钙蛋白酶系统与猪肉嫩度
肉的宰后变化
一、肉的宰后变化现象及原因。
肉的宰后变化包括尸僵、成熟、腐败。
（1）尸僵：屠宰后的肉尸经过一定时间，肉的伸展性逐渐消失，由弛缓变为紧张，无光泽，关节不活动，呈现僵硬状态。
死后僵直的机制：动物死亡后，呼吸停止了，供给肌肉的氧气也就中断了，此时其糖原不再像有氧存在时最终氧化成CO2和H2O，而是在缺氧情况下经糖酵解作用产生乳酸。
在正常有氧条件下，每个葡萄糖单位可氧化生成39个分子A TP，而经过糖酵解只能生成3分子A TP，A TP的供应受阻。
然而体内A TP的消耗，由于肌浆中ATP酶的作用却在继续进行，因此动物死后，ATP的含量迅速下降。
ATP的减少及pH的下降，使肌质网功能失常，发生崩解，肌质网失去钙泵的作用，内部保存的钙离子被放出，致使Ca2+浓度增高，促使粗丝中的肌球蛋白ATP 酶活化，更加快了A TP的减少，结果肌动蛋白和肌球蛋白结合形成肌动球蛋白，引起肌肉收缩表现出肉尸僵硬。
（2）成熟：尸僵持续一定时间后，开始缓解，硬度降低，保水性恢复，变得柔嫩多汁，具有良好风味，适于加工食用的过程。
成熟包括解僵和嫩化。
肉成熟的条件及机制：关于解僵的实质，至今尚未充分判明，主要有以下几方面论述：a、肌原纤维小片化刚宰后的肌原纤维与活体肌肉一样，是由数十到数百个肌节延长轴方向构成的纤维，动物死后由于僵直收缩产生张力，同时由于基质网功能破坏，大量Ca2+从网内释放，高浓度的Ca2+长时间作用于Z线，使Z线蛋白变性而脆弱，给予物理力的冲击和牵引即发生断裂。
b、死后肌肉中肌动蛋白和肌球蛋白纤维之间结合变弱。
研究显示随保藏时间延长，肌原纤维的分解量逐渐增加，家兔肌肉10℃条件下保藏2d肌原纤维分解5%；到6d分解近50%。
c、肌肉中结构弹性网状蛋白的变化结构弹性网状蛋白是肌原纤维中除去粗丝、细丝及Z线等蛋白质后，不溶性的并具有较高弹性的蛋白质，贯穿于肌原纤维的整个长度，连续地构成网状结构。
肉类在成熟软化时结构弹性蛋白质的消失，导致肌肉弹性的消失。
影响肉类嫩度的因素及其嫩化方法
影响肉类嫩度的因素及其嫩化方法肉的食用质量指标有很多，主要包括滋味、质地、多汁性和气味等，其中代表质地品质的嫩度较为重要。
肉品嫩度是肉类主要的食用品质之一，是消费者评判肉质优劣最常用的指标及影响消费的重要因素，它的定义为“肉入口咀嚼时组织状态所感觉的印象”，它包括三方面的感觉，第一是肉入口开始咀嚼时是否容易咬开，第二是是否容易被嚼碎，第三是咀嚼后留在口中的残渣量。
一、影响肉类嫩度的因素1、宰前因素对肌肉嫩度的影响1）种类、品种、性别有研究得出对肉质嫩度的影响其中30%是由遗传因素影响的，种类不同，肉的化学成分相差也很大。
一般来说，畜禽体格越大其肌纤维越粗大、肉也就越老，在其他条件都一致的情况下，一般公畜的肌肉较粗糙，肉越老。
2）年龄一般来说，幼龄畜禽的肉比老龄畜禽的肉嫩，而前者的结缔组织的含量却较后者高。
其原因在于幼龄畜禽肌肉的胶原蛋白的交联程度低，易于加热溶解，而成年动物的胶原蛋白的交联程度高、不易受热、酸和碱等的影响。
3）肌肉部位肌肉部位的不同肉的嫩度剪切力值也不一样。
同一年龄组不同部位肌肉肌纤维含量、结缔组织的含量也不相同，所以肉质嫩度也就不尽相同。
宰后僵直肌肉的肌节长度与肉的嫩度呈正相关，这是肌肉部位不同嫩度也不同的原因。
