姚慧

摘要：鈣蛋白酶系統(tǒng)在動(dòng)物體內(nèi)的各組織細(xì)胞中普遍表達(dá)，主要由鈣蛋白酶（Calpains，CAPN）、鈣蛋白酶抑制蛋白（Calpastain，CAST） 和骨骼肌特異性鈣蛋白酶（Muscle specific calpain，P94）組成。對(duì)動(dòng)物體屠宰后的肌肉僵嫩程度有著重要作用。對(duì)CAPN和CAST的結(jié)構(gòu)、功能、研究進(jìn)展做了闡述和分析。

關(guān)鍵詞：鈣蛋白酶抑制蛋白（CAST）；鈣蛋白酶（CAPN）；結(jié)構(gòu)；功能

中圖分類(lèi)號(hào)：S858.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1007-273X（2014）02-0081-04

鈣蛋白酶系統(tǒng)在生物體內(nèi)的各組織中廣泛表達(dá)，主要由鈣蛋白酶（Calpains，CAPN）、鈣蛋白酶抑制蛋白（Calpastain，CATS）和骨骼肌特異性鈣蛋白酶（Muscle specific calpain，P94）組成，其參與動(dòng)物肌肉生長(zhǎng)、細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、神經(jīng)發(fā)育等生理活動(dòng)。另有研究表明鈣蛋白酶Ⅰ及鈣蛋白酶抑制蛋白在動(dòng)物屠宰后的肌肉嫩化中發(fā)揮重要作用。目前，CAPN1及CAST已被認(rèn)為是影響動(dòng)物肌肉嫩化過(guò)程的重要候選基因。近年來(lái)，隨著人們生活水平的日益提高，對(duì)肉類(lèi)質(zhì)量的要求越來(lái)越高，其中肉質(zhì)細(xì)嫩就是一個(gè)重要的標(biāo)準(zhǔn)。隨著分子生物學(xué)的不斷發(fā)展，對(duì)于鈣蛋白酶系統(tǒng)的研究已經(jīng)進(jìn)入了分子領(lǐng)域，可以從微觀領(lǐng)域更清晰的了解其的結(jié)構(gòu)，功能以及研究進(jìn)展。

1 鈣蛋白酶（CAPN）

1.1 CAPN同工酶種類(lèi)

目前在動(dòng)物體內(nèi)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了15種鈣蛋白酶同工酶，根據(jù)其在機(jī)體內(nèi)的存在位置可以分為無(wú)組織特異性蛋白酶和組織特異性蛋白酶兩種。Calpain1、2、4、5、7、10、12、13a、14和15為無(wú)組織特異性蛋白酶；Calpain3、6、8a、9、11（也稱(chēng)CAPN10）為組織特異性蛋白酶，分別在骨骼肌、胎盤(pán)、胃和黏膜、消化道、睪丸中對(duì)應(yīng)表達(dá)，其中Calpain1和Calpain2研究得最為深入。

Goll 等[1]發(fā)現(xiàn)在這15種鈣蛋白酶中Calpain1、2、3、8、9、11 和12擁有鈣蛋白酶典型的4個(gè)結(jié)構(gòu)域（從氨基端到羧基端依次為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ），Calpain5、6、7、10和15的結(jié)構(gòu)中則缺少第Ⅳ結(jié)構(gòu)域。因此又可以根據(jù)是否擁有典型的結(jié)構(gòu)域?qū)⑵鋭澐譃榈湫秃头堑湫外}蛋白酶。

1.2 CAPN的結(jié)構(gòu)

鈣蛋白酶（Calpain）是一類(lèi)在生物細(xì)胞中普遍表達(dá)，依賴于鈣激活的中性半胱氨酸巰基內(nèi)肽酶，主要存在于細(xì)胞質(zhì)中，根據(jù)激活其活性所需要的鈣離子濃度可以分為μ- Calpain（激活的Ca2+濃度以微摩爾計(jì)量，CAPN1）和m-Calpain（激活的Ca2+以毫摩爾計(jì)量，CAPN2），主要分布在肌原纖維Z盤(pán)附近。CAPN1和CAPN2都是不均一的二聚體蛋白，由一個(gè)分子質(zhì)量為80 ku的大亞基和一個(gè)分子質(zhì)量為30 ku的小亞基組成，小亞基是單基因的產(chǎn)物而大亞基則是不同基因的產(chǎn)物，發(fā)生自溶時(shí)80 ku的大亞基降解為76 ku，30 ku的小亞基降解為17 ku。

