综述：半胱氨酸蛋白酶及YabG在MEROPS数据库CD家族中的分类研究

这篇综述系统梳理了MEROPS数据库中半胱氨酸蛋白酶（Cysteine proteases）的11个家族（CA-CR）分类特征，重点探讨了难辨梭菌（C. difficile）孢子形成特异性蛋白酶YabG的结构与功能证据，提出其应归类于CD家族（Clan CD）的新观点。文章通过对比催化残基（His-Cys dyad）和底物特异性（Arg P1位点），为蛋白酶分类研究提供了重要理论依据。

　　

ABSTRACT

半胱氨酸蛋白酶作为水解酶，其催化机制依赖于活性位点半胱氨酸硫醇组成的催化二元体或三元体。最新研究揭示了难辨梭菌孢子形成特异性蛋白酶YabG的结构特征，其保守的His161和Cys207催化二元体与CD家族成员高度相似，支持其重新归类至该家族。

INTRODUCTION

MEROPS数据库将蛋白酶划分为66个家族（Clan），其中半胱氨酸蛋白酶占11个家族（CA-CR）。这类蛋白酶通过Cys-His-Asn/Asp催化三联体或Cys-His二元体发挥作用，在底物识别中具有严格的特异性。难辨梭菌产生的TcdA/TcdB毒素正是通过这类机制引发宿主细胞病变。

CLAN CD

作为本文重点讨论的家族，CD家族包含8个具有 caspase-1 样结构的蛋白酶家族。其特征包括：

1. 1.

   C11家族（clostripain）特异性切割精氨酸残基

2. 2.

   C14家族（caspase）严格识别天冬氨酸

3. 3.

   C80家族（RTX毒素）通过InsP₆激活自剪切

   值得注意的是，难辨梭菌毒素TcdA/TcdB的自动加工域（APD）正是该家族成员，其Zn²⁺依赖的His-Cys催化机制对毒素激活至关重要。

YabG: 亟待分类的孢子蛋白酶

YabG在芽孢形成菌中高度保守，其功能特征强烈支持归入CD家族：

• 催化机制：与CD家族相同的His-Cys二元体（B. subtilis中为His172/Cys218，C. difficile中为His161/Cys207）

• 底物特异性：优先识别精氨酸P1位点

• 生物学功能：在难辨梭菌中加工孢子萌发蛋白CspBA和preproSleC，并调控cotA和cdeM的转录

CONCLUDING REMARKS

随着AlphaFold等结构预测技术的发展，蛋白酶分类体系将持续优化。基于YabG与CD家族成员在催化机制和功能上的高度相似性，将其纳入该家族将完善MEROPS数据库的分类逻辑。这一归类不仅具有理论意义，更为开发针对难辨梭菌孢子的新型抗菌策略提供了分子靶点。