2、宰后因素对肌肉嫩度的影响1）温度肌肉收缩程度与温度有很大的关系，一般来说，在15℃以上，与温度呈正相关，温度越高，肌肉收缩越剧烈，在15℃以下，肌肉的收缩程度与温度呈负相关，也就是说，温度越低，收缩程度越大，所谓的冷收缩就是在低温条件下形成的，经测定在2℃条件下肌肉的收缩程度与40℃一样大。
2）成熟肉在僵直后即进入成熟阶段，这并不是通常烹调加热致熟，而是肉在冰点以上温度自然发生的一系列生化反应，导致肉变得柔嫩和具有风味的过程。
3）烹调加热在烹调加热过程中，随着温度升高，蛋白发生变性，变性蛋白的特性决定了肉的质地。
二、猪肉嫩化的方法决定肉嫩度的重要因素主要是三类蛋白质，即肌纤维细胞中的肌动蛋自、肌球蛋白；肌浆中的肌浆蛋白、肌浆硬蛋白；结缔组织中的胶原蛋白、弹性蛋白及肉状蛋白。
肌纤维类型及其转化对畜禽肉品质的影响
肌纤维类型及其转化对畜禽肉品质的影响刘培峰;冯佳炜;段晓雪;牟韶阳;徐良梅【摘要】Muscle fiber plays an important role in growth and meat quality in livestock and poultry as the primary part of muscle.The growth and development of the muscle fibers is directly affected by different species,diet nutrition and aninmal’s age.In this review,the influence of muscle fiber on meat quality and muscle types were summarized firstly. Then,the research in molecular mechanism of muscle fiber in meat quality was presented.In general,this rewiew could be helpful for further researching on molecular mechainsms of the formation of muscle fibers in the future.%肌纤维是构成肌肉的基本单位，肌纤维的类型及组成决定着畜禽的生长发育和肉品质。
畜禽在生长发育过程中肌纤维类型受品种、营养、日龄等因素的影响并发生转化，本文就肌纤维的类型及其转化对肉品质的影响，以及肌纤维相关基因对肉品质的影响进行了综述，为进一步深入研究肌纤维形成的分子机制提供参考。
【期刊名称】《中国饲料》【年(卷),期】2015(000)016【总页数】4页(P16-19)【关键词】肌纤维;肉品质;分子机制;肌纤维类型【作者】刘培峰;冯佳炜;段晓雪;牟韶阳;徐良梅【作者单位】东北农业大学动物科学技术学院，黑龙江哈尔滨 150030;东北农业大学动物科学技术学院，黑龙江哈尔滨150030;东北农业大学动物科学技术学院，黑龙江哈尔滨 150030;东北农业大学动物科学技术学院，黑龙江哈尔滨 150030;东北农业大学动物科学技术学院，黑龙江哈尔滨 150030【正文语种】中文【中图分类】S811肌纤维是肌肉的基本单位，其类型与肉品质（嫩度、风味、肌内脂肪）性状密切相关（Li等，2013）。
钙蛋白酶系统与肉嫩度调控的研究进展
而起 活化 作 用 ， 进钙 蛋 白酶 活 性 的发 挥 。 目前 促
