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丙氨酸氨肽酶

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丙氨酸氨肽酶（EC 3.4.11.2；简称AAP、AP-N，又称CD13）是由ANPEP基因（在人类基因组中位于15号染色体）编码的一个第二型整合蛋白，为一金属蛋白酶[5]。此蛋白可分解蛋白质N端除脯氨酸以外的氨基酸，在小肠微绒毛细胞中可完成蛋白质分解的最后步骤，此外在巨噬细胞、树突状细胞等免疫细胞中此蛋白还有许多功能，参与许多信号转导途径，包括将荷尔蒙、细胞激素和趋化因子等多肽N端的氨基酸切除以调控其活性，以及一些与其蛋白酶活性无关的功能，如与受体结合或本身作为受体等。

丙氨酸氨肽酶
已知的结构
PDB直系同源搜索: PDBe RCSB
识别号
别名ANPEP；, APN, CD13, GP150, LAP1, P150, PEPN, alanyl aminopeptidase, membrane, AP-M, hAPN, AP-N
外部IDOMIM：151530 MGI：5000466 HomoloGene：68163 GeneCards：ANPEP
基因位置（人类）
15号染色体
染色体15号染色体[1]
15号染色体
丙氨酸氨肽酶的基因位置
丙氨酸氨肽酶的基因位置
基因座15q26.1起始89,784,895 bp[1]
终止89,815,401 bp[1]
RNA表达模式
查阅更多表达数据
直系同源
物种人类小鼠
Entrez

290

16790

Ensembl

ENSG00000166825

ENSMUSG00000039062

UniProt

P15144

P97449

mRNA​序列

NM_001150
​NM_001381923
​NM_001381924

NM_008486

蛋白序列

NP_001141
​NP_001368852
​NP_001368853

NP_032512

基因位置​（UCSC）Chr 15: 89.78 – 89.82 MbChr 7: 79.47 – 79.51 Mb
PubMed​查找[3][4]
维基数据
查看/编辑人类查看/编辑小鼠

化学性质

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不同物种的丙氨酸氨肽酶大小介于140kDa与160kDa之间，其上有许多糖基修饰，有超过20%的质量为糖类。此蛋白等电点约为5[6]，可分为I至VII等7个结构域，结构域I位于其N端，位于细胞质侧，仅由7个氨基酸组成，具有蛋白酶活性的部分位于结构域V与VI之间，两个蛋白的结构域VII可相互结合而形成二聚体，一般此蛋白都是以二聚体的形式存在于细胞膜上，但也有部分被细胞释放到血液中，称为sCD13（s代表“可溶解”），可能是膜上的丙氨酸氨肽酶被其他蛋白酶切割而脱离细胞所产生[7][8]。

功能

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丙氨酸氨肽酶位于小肠微绒毛的细胞膜上，将已被胃蛋白酶、胰蛋白酶部分分解的蛋白质进一步分解，从N端将氨基酸水解（但无法水解脯氨酸），完成蛋白质分解的最后步骤。除小肠外，肾脏的上皮细胞[9]，以及单核细胞、巨噬细胞、中性粒细胞、肥大细胞、树突状细胞与激活的淋巴细胞等免疫细胞也有表现丙氨酸氨肽酶[5]。

切割多肽

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除在小肠分解食糜中的蛋白质外，丙氨酸氨肽酶还可借由移除荷尔蒙、细胞激素和趋化因子等多肽N端的氨基酸调控其活性，例如促进发炎反应的激肽（英语：kinin）被切割后活性即大幅降低；促进吞噬作用的促吞噬肽（英语：tuftsin）被切割后虽失去作用，但仍可与完整的多肽竞争受体，成为其拮抗剂；促进发炎反应的CXCL11被切割后也可抑制其原本的功能[5]。此外丙氨酸氨肽酶还可切割脑啡肽（英语：enkephalin）以将其分解，以及将血管紧张素IIIN端的赖氨酸切除，将其转为血管紧张素IV以降低其活性[8]。

调节免疫

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免疫细胞中的丙氨酸氨肽酶还有些与其蛋白酶活性无关的功能，包括促进吞噬作用、与其他受体结合以参与信号转导、或本身即作为信号转导的受体[5][10]。丙氨酸氨肽酶可激活单核细胞与巨噬细胞等吞噬细胞，γ-干扰素、脂多糖、C5a（英语：Complement component 5a）、IL-4和TGF-β均可增加吞噬细胞中丙氨酸氨基肽酶的表现，膜上的丙氨酸氨基肽酶被其他蛋白酶切割后可脱离细胞，形成sCD13，后者可与吞噬细胞的G蛋白偶联受体结合以启动许多下游的信号转导路径，激活免疫反应，另外丙氨酸氨肽酶还可与这两种细胞膜上的FcγR受体互动，促进吞噬作用进行；树突状细胞中的丙氨酸氨肽酶可协助分解和MHC结合、抗原呈现于细胞表面的多肽；中性粒细胞中的丙氨酸氨肽酶可能影响其迁移，并抑制其凋亡[5]。

