西啶表達(dá)過(guò)多或過(guò)少均造成鐵代謝紊亂，如海帕西啶不足易造成血色素沉著，而海帕西啶過(guò)量又導(dǎo)致了炎癥性貧血［2］，這些研究為海帕西啶的廣泛應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。海帕西啶首先表達(dá)出80多個(gè)氨基酸的前體蛋白，經(jīng)過(guò)加工最終生成含20～25個(gè)氨基酸的成熟小肽，目前在多種魚(yú)類(lèi)和哺乳動(dòng)物中克隆成功，并且發(fā)現(xiàn)它們的半胱氨酸高度保守，而對(duì)于其他氨基酸的保守情況還未全面闡述，本文通過(guò)對(duì)海帕西啶氨基酸序列比較來(lái)探究它們之間的內(nèi)部聯(lián)系。

1材料和方法

材料所有海帕西啶氨基酸序列從Genebank獲取，共13個(gè)物種的海帕西啶，基本情況見(jiàn)表1。表1海帕西啶前體蛋白基本情況

方法氨基酸多重序列比對(duì)使用軟件進(jìn)行［3］。

2結(jié)果

不同物種海帕西啶前體的差異從海帕西啶前體氨基酸數(shù)目看，變異不大，哺乳動(dòng)物在82～85，而魚(yú)類(lèi)集中在73～91，但大部分都在85個(gè)氨基酸左右。成熟海帕西啶氨基酸數(shù)目更為恒定，以20和25個(gè)氨基酸最為常見(jiàn)，由于海帕西啶功能以成熟蛋白為基礎(chǔ)，因此只分析成熟海帕西啶之間氨基酸的保守性。

魚(yú)類(lèi)和哺乳動(dòng)物海帕西啶保守性對(duì)魚(yú)類(lèi)和哺乳動(dòng)物海帕西啶首先分為兩組進(jìn)行比較，結(jié)果見(jiàn)表2和表3。表2魚(yú)類(lèi)成熟海帕西啶氨基酸保守性注：*代表高度保守；:表示相對(duì)保守通過(guò)比對(duì)得出魚(yú)類(lèi)海帕西啶保守氨基酸為：CXFCCXCCXXXXXCGXCCRF。表3哺乳動(dòng)物成熟海帕西啶氨基酸保守性通過(guò)比對(duì)得出哺乳動(dòng)物海帕西啶保守氨基酸為：DTNFPICLFCCXCCKXSXCGLCCXT。

魚(yú)類(lèi)和哺乳動(dòng)物之間海帕西啶保守性對(duì)魚(yú)類(lèi)和哺乳動(dòng)物海帕西啶再進(jìn)行比較，得出保守氨基酸為：XCXFCCXCCXXXXXCGXCCXX。

3討論

海帕西啶是近期發(fā)現(xiàn)的一種重要抗菌肽，它富含半胱氨酸，并且相對(duì)一般抗菌肽有兩點(diǎn)獨(dú)特之處，第一半胱氨酸含量更高更保守，20或25個(gè)成熟海帕西啶中占據(jù)8個(gè)；第二還是一種鐵代謝調(diào)節(jié)激素，對(duì)于哺乳動(dòng)物鐵內(nèi)穩(wěn)態(tài)保持發(fā)揮重要作用，引起研究人員濃厚興趣，成為當(dāng)前研究熱點(diǎn)［4］。海帕西啶序列分析表明其氨基酸保守性較高，其中8個(gè)半胱氨酸在位置上高度保守，說(shuō)明它們參與形成的二硫鍵對(duì)蛋白質(zhì)功能有重要意義，魚(yú)類(lèi)有12個(gè)保守氨基酸占總數(shù)的50%以上，而哺乳動(dòng)物更是高達(dá)84%。但哺乳動(dòng)物和魚(yú)類(lèi)之間海帕西啶保守性上存在明顯差異，兩者只有10個(gè)氨基酸保守，其中半胱氨酸占了8個(gè)，此外還有1個(gè)甘氨酸和1個(gè)苯丙氨酸，這些保守氨基酸暗示它們參與了抗菌作用。通過(guò)對(duì)哺乳動(dòng)物和魚(yú)類(lèi)海帕西啶空間結(jié)構(gòu)的研究發(fā)現(xiàn)，它們基本結(jié)構(gòu)類(lèi)似，都是反平行β折疊，二硫鍵維持了整體空間結(jié)構(gòu)，因此這個(gè)結(jié)構(gòu)是海帕西啶發(fā)揮抗菌作用的基礎(chǔ)。但哺乳動(dòng)物海帕西啶空間結(jié)構(gòu)和魚(yú)類(lèi)的差異可能暗示海帕西啶的鐵代謝調(diào)節(jié)作用。結(jié)合這些事實(shí)可以認(rèn)為海帕西啶在早期主要參與先天性免疫，而隨著進(jìn)化在哺乳動(dòng)物中又參與了鐵代謝調(diào)節(jié)，由于哺乳動(dòng)物免疫系統(tǒng)完善，因此鐵代謝成為重要調(diào)節(jié)目標(biāo)。至今已發(fā)現(xiàn)存在海帕西啶的5個(gè)物種中，只有小鼠存在兩個(gè)亞型，第二亞型不具備鐵代謝作用［6］，可能的解釋是該亞型保留了低等生物的一些痕跡。通過(guò)海帕西啶氨基酸保守性分析可以得出保守的半胱氨酸及整體的反平行β折疊結(jié)構(gòu)是海帕西啶抗菌作用的基礎(chǔ)，而哺乳動(dòng)物其他保守氨基酸可能參與了鐵代謝，詳細(xì)機(jī)制還有待于通過(guò)特定實(shí)驗(yàn)作進(jìn)一步確定。這些研究對(duì)進(jìn)一步理解海帕西啶的進(jìn)化、作用機(jī)制和抗菌肽的開(kāi)發(fā)具有重要意義。

參考文獻(xiàn)

1KrauseA,NeitzS,MagertHJ,et,anovelhighlydisulfidebondedhumanpeptide,exhibitsantimicrobialLett,2000,480(2-3):147150.

2NicolasG,BennounM,PorteuA,etirondeficiencyanemiaintransgenicmiceexpressingliverNatlAcadSciUSA,2002,99(7):45964601.

3HigginsDG,BleasbyAJ,FuchsV:improvedsoftwareformultiplesequenceApplBiosci,1992,8(2):189191.

4Ganz,akeyregulatorofironmetabolismandmediatorofanemiaof,2003,102(3):783788.

5LauthX,BabonJJ,StannardJA,ethepcidinsynthesis,solutionstructure,antimicrobialactivitiesandsynergism,andinvivohepaticresponseto