发 现 的 钙 蛋 白 酶 激 活 蛋 白 有 ＵＫＩ ４和 ＡＣ Ｐ（酰 １ Ｂ 基 辅 酶 Ａ 结 合 蛋 白 ） 种 ， 者 是 ｃｌａ 两 前 ａｐ ｉ ｎ的 激 活 因 子 ， 者 是 ｍ—ａｐ ｉ 激 活 因 子 。 ＵＫ１ ４分 子 后 ｃｌａｎ的 １ 量 为 ３ Ｄ 的 二 聚 体 ， Ｂ ０ｋ ＡＣ Ｐ分 子 量 约 为 ２ Ｄ的 二 ０ｋ
现为钙 非依 赖性 的骨骼 肌 特异性 钙 蛋 白酶 。
１ １ 钙 蛋 白酶 ． 钙 蛋 白 酶 是 细 胞 内 钙 依 赖 性 巾 性 半 胱 氨 酸 内 肽 酶 ， 要 存 在 于 肌 纤 维 Ｚ盘 附 近 和 肌 主 质 网 膜 上 。 根 据 钙 蛋 白 酶 表 现 半 最 高 活 性 所 需 的 Ｃ 。 度 的 不 同 ， 以 将 其 分 为 钙 蛋 白 酶 Ｉ（ ｃｌ ａ 浓 可 ａ ｐ ｉ） 钙 蛋 白酶 Ⅱ（ ａｐ ｉ） ， 者 都 由 ２个 亚 ａｎ 和 ｍ ｃｌａ 两 ｎ 基 组 成 ， 中 ３ Ｄ 小 亚 基 在 两 种 钙 蛋 白 酶 中 是 相 其 ０ｋ 同 的 ，由 ＤＶ 和 ＤⅥ 两 个 结 构 域 组 成 ， 结 构 域 之 两 间 由一段 富含脯 氨 酸 的 序 列 连接 ， 同一 基 因的产 为 物 ，而 ８ Ｄ 大 亚 基 是 由 ４个 结 构 域 组 成 ， 不 同 ０ｋ 是 基 因 的 产 物 一 大 亚 基 的 Ｄ ｌ在 ｃｌａ 。 ａｐ ｉ ｎ活 化 前 或 活 化 过 程 中 自体 水 解 发 生 自溶 ， 酶 原 活 化 时 被 是 加工 的区域 ； ＤⅡ是 表 现 水 解 活 性 的 关 键 部 位 ； ＤⅢ 起 活性 调节作 用 ； ＤⅣ是 钙 离 子 的 结 合 部 位 。 一 在 宰 后 肉 类 成 熟 过 程 中 ， ｃｌａｎ通 过 降 解 ａ ａｐ ｉ 一 肌 动 素 、 — ｉ 蛋 白 ， ｍ ｃｌａｎ通 过 降 解 肌 间 线 Ｚ ｎｎ 而 ａｐ ｉ 蛋 白 、 结 蛋 白 、 肌 动 蛋 白 、 钙 蛋 白 Ｔ 和 Ｉ 原 肌 联 半 肌 、 球 蛋 白 、 蛋 白 、 蛋 白 来 弱 化 肌 纤 维 结 构 来 提 高 Ｃ Ｍ
钙蛋白酶系统研究进展_梅承君
钙蛋白酶系统研究进展梅承君1,庞辉2,康相涛1*,孙桂荣1(1.河南农业大学,河南郑州450000;2.河南省公安厅,河南郑州450000)摘要阐述了钙蛋白酶系统的分类、结构,并且综述钙蛋白酶系统的一般生物学功能及影响因素。
关键词钙蛋白酶;钙蛋白酶抑制蛋白;钙蛋白酶激活蛋白;嫩度中图分类号Q55文献标识码A文章编号0517-6611(2006)22-5774-03Research Adva nce in C alpain SystemMEI C heng-jun et al(Hen an Agricul tu ral University,Zhen gzh ou,Henan450000)Abstract This paper revie wed th e classi ficati on and structu re of cal pain sys tem,the general biological function and its affecting factors. Key w ords C alp ain;Cal pas tatin;Calpain activator;Tenderness钙蛋白酶是1964年由Guroff首次发现,1972年Bush等首先在骨骼肌中确认,1976年Da yton等对其进行纯化。
