(1)一种与果蝇(Drosophila)的视觉传导有关的基因产物;(2)在脊椎动物中能与免疫抑制性药物环孢多肽(cyclosporin)具有高亲和性结合的重要蛋白;(3)—种在蛋白质体外折迭中能催化限速的异构化反应的酶,这三者之间存在着何种联系?答案是这三种产物似乎是同一种蛋白质。这种同一性所包含的意义还需要一段时间的研究才能阐明,因为这种蛋白质,无论是从哪个方面来看,都还不能用任何特定的生理学功能来进行有把握的鉴定。但是,它能催化与脯氨酰残基有关的肽键的顺反异构——这是某些蛋白质从非折迭状态转变成折迭状态的限速步骤,这个事实诱使人们去寻找在免疫应答和视觉传导中至关重要的蛋白质折迭过程。
费谢(Fischer)等在他们的文章中基本上提出了相同的问题,并都得出了上述结论。这两个研究小组都试图进一步研究肽基 - 脯氨酰基顺反异构酶(PPI)的特性,费谢小组对PPI进行过鉴定,证明它是一种丰富的胞质蛋白。PPI催化 – X – pro - 序列内酰亚氨键的立体化学异构作用,在某些蛋白质中其结果是催化折迭作弔使蛋白质从变性状态恢复成天然状态。
目前,费谢等已经用自动氨基酸序列分析仪鉴定出猪PPI的38个氨基端残基,他们发现这个序列与已经发表的牛环啡啉的氨基末端序列完全相同。环啡啉是1984年发现的在哺乳动物中含量丰富而又分布广泛的蛋白质,它与真菌产物环孢多肽A能够进行高度亲和性结合。环孢多肽A是一个有11个氨基酸组成的环状多肽,它是免疫应答反应的一种强有力的抑制剂。由于氨基末端序列及其它一些特性如分子质量和氨基酸组成均相同,所以,费谢等人认为PPI与环啡啉是同一种蛋白质。
这个观点被一位日本学者的工作所证实。他们对PPI用胰蛋白酶、溴化氰和V8蛋白酶处理,对其所产生的肽,用自动序列分析仪测定其顺序,由此得到PPI的全序列。他们的结果表明,猪PPI的氨基酸顺序与牛环啡啉的氨基酸顺序完全相同而与人及鼠的环啡啉的氨基酸顺序(人与鼠的环啡啉一级结构是根据DNA序列推测出来的)几乎相同。
这两个研究小组均继续研究这个令人惊奇的结果以考察PPI的酶活性与环啡啉的结合活性之间在功能上的相关性。他们指出先前的结果表明这两种活性都是热敏感性的、能被胰蛋白酶处理而消除、并且对 - SII基团的修饰表现敏感。他们现在又发现环孢多肽A的存在能抑制PPI/环啡啉的异构酶活性;而且对肽和蛋白质这两种底物来说,用低于1 μM浓度的环孢多肽A就可以完全抑制异构酶的活动。费谢等估计抑制常数低于10 nM,这正好在环啡啉 - 环孢多肽A离解常数的范围内,正如在直接结合的研究中所测定的一样。情况很可能是这样的:PPI/环啡啉不仅是环孢多肽A的高亲和性结合位点,而且也是该药物的最初生物学效应即抑制PPI酶活性的位点。
果蝇的视觉传导是在什么地方加入到这个行列中的?Charles Zuker及其同事通过影响果蝇视觉传导过程的性状突变来分析视觉传导的机制。他们构建了一个富含在成蝇的视觉系统中优先表达的蛋白质编码基因的基因文库,分离出该基因文库与多线染色体间的杂交克隆以决定它们在细胞遗传学图上的位置。其中有一个λ322克隆它的图谱定位于21D4-E2,是在一个已知的视觉传导基因ninaA(在经典遗传学图上它定位于21D3-E2位置上)的座位之内。ninaA的突变体表型是视觉色素 - 视紫红质水平的大幅度降低,但并没有视蛋白表达的减少。所以突变被认为是影响了视蛋白的翻译后修饰或它的降解。无论按照何种标准来衡量这都是一种令人感兴趣的突变,它还会激励人们去探究ninaA基因产物的本质。扎凯(Zuker)和其同事们目前已弄清了λ322克隆的序列,并推断出ninaA基因产物的顺序。这个蛋白质由237个氨基酸残基所组成,其中心的180个残基几乎与环啡啉/PPI相同;牛的环啡啉/PPI有40%以上的氨基酸残基和果蝇ninaA蛋白相同,剩余残基的30%以上是保守
性替代物。这二者在分类学上的距离是显而易见的,所以这种同一性是激动人心的。
总之,新的研究鉴定出一种令人感兴趣的蛋白质或蛋白质簇。在脊椎动物中,环啡啉很响显是环孢多肽A的主要的高亲和性结合位点,也被认为是它的最初作用位点,这种作用还未能很好地阐明。有迹象表明,环孢多肽A阻断了T辅助细胞的抗原活化(即导致淋巴激活素的产生)过程的早期事件。新的研究工作表明,这种蛋白质与脯酰亚氨基 - 肽酰基顺反异构酶相同,但该酶的生理学功能不明。在昆虫中,一种与修饰视觉色素的特性或稳定性密切相关的蛋白质的存在向我们提出了一整套需要进一步解答的问题,基因和蛋白质序列分析的能力以及顺序资料库的利用在这里把三个似乎是毫不相关的研究工作联系在一起,现在更需要对有关PPI特性,环啡啉在免疫应答中的作用以及ninaA基因产物在视觉传导系统中的作用进行常规研究以弄清它们在功能上的相互联系。
[Nature第337期,1989年]