Worthington：碳酸酐酶Carbonic Anhydrase的分子特性與生理作用

碳酸酐酶（CA）催化CO2/H2CO3的可逆水合和脫水反應。CA在自然界中廣泛存在，存在于動物、植物和某些細菌中。在哺乳動物中已經鑒定并表征了16種同工酶。由于紅細胞CA相對容易獲得用于實驗目的，因此它是研究最廣泛的。

特異性：

血液中CO2的運輸和排泄在很大程度上依賴于紅細胞內CA對CO2反應的快速催化（Tufts等人2003年）。牛CA可逆地水合烷基丙酮酸酯，并對多種底物表現出水合酶活性（Pocker等人1974年，Wells等人1975年）。

組成：

迄今為止在哺乳動物中已描述了十六種CA同工酶。紅細胞CA，CA-I和CA-II最為知名。CA-I、CA-II、CA-III、CA-VII和CA-XIII是細胞質型的。CA-IV、CA-IX、CA-XII、CA-XIV和CA-XV是膜結合型的。CA-VI分泌在唾液中。CA-VA和CA-VB是線粒體的。還有三種無催化活性的形式，稱為CA相關蛋白（CARPs）：CARP-VIII、CARP-X和CARP-XI（Coban等人2009年）。

鋅金屬總是與組氨酸93、95和118（成熟鏈編號）結合。一個氫鍵網絡，與鋅結合的水分子和這些組氨酸直接或間接相連，包括28-Ser、91-Glu、105-Glu、106-His、116-His、193-Tyr、198-Thr、208-Trp和223-Asn。這些殘基被發現是高度保守的（Lindskog1982年，Lindskog等人1984年）。牛和人的CA I和II包含一個獨特的C末端結結構，已被證明對酶活性和機械特性很重要（Alam等人2002年）。

分子特征：

紅細胞中的每種同工酶（CA-I和CA-II）由一個由259或260個氨基酸殘基組成的單鏈肽組成。低活性形式（CA-I）包含260個殘基，而高活性形式（CA-II）包含259個殘基。給定物種中紅細胞的高活性和低活性形式通常顯示出超過50%的序列同一性；例如，馬CA-I和CA-II形式僅顯示出55%的同一性（Wendorff等人1985年）。相比之下，不同物種中相同形式的同工酶顯示出更大的同源性；人的CA-II和牛CA-II顯示出77%的序列同源性（Tashian等人1980年，Engberg等人1985年，Alam等人2003年）。這些同工酶由不同的基因編碼，但由于在活性中心的大量同源性，它們似乎有共同的進化歷史。泛素，一個76個殘基的蛋白質，具有一些CA的酶特性，與CA有獨特的序列同源性（Deutsch1987年）。

碳酸酐酶的特性：

CATH分類

類別：Alpha Beta

拓撲：碳酸酐酶II

分子量：

29.0 kDa（理論）

30 kDa（Lindskog等人1971年）

最佳pH值：7.0-7.5（Demir等人2000年，Tasgin等人2009年）

等電點：6.40（理論）

艾美捷Worthington 碳酸酐酶（9001-03-0）的應用：

血液中CO2的測定

酸度測試試劑中CO2的消除

羧基轉移

還原反應

消光系數：

50,070 cm-1M-1（理論）

E1%, 280 = 19.0（Nyman和Lindskog1964年）

活性位點殘基

組氨酸（H63）

天冬氨酸（N66）

賴氨酸（K126）

激活劑：

HPO42-（Rowlett等人1991年）

SO32-（Rowlett等人1991年）

抑制劑：

單價陰離子（Lindskog等人1971年，Ward和Cull1972年）

磺酸鹽和磺胺類（Pocker和Watamori1973年，Binford等人1974年）

咪唑（Edsall1968年）

文獻參考：

Andersson, B. , Nyman, P. and Strid, L.

Amino Acid Sequence of Human Erythrocyte Carbonic Anhydrase B , Biochem Biophys Res Commun 48 , 670 , 1972

Appleton, D. and Sarkar, B.

The Activity-Related Ionization in Carbonic Anhydrase , Proc Natl Acad Sci U S A 71 , 1686 , 1974

Behravan, G. , Jonsson, B. and Lindskog, S.

Fine Tuning of the Catalytic Properties of Carbonic Anhydrase - Studies of a Thr200 --> His Variant of Human Isoenzyme II , Eur J Biochem 190 , 351 , 1990

Behravan, G. , Jonsson, B. and Lindskog, S.

Fine Tuning of the Catalytic properties of Human Carbonic Anhydrase-II-Effects of Varying Active-Site Residue-200 , Eur J Biochem 195 , 393 , 1991

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