钙蛋白酶被鉴定、纯化后,其名称有钙活化中性蛋白酶(Calcium a ctiva te d ne utra l prote ase,Calcium ac tiva ted ne utral SH prote ase, c alpain)简写为CANP(EC,3,4,22,17)、钙激活酶(Ca2+-a ctiva t-ed enzy me)、钙激活中性蛋白酶(Calcium a ctiv ate d ne utral pro-te ase)等。
1983年Go ll等提出钙蛋白酶在骨骼肌肌丝蛋白降解过程中起关键作用[1]。
肉类嫩化原理及方法
肉类嫩化原理及方法肉的嫩度是肉类最重要的感官品质之一，它在很大程度上决定了消费者对肉类食品的消费。
因此，国内外学者在最近的二三十年里一直致力于肉类嫩化的技术，并已取得大量成果。
影响肉类嫩度的因素有很多，其中主要包括宰前因素（品种，年龄，性别，年龄生产用途，是否经肥育）和宰后因素（成熟情况，是否添加外源蛋白酶，电刺激等）。
常见的肉类嫩化方法包括以下几种：一、物理嫩化法1. 低温吊挂自动排酸法肌纤维的肌小节连结状态对嫩度有影响,肌节越长或断裂,则肉就越嫩。
拉伸嫩化即将屠宰后胴体吊挂,借本身重力作用,根据不同的吊挂方式使相应部分肌肉肌节拉长,使肉嫩化,传统为后腿吊挂。
试验表明骨盆吊挂效果较好,但肉体悬挂需在冷藏情况下应用,并且损失大、损耗多,还易受嗜冷微生物的侵扰。
加之,冷库费用高,带来一定经济损失。
2. 电刺激嫩化法电刺激是采用探针或电极,利用电流对放血完全的胴体进行刺激的一种方法。
利用电刺激提高嫩度最早始于1949年，美国本杰明•富兰克林发现电击昏的火鸡“异常的嫩”。
这主要是因为电刺激加速了胴体的糖酵解反应,使动物胴体在较高温度下获得较低的ｐH值。
有效减少了能诱发冷收缩产生ｐH值/温度出现的几率。
应用时,有人建议电刺激与快速冷却相接合,使肌肉产生过强或过弱的收缩,提高嫩度。
而在电压上各国研究差异较大,美国采用3000～6000Ｖ,日本采用35～50Ｖ,瑞典采用5～500Ｖ。
目前倾向于采用低电压进行电刺激。
由于电刺激这一技术本身具有一定的难度及危险性,在我国工厂中未能推广。
3. 机械嫩化法利用机械力的作用使肉嫩化,根据作用方式不同可分为滚揉嫩化法, 绞碎嫩化法,再成型嫩化法。
滚揉嫩化法分为按摩(messaging)与滚打(tumbling)破坏肌纤维,提高嫩度,滚打赋予肌肉块冲击力,利用滚筒旋转,使肉块由筒的上方落至下方,或利用轴上装有叶片打击肉块,此方法在欧洲肉品加工业中普遍采用处理较坚实的肉类,许多滚筒装备有真空系统,减低空气导入及增加腌渍液的扩散,按摩是一种比较温和的作用,以摩擦力抽出牛肉块中盐溶蛋白质,它是将肉块置于槽中利用旋转混合单元强迫肌肉块互相磨擦及与桶壁互相磨擦。
肉类嫩化原理及方法
肉类嫩化原理及方法肉的嫩度是肉类最重要的感官品质之一，它在很大程度上决定了消费者对肉类食品的消费。
因此，国内外学者在最近的二三十年里一直致力于肉类嫩化的技术，并已取得大量成果。
影响肉类嫩度的因素有很多，其中主要包括宰前因素（品种，年龄，性别，年龄生产用途，是否经肥育）和宰后因素（成熟情况，是否添加外源蛋白酶，电刺激等）。
常见的肉类嫩化方法包括以下几种：一、物理嫩化法1. 低温吊挂自动排酸法肌纤维的肌小节连结状态对嫩度有影响,肌节越长或断裂,则肉就越嫩。
