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在人细胞内质网中,蛋白质二硫键异构酶PDI和巯基氧化酶Ero1α组成了最主要的氧化折叠通路:Ero1α利用O2氧化PDI,氧化态PDI进而氧化底物。Ero1α的氧化酶活力受其本身调控二硫键调节:当调控二硫键被还原,Ero1α发挥活力;当调控二硫键形成,Ero1α丧失活力。结果表明还原态PDI可以“打开”Ero1α的调控二硫键使其激活;而氧化态PDI可以“关上”Ero1α的调控二硫键使其失活。Ero1α的二硫键C85-C391不能被PDI还原,并不是之前研究者推测的调控二硫键之一。PDI在细胞中调控Ero1α的反应很快,保证了Ero1α迅速响应还原应激;而当内质网氧化还原平衡恢复后,Ero1α又能及时失活以防止内质网过氧化。 PDI的两个活性中心都可以调控Ero1α,而不依赖于PDI的主要底物结合位点。一些具有CGHC活性中心的PDI家族蛋白成员(PDIp,P5,ERp46,ERp57和ERp72)也能够以类似的模式调控Ero1α。Ero1α被激活后只能特异性氧化PDI而不能有效氧化其他PDI家族蛋白,其识别元件是PDI分子独特的底物结合结构域。Ero1α被PDI调控的模式与Ero1α氧化PDI的模式是不同的。Ero1α的调控二硫键通过PDI家族成员感知内质网的氧化还原环境而调节Ero1α自身的活力,从而避免无用循环导致内质网中谷胱甘肽的过度氧化和氧化应激,起到维持内质网氧化还原稳态的“变阻器”的作用。 Ero1α氧化PDI时,二者的结合需要活性中心以外的未知位点参与。我们通过体外生化实验鉴定到Ero1α外部活性中心所在loop区上的一个疏水性氨基酸残基Val101对于Ero1α结合PDI以及氧化PDI非常重要。 Ero1α每生成一条二硫键,会产生一分子副产物过氧化氢(H2O2)。谷胱甘肽过氧化物酶7(GPx7)定位于内质网中,能够利用H2O2氧化PDI。通过体外实验证明:Cys57作为peroxidatic cysteine被H2O2氧化成次磺酸形式;Cys86能与次磺酸形式的Cys57生成分子内二硫键,但是一个非经典resolving cysteine;次磺酸形式和二硫键形式的GPx7都能够有效氧化PDI。体外及细胞实验均表明GPx7能够直接利用Ero1α产生的H2O2氧化PDI,从而加速蛋白质氧化折叠进程;Ero1α偏好氧化PDI的a结构域活性中心,而GPx7更易氧化PDI的a结构域活性中心。Ero1α和GPx7先后与PDI反应,而非同时与PDI相互作用。Ero1α/GPx7/PDI三元系统能利用一分子O2产生两条二硫键和两个H2O,在不产生H2O2的情况下加速蛋白氧化折叠,使得该过程更加高效安全。