其他

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血管内皮细胞受到刺激后可激活其中丙氨酸氨基肽酶的表现，进而启动数个下游反应途径，促进血管新生进行。类风湿性关节炎患者中增生的滑膜成纤维细胞（synovial fibroblasts）中也有丙氨酸氨肽酶，可能可促进多种发炎因子的表现[5]。此外还有一些研究显示丙氨酸氨肽酶可能影响细胞分化、细胞迁移、细胞凋亡、细胞黏附与胆固醇吸收等诸多细胞反应[8]。

病毒受体

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许多冠状病毒以丙氨酸氨肽酶为受体感染细胞，包括人类冠状病毒229E、猪传染性胃肠炎病毒、猪流行性腹泻病毒[11]、猪丁型冠状病毒[12]、猫冠状病毒、犬冠状病毒[13]等。另外还有研究显示丙氨酸氨肽酶是巨细胞病毒感染人类细胞所使用的受体之一[8]。

研究历史

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1952年，有科学家发现从猪肾脏纯化的RNA样本有切割半胱氨酸-甘氨酸双肽的双肽酶（英语：dipeptidase）的功能，将其命名为半胱氨酸-甘氨酸酶（cysteinyl-glycinase），认为此RNA有切割蛋白质的活性。1957年有研究阐明此酵素实为纯化过程中未能移除的蛋白质，而非RNA[14]。早期此蛋白因最早从猪肾脏分离的过程出现在微粒体（microsome）样本中而被称为氨肽酶M（aminopeptidase M，M代表微粒体），1980年此蛋白重新被命名为氨肽酶N，因其较易分解中性的氨基酸而得名（N代表中性），其中尤以分解丙氨酸的效率最高[6]。

参考文献

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  1. ^ 1.0 1.1 1.2 GRCh38: Ensembl release 89: ENSG00000166825 - Ensembl, May 2017
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 GRCm38: Ensembl release 89: ENSMUSG00000039062 - Ensembl, May 2017
  3. ^ Human PubMed Reference:. National Center for Biotechnology Information, U.S. National Library of Medicine. 
  4. ^ Mouse PubMed Reference:. National Center for Biotechnology Information, U.S. National Library of Medicine. 
  5. ^ 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 Lu C, Amin MA, Fox DA. CD13/Aminopeptidase N Is a Potential Therapeutic Target for Inflammatory Disorders.. J Immunol. 2020, 204 (1): 3–11. PMC 6997018  . PMID 31848300. doi:10.4049/jimmunol.1900868. 
  6. ^ 6.0 6.1 Turner, Anthony J. Membrane alanyl aminopeptidase: 289–294. 2004. doi:10.1016/B978-0-12-079611-3.50077-X. 
  7. ^ Morgan RL, Behbahani-Nejad N, Endres J, Amin MA, Lepore NJ, Du Y; et al. Localization, Shedding, Regulation and Function of Aminopeptidase N/CD13 on Fibroblast like Synoviocytes.. PLoS One. 2016, 11 (9): e0162008. PMC 5033571  . PMID 27658265. doi:10.1371/journal.pone.0162008. 
  8. ^ 8.0 8.1 8.2 8.3 Mina-Osorio P. The moonlighting enzyme CD13: old and new functions to target.. Trends Mol Med. 2008, 14 (8): 361–71. PMC 7106361  . PMID 18603472. doi:10.1016/j.molmed.2008.06.003. 
  9. ^ ANPEP alanyl aminopeptidase, membrane [ Homo sapiens (human) ]. NCBI. 2021-02-03 [2021-02-19]. （原始内容存档于2019-09-25）. 
  10. ^ Nefla M, Sudre L, Denat G, Priam S, Andre-Leroux G, Berenbaum F; et al. The pro-inflammatory cytokine 14-3-3ε is a ligand of CD13 in cartilage.. J Cell Sci. 2015, 128 (17): 3250–62. PMC 4582189  . PMID 26208633. doi:10.1242/jcs.169573. 
  11. ^ Li BX, Ge JW, Li YJ. Porcine aminopeptidase N is a functional receptor for the PEDV coronavirus.. Virology. 2007, 365 (1): 166–72. PMC 7103304  . PMID 17467767. doi:10.1016/j.virol.2007.03.031. 
  12. ^ Li W, Hulswit RJG, Kenney SP, Widjaja I, Jung K, Alhamo MA; et al. Broad receptor engagement of an emerging global coronavirus may potentiate its diverse cross-species transmissibility.. Proc Natl Acad Sci U S A. 2018, 115 (22): E5135–E5143. PMC 5984533  . PMID 29760102. doi:10.1073/pnas.1802879115. 
  13. ^ Millet JK, Jaimes JA, Whittaker GR. Molecular diversity of coronavirus host cell entry receptors.. FEMS Microbiol Rev. 2020. PMC 7665467  . PMID 33118022. doi:10.1093/femsre/fuaa057. 
  14. ^ SEMENZA G. Chromatographic purification of cysteinyl-glycinase.. Biochim Biophys Acta. 1957, 24 (2): 401–13. PMID 13436444. doi:10.1016/0006-3002(57)90212-3. 

外部链接

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