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本文系统综述脯氨酸内肽酶(PREP)的配体研究进展,聚焦其构效关系(SAR)、特异性识别机制及对蛋白质 - 蛋白质相互作用(PPIs)的调控作用,分析现有荧光底物局限性,展望抑制剂开发障碍与方向,为精准探针和药物设计提供参考。
脯氨酸内肽酶(PREP)作为丝氨酸蛋白酶家族(S9 peptidase family)的重要成员,在哺乳动物多种组织和细胞中广泛分布,尤其在大脑皮层、纹状体、下丘脑、海马和杏仁核等区域表达显著。其兼具内肽酶活性与调节蛋白质 - 蛋白质相互作用(PPIs)的双重功能,在生理与病理过程中扮演关键角色。
从酶学功能来看,PREP 作为 Ⅰ 相代谢关键酶,参与多种生物活性肽的代谢。研究表明,其在体外可选择性降解麦醇溶蛋白肽,为乳糜泻的治疗提供潜在策略;在代谢功能障碍相关脂肪肝疾病发展中,能与基质金属蛋白酶(MMP8/9)协同水解胶原蛋白降解产物,生成脯氨酰 - 甘氨酰 - 脯氨酸(PGP),其乙酰化产物 Ac-PGP 可作为中性粒细胞趋化因子和激活剂,推动炎症性疾病进展。
在蛋白质 - 蛋白质相互作用方面,PREP 通过 PPIs 加速 α- 突触核蛋白(α-Syn)和 Tau 蛋白的聚集过程,其与蛋白磷酸酶 2A(PP2A)形成的复合物会降低 PP2A 酶活性,导致自噬减少和活性氧(ROS)生成增加,形成恶性循环,加剧帕金森病、阿尔茨海默病(AD)等神经退行性疾病的发生发展。
PREP 抑制剂作为其重要配体,可分为三类:第一类同时抑制酶活性并通过结合 PREP 调节 PPIs,如 KYP-2047,既能降低 PREP 活性,又可减少 α-Syn 聚集并增加自噬;第二类仅抑制酶活性,如 S17092;第三类仅调节 PPIs,如弱抑制剂 HUP-46,其对 PPIs 的调节作用在某些方面甚至强于 KYP-2047,但目前 PREP 抑制剂调节 PPIs 的机制尚不清楚。
现有评估 PREP 活性的主要方法是使用外源性光学底物检测,然而这些底物常受限于检测波长,且部分同时作为其他丝氨酸肽酶的底物,影响复杂生物体系中 PREP 活性检测的准确性与灵敏度,易产生假阳性或假阴性结果,制约了对 PREP 蛋白生理功能的深入了解。此外,关于疾病状态下某些组织中 PREP 肽酶活性水平存在争议,如 AD 患者脑组织中 PREP 活性水平有降低和升高两种相反的研究报道,因此开发 PREP 特异性底物对进一步探究其生理功能及与相关疾病发生发展的关系具有重要意义。
尽管研究表明 PREP 抑制剂可影响 α-Syn 的聚集和自噬,是治疗神经退行性疾病的潜在药物,但目前尚未转化为商用药物。本综述基于 PREP 的结构和分布特点,总结 PREP 配体的构效关系、相关识别机制及其对 PPIs 的影响,为开发新一代高效精准的探针底物和抑制剂提供依据,同时强调 PREP 配体研究面临的障碍及未来展望。