拉伸嫩化即将屠宰后胴体吊挂,借本身重力作用,根据不同的吊挂方式使相应部分肌肉肌节拉长,使肉嫩化,传统为后腿吊挂。
试验表明骨盆吊挂效果较好,但肉体悬挂需在冷藏情况下应用,并且损失大、损耗多,还易受嗜冷微生物的侵扰。
加之,冷库费用高,带来一定经济损失。
2. 电刺激嫩化法电刺激是采用探针或电极,利用电流对放血完全的胴体进行刺激的一种方法。
利用电刺激提高嫩度最早始于1949年，美国本杰明•富兰克林发现电击昏的火鸡“异常的嫩”。
这主要是因为电刺激加速了胴体的糖酵解反应,使动物胴体在较高温度下获得较低的ｐH值。
有效减少了能诱发冷收缩产生ｐH值/温度出现的几率。
应用时,有人建议电刺激与快速冷却相接合,使肌肉产生过强或过弱的收缩,提高嫩度。
而在电压上各国研究差异较大,美国采用3000～6000Ｖ,日本采用35～50Ｖ,瑞典采用5～500Ｖ。
目前倾向于采用低电压进行电刺激。
由于电刺激这一技术本身具有一定的难度及危险性,在我国工厂中未能推广。
3. 机械嫩化法利用机械力的作用使肉嫩化,根据作用方式不同可分为滚揉嫩化法, 绞碎嫩化法,再成型嫩化法。
滚揉嫩化法分为按摩(messaging)与滚打(tumbling)破坏肌纤维,提高嫩度,滚打赋予肌肉块冲击力,利用滚筒旋转,使肉块由筒的上方落至下方,或利用轴上装有叶片打击肉块,此方法在欧洲肉品加工业中普遍采用处理较坚实的肉类,许多滚筒装备有真空系统,减低空气导入及增加腌渍液的扩散,按摩是一种比较温和的作用,以摩擦力抽出牛肉块中盐溶蛋白质,它是将肉块置于槽中利用旋转混合单元强迫肌肉块互相磨擦及与桶壁互相磨擦。
影响猪肉嫩度的遗传因素
!" %&定位于猪 4 号染色体 ;:I<。 "7GD\等进一步将其定位于 4]412N
并发现了 : 个 >*$N$J!> 多态性位点 ;:O<。 !" %& 已被认为是 413 ，
糖含量 少 中等 多
牛肉嫩度的候选基因 ;:R<。
3
肌内脂肪
肌内脂肪含量与猪肉总体食用品质有关。 &5J和肉质呈正
钙调磷酸酶（ 与骨骼肌纤维特化调控有关， 可 E60EFG@H7FG ） 使 *4*24 肌细胞 " 型纤维 基 因 上 调 ， 并 通 过 剂 量 依 赖 性 方 式 将 ! 型肌纤维转变 为 " 型 肌 纤 维 ;2I<。 5"J （ 肌细胞增强因子） 如 5A/L ） 协同激活肌发生； 家 族 与 肌 发 生 相 关 的 K+!+ 蛋 白 （ 信号阻止 5"J4 和组蛋白去乙酰基转移 钙调蛋白激酶（ *65M） 酶 （ +L=）形成 5"J4N+=L 复合 体 而 刺 激 肌 发 生
;2O<
相关， 影响肉的嫩度、 风 味 和 多 汁 性 ;:S<。 +H^^N!/G@7[6G 等 对 某 些肉质性状间的相关研究表明，大理石花纹与嫩度和风味的 和 9149 （ ， 但与多汁性相关 相 分 别 为 9142 （ #_919992 ） #_919992 ） 较小且不显著（ 。 但 不 同 学 者 对 &5J 和 嫩 度 间 的 9194 ， #_91IX ） 提高 关系存在争议。 .6G !66ET 等认为嫩度与遗传背景有关，
L?32,66,?- 等 利 用 四 种 人 !"#$ 5MNO 混 合 片 段 扫 描 猪 基 因 组
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钙蛋白酶系统与猪肉嫩度的相关性研究*高彦张勇* * 陈昆郑兰宇( 辽宁省沈阳农业大学畜牧兽医学院, 沈阳110161)摘要概述了钙蛋白酶系统结构、功能及其对肉品嫩度的影响。
