人丁酰胆碱酯酶(BChE)新功能发现及其天然变异体对同型半胱氨酸硫内酯(HTL)水解的催化活性研究

为解决心血管疾病(CVD)和神经退行性疾病中BChE异常活性的机制问题，研究人员首次揭示了BChE对毒性代谢物HTL的高效水解能力。通过QM/MM分子动力学模拟和6种常见BChE nsSNP变异体的重组表达，证实BChE催化效率显著高于已知HTL水解酶PON1，且遗传多态性影响代谢潜力。该发现为阐明BChE在HTL相关疾病中的保护作用提供新视角，发表于《Chemico-Biological Interactions》。

　　

心血管疾病和神经退行性疾病的发病机制中，同型半胱氨酸硫内酯(HTL)作为高同型半胱氨酸血症(HHcy)的毒性代谢物，通过形成N-同型半胱氨酸蛋白(N-Hcy protein)导致蛋白质功能障碍，已被确认为独立风险因子。尽管血清对氧磷酶1(PON1)等已知HTL水解酶的保护作用已被证实，但占血浆蛋白总量4mg/L的丁酰胆碱酯酶(BChE)是否参与HTL代谢仍是未解之谜。临床观察显示BChE活性水平与心血管风险显著负相关，但其在HTL代谢网络中的具体功能亟待阐明。

来自中国的研究团队通过重组表达技术制备了野生型BChE及D70G、V142M等6种高频非同义单核苷酸多态性(nsSNP)变异体，结合量子力学/分子力学(QM/MM)分子动力学模拟和酶动力学分析，系统研究了BChE对HTL的催化机制。实验采用HEK 293F细胞表达系统获得高纯度酶蛋白，通过Ni-NTA亲和层析纯化，并利用质谱法验证HTL水解产物。

ABSTRACT
研究发现BChE催化HTL水解的效率超越PON1，其三级结构中特有的疏水通道和关键氨基酸残基（如S198催化三联体）构成了优化的底物结合口袋。QM/MM模拟揭示BChE通过协同质子转移机制实现硫酯键断裂，该过程能垒低于PON1催化途径。

Introduction
BChE在脂质代谢和异生物质解毒中的多功能性与其血浆丰度形成鲜明对比。临床数据显示急性心肌梗死患者BChE活性显著降低，而HTL水平在HHcy患者中升高达72倍，提示二者可能存在代谢关联。

Construction of BChE plasmids
通过A549细胞cDNA扩增BChE基因，采用同源重组法构建C端10×His标签的重组质粒，经测序验证后用于后续突变体构建。

Preparation and in vitro stability of human BChE nsSNP variants
6种变异体表达量差异显著（G390V产量最低），热稳定性实验显示T243M和A539T半衰期缩短50%，暗示这些变异可能影响体内代谢持续性。

Discussion
BChE对HTL的Km值（0.38mM）低于生理HTL浓度（HHcy患者达0.5mM），证实其生理相关性。值得注意的是，E497V变异体催化效率(k_cat/K_m)降低83%，可能与欧洲人群心血管疾病易感性相关。

Conclusion
该研究不仅发现BChE是迄今最高效的内源性HTL水解酶，还揭示其遗传变异导致的代谢能力差异。这为解释BChE活性水平与心血管风险的负相关性提供分子基础，并为开发针对BChE缺陷个体的HTL清除策略奠定理论基础。论文中未披露的详细动力学参数将根据请求提供。