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ACE2的主要功能介绍

2022.5.05

ACE2功能
 

早期研究观察到ACE2主要在心脏、肾脏和睾丸中定位,在其他多种组织中低水平表达,尤其是结肠和肺,而后来的研究也表明ACE2在肝脏和肠等其他器官中也具有重要作用。ACE2通常定位于上皮细胞的腔面,这与ACE相反,ACE似乎均匀分布在极化细胞的顶膜和基底外侧膜之间。而当SARS冠状病毒通过表达ACE2的细胞腔面进行感染时,其感染效力提高10倍。

ACE和ACE2都属于金属蛋白酶的M2家族,其活性位点域暴露于细胞外表面,促进循环肽的代谢。ACE和ACE2都通过利用锌催化反应,锌与活性位点内保守的组氨酸配位,促进水分子对底物羰基键的亲核攻击,形成非共价结合的中间体。

ACE2在肾素-血管紧张素系统中的作用示意图

血管紧张素I(Ang I; DRVYIHPFHL)充当ACE(一种二肽基羧肽酶)的底物,并被转化为血管紧张素II(Ang II; DRVYIHPF),这是经典RAS的主要活性肽。 ACE2催化并灭活血管紧张素II,并产生血管扩张肽血管紧张素1-7(Ang 1-7; DRVYIHPF),该肽与Mas受体结合和/或降解为非活性肽。 红色箭头指示ACE裂解位点; 蓝色箭头显示ACE2裂解位点。应当指出,ACE2是一种非特异性蛋白酶,可以裂解多种其他底物,例如Apelin。
 

尽管有相似之处,ACE和ACE2的功能不同;ACE从其底物(二肽基肽酶,DPP)中释放一个碳端二肽,而ACE2则切割一个氨基酸(单羧肽酶)。ACE2催化可在脯氨酸和疏水或碱性碳末端残基之间优先水解的底物的肽。

各种ACE抑制剂,如卡托普利和赖诺普利不影响ACE2的活性,而ACE2活性可被二肽Pro-Phe抑制,并且据此已经开发了特定的ACE2抑制剂,例如肽类似物DX600和MLN 4760 ((S,S)-2-[1-羧基-2-[3- (3,5-二氯苄基)-3H-咪唑4-基]-乙胺基]-4-甲基戊酸)。ACE2对ACE的反调节轴促使研究人员考虑ACE2对动物模型心血管疾病的可能影响。通过基因治疗或重组蛋白进行ACE2治疗确实改善了高血压、动脉粥样硬化和肾脏疾病。基于电子构象的药物筛选确定了两种ACE2激活剂化合物(xanthenone和resorcinolnaphthalein),均可中度增强ACE2活性。然而,尚不清楚这些化合物的特异性。
 

ACE2被鉴定为致病病原体非典冠状病毒的功能受体。表达ACE2非催化活性突变体的细胞仍然允许非典病毒感染,这表明ACE2的肽酶作用对于非典病毒进入宿主细胞不是必需的。与生物学结果相一致,结构分析表明,非典冠状病毒Spike蛋白接触ACE2催化结构域的亚结构域I的顶端,但不影响亚结构域II,也不封闭肽酶活性位点。当非典型肺炎冠状病毒与ACE2连接时,ACE2的外结构域被裂解,而跨膜结构域被内在化,使病毒颗粒-宿主细胞进一步融合。因此,尽管详细的机制仍不清楚,但ACE2的跨膜区与非典冠状病毒-受体复合物在非典冠状病毒感染中从细胞膜到细胞质的转运有关。

 

ACE2与B0AT1氨基酸转运蛋白的相互作用
 

ACE2与B0AT1氨基酸转运蛋白(SLC6A19)相互作用,这是肠道上皮细胞中该转运蛋白的极化表面表达所必需的。 尚不清楚ACE2的切割是否有助于为B0AT1提供中性氨基酸。

 

Collectrin与ACE2的碳末端有47.8%的同一性;然而,与ACE2不同,Collectrin缺乏活性羧肽酶催化结构域。通过对小鼠的基因定位研究,偶然发现Collectrin是中性氨基酸转运蛋白的重要调节因子。Collectrin敲除小鼠的尿液中出现过量的中性氨基酸(酪氨酸和苯丙氨酸)。生化研究表明,Collectrin与B0AT1中性氨基酸转运蛋白结合,并对这些转运蛋白在肾近端小管氨基酸再吸收所需的细胞表面的正确表达起关键作用。尽管结构相似,ACE2并不与肾脏中的氨基酸转运蛋白结合,而是与肠道中的氨基酸转运蛋白结合,在肠道中ACE2高度表达,氨基酸被吸收。而ACE2的这一功能与其肽酶活性无关,其肽酶活性不是与氨基酸转运蛋白配对所必需。
 

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