关键词钙蛋白酶系统; 嫩度; 结构随着人们生活水平的提高, 消费者对于猪肉品质要求越来越高。
然而, 因为多年来的遗传育种重点一直在提高生长速度、降低饲料报酬等方面, 使得猪肉品质逐渐变劣。
因此, 改善肉质性状的工作已变得刻不容缓。
1999 年, 美国国家猪肉生产委员会认定肉色、pH 值、系水力、肌内脂肪和适口性( 嫩度、风味、多汁性) 等为有重要经济价值的肉质性状[ 1] 。
其中, 嫩度即宰后肉的嫩化已经受到人们的普遍关注。
嫩化是指尸僵发生后一定时间内, 肌纤维碎裂, 肌肉重新变软, 嫩度增加的过程。
肌节的长度、结缔组织的含量、肌肉结构蛋白的水解敏感性是影响肌肉嫩度的主要因素[ 2] 。
经研究发现, 在肌肉组织中钙蛋白酶系统控制着肌纤维蛋白的降解, 是肌肉蛋白质降解的限速步骤。
因此, 钙蛋白酶系统在肉的嫩化中起着重要作用[ 3] 。
1 钙蛋白酶系统简介钙蛋白酶系统位于肌纤维Z 盘附近和肌质网膜上, 主要是由钙蛋白酶( calpain, m calpain) 、钙蛋白酶抑制蛋白( calpastat in, CAST ) 及骨骼肌特异性钙蛋白酶( muscle specif ic calpain , P94) 组成,三者之间构成一个高度可调的依赖于钙离子的蛋白水解酶系统[ 4] , 它们参与机体生长与代谢过程, 还在肌原纤维更新和宰后嫩化中扮演重要角色[ 35] 。
钙收稿日期: 20090527* 国家自然科学基金项目( 30500363) 资助* * 通讯作者高彦, 女, 1982 年生, 硕士研究生, 研究方向: 动物营养与饲料科学。
5 结论试验结果表明, 杀确爽( 1%苦参碱可溶性液剂)用量分别为300 mL/ hm2、375 mL/ hm2、450mL/ hm2 防治草原蝗虫平均防治效果分别为97. 76%、96. 32%、9 7. 03%。
试验结果表明: 对照药品与参试药品各处理间防治效果均无显著差异。
因此由赤峰市中农大生化科技有限责任公司生产的杀确爽( 1% 苦参碱可溶性液剂) 作为一种新型的植物源药品, 具有低毒、环境污染小、对人畜相对安全的特点, 在大面积防治草原蝗虫建议用药量为300mL/ hm2 , 防治效果完全可以达到我省虫害防治的验收标准, 值得推广。
参考文献[ 1] 石岩生, 柴雅莲, 许毅洪. 草地生物灾害防治中存在的问题及对策[ J ] . 草业科学, 2003( 4) : 3739.[ 2] 巩爱岐. 青海省草地鼠虫毒草研究与防治[ M] . 西宁: 青海省人民出版社, 2004.[3] 王进忠. 植物源杀虫剂的研究利用现状及展望[ J] . 北京农业学报, 2000, 15`( 2) : 72.( 责任编辑: 翁丽)66 专论综述养殖与饲料2009 年第7 期蛋白酶是在1964 年由Guro ff 首次分离并将之鉴定出来, 1972 年Bush 等首先在骨骼肌中确认, 1976年Dayt ion 等人纯化了该酶[ 6] 。
该酶是广泛存在于动物体内的一种特异性依赖钙激活的中性半胱氨酸巯基内肽酶[ 7] , 现在已经从果蝇到各种哺乳动物的体内找到了各种相应的蛋白分子, 并且已经测出它们相应的cDNA 序列。
2 钙蛋白酶系统的结构及功能2. 1 钙蛋白酶的结构及功能钙蛋白酶是一个不均一的二聚体蛋白, 广泛存在的钙蛋白酶有两种, 据calpain 表现出最高活性所需的Ca2+ 浓度的不同, 可将其分为钙蛋白酶I ( calpain) 和钙蛋白酶( m calpain) [ 8] , 如图1。
