酶的失活与降解

酶的失活与降解是细胞终止酶活性的过程，其方式包括酶功能状态的丧失或其物理性破坏。与合成作用共同作用，受调控的降解作用决定了每种酶的稳态量，并在可逆抑制之外提供了一个更慢但决定性的控制层面。

Definition

酶失活是指酶通过变性、共价修饰或损伤而丧失其催化功能；酶降解是指酶蛋白受调控的蛋白水解破坏，从而降低其细胞浓度。

Scope

本条目涵盖通过变性和共价修饰导致的活性丧失，以及细胞内蛋白水解系统（主要是泛素-蛋白酶体途径）对酶的调控性周转。这是一份生化参考资料，而非临床指导。

Core questions

• 活性丧失（失活）与物理破坏（降解）有何区别？
• 细胞如何选择性地标记特定酶进行降解？
• 受调控的周转如何设定稳态时酶的现有量？

Key concepts

• 失活与降解
• 变性和共价损伤
• 泛素标记
• 26S蛋白酶体
• 酶半衰期和周转
• 稳态酶浓度

Key theories

选择性降解的泛素-蛋白酶体系统

注定被破坏的蛋白质通过激活酶、结合酶和连接酶的级联反应被共价标记上泛素链，然后被26S蛋白酶体识别并降解；这提供了对细胞酶水平的选择性、受调控的控制。

Mechanisms

酶可以在不被破坏的情况下丧失活性，例如通过变性、氧化或活性位点的共价修饰，后者与不可逆抑制（Kitz & Wilson, 1962）有所重叠。与此不同的是，调控性降解会去除酶蛋白本身：在真核生物中，主要途径是泛素-蛋白酶体系统，其中E1激活酶、E2结合酶和E3连接酶的级联反应将泛素链连接到靶标上，标记其被26S蛋白酶体识别和水解（Hershko & Ciechanover, 1998; Glickman & Ciechanover, 2002）。由于酶的稳态水平反映了合成与降解的平衡，控制其半衰期是调节数分钟至数小时内活性的有力手段（Cornish-Bowden, 2012）。

Clinical relevance

受调控的蛋白质降解控制着许多酶和调节蛋白的丰度，泛素-蛋白酶体途径是已建立和新兴治疗策略的靶点；了解周转过程有助于阐明为什么酶的量而不仅仅是活性可以是控制点（Glickman & Ciechanover, 2002）。本条目描述生物学知识以供参考和教育，不提供治疗建议。

History

虽然通过变性和共价损伤导致的酶活性丧失早已被认识，但受调控的选择性蛋白质降解的分子基础是在20世纪后期通过泛素系统研究而出现的，Hershko和Ciechanover在1998年（Hershko & Ciechanover, 1998）以及Glickman和Ciechanover在2002年（Glickman & Ciechanover, 2002）对此进行了全面综述。这确立了降解是一种有意的调节过程，而不仅仅是简单的清除。

Key figures

• Avram Hershko
• Aaron Ciechanover
• Michael H. Glickman
• Irwin B. Wilson

Seminal works

• hershko-ciechanover-1998
• glickman-ciechanover-2002

Frequently asked questions

酶失活和酶降解有什么区别？

失活是催化功能的丧失，而蛋白质可能仍然存在（例如通过变性或共价修饰）；降解是酶蛋白的实际分解，这会减少细胞中酶的含量。

细胞如何选择要降解的酶？

靶蛋白通过特异性连接酶被选择性地标记上泛素链，这种标记被26S蛋白酶体识别，然后降解被标记的蛋白质。