两者都由两个亚基组成, 分子量相近, 只有二者表现半最高活性所需的Ca2+ 浓度不同。
对两种钙蛋白酶进行氨基酸组成及肽图谱分析发现, 它们的小亚基相同, 分子量大约为30 ku, 由两个结构域组成( D 和D ) ; 而大亚基分子质量约80 ku, 是由4 个结构域组成( 从氨基端到羧基端分别编号为结构域D ,D , D , D ) , 大亚基氨基酸序列差异主要表现在大亚基N末端序列长度和调节域结构的不同以及钙结合域的有无, 但它们都含有保守的活性位点, 即钙蛋白酶抑制剂结合域和蛋白水解域。
钙蛋白酶和钙蛋白酶的大亚基60% 的氨基酸残基相同,两种大亚基之间存在一定的免疫交叉反应[ 5] 。
不同来源的钙蛋白酶cDNA 序列四个结构域中的结构域是表现水解活性的关键部位, 它约占大亚基氨基酸残基数的35%左右, 其催化活性中心由105 个Cy s、2 62 个His 和283 个Asn 氨基酸残基组成, 同时由两个部分组成, 中间由活化位点分开, 发挥半胱氨酸酶水解活性所依赖的结构域; 结构域, 位于羧基端, 占氨基酸残基数的20% , 是钙离子结合部位,与其它钙结合蛋白如钙调素蛋白( CaM) 有明显的相似性, 含有四个EF手结构; 结构域I 位于氨基端,占氨基酸残基数的10%, 其中富含甘氨酸60% 左右, 其余多为疏水性氨基酸, 此结构域在钙蛋白酶活化后会发生自溶, 推测可能与对蛋白的水解和钙蛋白酶自身活化的水解过程有关系, 是酶原活化时被加工的区域[ 9] ; 结构域有一个由8 ~ 10 个Asp/Glu( 天门冬氨酸/ 谷氨酸) 组成的酸性环。
Alex a 指出酸性环是钙蛋白酶活化的基础, 也是钙蛋白酶结构完整性的基础, 结构域的酸性环和它的N末端的2 个相邻残基是Ca2+ 结合的关键部位[ 10] 。
小亚基含两个结构域, 分别是结构域V 和结构域, 两结构域之间由一段富含脯氨酸的序列连接[ 11] 。
小亚基含2 个结构域。
图1 Calpain 和m Calpain 的结构示意图2. 2 钙蛋白酶抑制蛋白的结构及功能钙蛋白酶抑制蛋白是细胞内专一性抑制钙蛋白酶活性的蛋白质, 分子质量约为120 ku, 它可以识别钙蛋白酶与钙结合引起的构象变化并与之特异性结合。
比较不同哺乳动物间钙蛋白酶抑制蛋白的保守性较差[ 12] , 钙蛋白酶抑制蛋白含有5 个结构域。
N 端第一个结构域即L 结构域, 其功能还不太清楚, 此结构域在某些细胞的calpastat in 中不存在,如红血球中的calpastat in。
第二到第五个结构域是4 个相似的重复单位[ 13] , 每个重复单位含有3 个保守区, 分别为A、B、C。
保守区B 含有30 个氨基酸,其中, Lhr Ile Pro X T yr Arg 组成的七肽序列十分保守, 它可能是钙蛋白酶抑制蛋白起抑制作用的关键部位, X 代表不同的氨基酸。
保守区A 和C 决定着钙蛋白酶抑制蛋白与钙蛋白酶中的钙调蛋白( CaM) 类似结构域D 和D 的结合, 保守区B 与钙蛋白酶的D 结构域结合, 保守区A 和C 能够形成 螺旋[ 14] 。
当钙蛋白酶被Ca2+ 激活后, 如果附近有钙蛋白酶抑制蛋白存在, 将迅速与之结合而抑制钙蛋白酶活性, 从而保证钙蛋白酶对底物只进行局部特定位点的水解。
钙蛋白酶抑制蛋白是通过抑制钙蛋白酶的自溶作用而发挥作用的, 且这种抑制作用并不受pH 的影响[ 15] 。
Huang 和Delg ado 等( 2001) 发现降解后的钙蛋白抑制蛋白同样具有抑制钙蛋白酶的活性。
钙蛋白酶抑制蛋白抑制钙蛋白酶的大致过程为: 钙蛋白酶抑制蛋白的第到第V 结构域中的A和C 保守区, 与钙蛋白酶的和结构域紧密结合, 然后与B 保守区钙蛋白酶的结构域结合而发挥作用[ 16] 。
养殖与饲料2009 年第7 期专论综述673 钙蛋白酶系统的活性调节3. 1 Ca2+ 对钙蛋白酶的活性调节提高Ca2+ 浓度, 钙蛋白酶的活性会增强。
Ca2+浓度进一步提高将导致构象变化而表现蛋白水解酶活性。
当钙蛋白酶被Ca2+ 激活后, 如果附近有钙蛋白酶抑制蛋白存在, 将迅速与之结合, 而抑制蛋白酶活性, 从而保证钙蛋白酶对底物只进行局部的特定位点的水解。
由于激活钙蛋白酶所需的Ca2+ 浓度大于1 mol/ L, 而胞内的Ca2+ 为0. 2 ~ 0. 8mol/ L, 不足以激活钙蛋白酶。
Calpain 是钙依赖蛋白酶, 只有在Ca2+ 激活的状态下才具有活性, 当Calpain 的大小亚基相结合时, 它不具有活性。
Yoshizaw a ( 2000) 发现Calpain 小亚基( 30 ku) 主要起调节的作用, 大亚基( 80 ku) 起催化调节作用。
在表现水解活性时, 大致发生以下4 个过程的变化: Calpain 大小亚基的分离; 小亚基的自溶; 大亚基自溶;Calpain 构象发生变化而表现蛋白水解酶活性; Calpain 受激活后呈自溶状态, 从而表现活性[ 17] 。
由于Calpain 在自溶后才表现活性, 因此Calpain 可以看成是一个酶原, 若Calpain 活性下降则表明其在水解中所起的作用( Mohammad, 1992) 。
Calpain 受浓度调控, 高Ca2+ 浓度能加速Calpain 的活化。
3. 2 钙蛋白酶抑制蛋白对钙蛋白酶的活性调节钙蛋白酶抑制蛋白是高效、专一的钙蛋白酶活性的抑制剂, 钙蛋白酶抑制蛋白基因通过抑制钙蛋白酶的活性而影响嫩度性状[ 18] 。
并且在大多数组织中, 钙蛋白酶抑制蛋白的浓度可抑制钙蛋白酶的活性。
当钙蛋白酶被Ca2+ 激活后, 如果附近有钙蛋白酶抑制蛋白存在, 将迅速与之结合, 影响其自溶稳定性, 抑制钙蛋白酶的活性, 从而保证钙蛋白酶只进行局部的特定位点的水解。
而自溶是钙蛋白酶表现活性的重要步骤, 由此可见, 钙蛋白酶抑制蛋白是通过抑制钙蛋白酶的自溶而发挥作用的, 且这种抑制作用并不受pH 的影响[ 15] 。
钙蛋白酶抑制蛋白抑制钙蛋白酶的大致过程为: 钙蛋白酶抑制蛋白的第到第结构域中的A 和C 保守区, 与钙蛋白酶的和结构域紧密结合, 然后B 保守区钙蛋白酶的结构域结合而发挥作用[ 16] 。
钙蛋白酶抑制蛋白对钙蛋白酶的抑制作用不是永久的, 是可逆的, 无Ca2+ 存在时自动解除抑制作用。
3. 3 钙蛋白激酶对 Calpain 的活性调节在活体中, 钙蛋白酶如何被激活一直是一个令人困惑的问题。
有研究发现当Calpain act ivato r 存在时, 即使在正常生理状态的Ca2+ 条件下, Calpains 也能发挥它的蛋白酶水解活性。
目前发现的钙蛋白酶激活蛋白有两种, 一种是UK114, 另一种是ACBP酰基辅酶A 结合蛋白, 前者是 Calpain 的激活因子, 后者是m Calpain 的激活因子。