通過(guò)克隆CAPN1的cDNA序列分析發(fā)現(xiàn)其大亞基由4個(gè)結(jié)構(gòu)域組成，約含700個(gè)氨基酸殘基，具有催化活性；小亞基由兩個(gè)結(jié)構(gòu)域組成，具有調(diào)節(jié)功能。典型的鈣蛋白酶大亞基4個(gè)結(jié)構(gòu)域中，位于N端的結(jié)構(gòu)域Ⅰ，由19個(gè)氨基酸殘基組成，約占氨基酸殘基數(shù)的10%，在鈣蛋白酶激活狀態(tài)下或激活前易發(fā)生自溶現(xiàn)象，具有活性調(diào)節(jié)作用；結(jié)構(gòu)域Ⅱ，約占氨基酸殘基數(shù)的35%，是表現(xiàn)水解活性的關(guān)鍵區(qū)域，其催化活性中心主要由105位的半胱氨酸，262位的組氨酸以及286位的天冬酰胺殘基組成，104 位天冬氨酸和 287 位脯氨酸在已知的 CAPN 中相同，屬高度保守區(qū)域，由于鈣蛋白酶是由鈣調(diào)蛋白和木瓜蛋白酶以非共價(jià)鍵嵌合而成，因此其與木瓜蛋白酶、組織蛋白酶有一定的水解相似性；結(jié)構(gòu)域Ⅲ，含有磷酸化位點(diǎn)和磷脂結(jié)合域，主要發(fā)揮鈣蛋白酶的活性調(diào)節(jié)作用，約占氨基酸殘基數(shù)的35%。位于C端的結(jié)構(gòu)域Ⅳ，是鈣結(jié)合區(qū)域，含有鈣結(jié)合蛋白特有的4個(gè)EF-手結(jié)構(gòu)，與其他鈣結(jié)合蛋白如CaM（鈣調(diào)素蛋白）有明顯的相似性。鈣蛋白酶小亞基也含有兩個(gè)結(jié)構(gòu)域，與大亞基類(lèi)似，其也有4個(gè)EF-手結(jié)構(gòu)，故也具有結(jié)合鈣的活性。

CAPN2與CAPN1一樣，由一分子80 ku的大亞基和一分子30 ku的小亞基組成。兩者大亞基的氨基酸序列存有差異而小亞基相同，大亞基同樣有四個(gè)結(jié)構(gòu)域，但是只有結(jié)構(gòu)域Ⅱ是兩種同工酶氨基酸重復(fù)序列高的區(qū)域，結(jié)構(gòu)域Ⅱ是CAPN2的半胱氨酸蛋白酶活性區(qū)域，由半胱氨酸、組氨酸、天門(mén)冬酞胺構(gòu)成活性中心。結(jié)構(gòu)域I可能與鈣蛋白酶自我水解有關(guān)，參與鈣蛋白酶的活性調(diào)節(jié)，結(jié)構(gòu)域Ⅲ由于與其他蛋白質(zhì)氨基酸序列相似性甚低，功能至今尚未明確。

根據(jù)GenBank上發(fā)布的序列可知，人的CAPN1基因位于11號(hào)染色體上，落于BTA29 的 QIL 區(qū)間，由22個(gè)外顯子和21個(gè)內(nèi)含子組成；豬 CAPN1 基因位于 15q23-26，CAPN1A 的 cDNA 開(kāi)放讀碼框架約 2 142bp；雞 CAPN1 和 CANP2基因均位于3號(hào)染色體上，長(zhǎng)度分別為3 381 bp和2 732 bp，均由21個(gè)外顯子和 20 個(gè)內(nèi)含子構(gòu)成，內(nèi)含子遠(yuǎn)大于外顯子，外顯子的長(zhǎng)短直接影響基因表達(dá)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)和功能，內(nèi)含子是基因中的非編碼區(qū)，不經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)錄翻譯但是有研究表明，其在基因的表達(dá)調(diào)控中起著重要作用。研究表明，不同物種間CAPN1基因的核苷酸序列存在差異。禽類(lèi)同哺乳動(dòng)物之間同源性較低，如雞與牛CAPN1基因mRNA序列同源性分別為53.62%， 翻譯成氨基酸后同源性為88.69%；牛CAPN1基因cDNA序列全長(zhǎng)2 948 bp，與人的同源性達(dá)91%。

1.3 CAPN作用機(jī)理

肌肉中肌原纖維的降解才是導(dǎo)致肌肉嫩化的主要原因，參與動(dòng)物宰后肌肉嫩化的酶需具有位于骨骼肌細(xì)胞內(nèi)、與肌原纖維接觸、能降解成熟過(guò)程中發(fā)生降解的三大特征。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)3種具降解蛋白能力的酶：溶酶體組織蛋白酶、多催化蛋白酶復(fù)合體和CAPN1。只有CAPN1能滿足動(dòng)物宰后發(fā)揮蛋白降解的酶具有的特征，在肌原纖維更新和宰后嫩化中扮演重要角色。

CAPN1和CAPN2都能水解肌原纖維，其活性下降是其發(fā)揮水解作用的體現(xiàn)，但在研究發(fā)現(xiàn)動(dòng)物死后肉成熟嫩化的過(guò)程中m-calpain（CAPN2）的活性幾乎不變，而μ-calpain（CAPN1）的活性則顯著下降，因此人們普遍的認(rèn)為CAPN1是參與肉嫩化的主要酶。CAPN1降解肌原纖維的過(guò)程大致如下，CAPN1被激活后首先開(kāi)始降解N2線的連接蛋白（Titin）和半肌動(dòng)蛋白（Nebulin），導(dǎo)致維肌原纖維I帶與Z盤(pán)之間的結(jié)合變?nèi)趸驍嗔眩瑥亩辜±w維釋放出肌絲降解為小片段，釋放出的肌絲小片段被細(xì)胞溶酶體捕獲再進(jìn)一步降解。

1.4 活性調(diào)節(jié)

CAPN1的活性受到CAST、鈣蛋白酶激活蛋白、Ca2+、底物濃度、pH等因素的調(diào)節(jié)。當(dāng)Ca2+濃度增高， CAPN1活性增加；隨著離子強(qiáng)度增加CAPN2和CAPN1的水解活性降低， 但不明顯；隨著pH的增加，CAPN1水解活性增加；底物存在時(shí)， CAPN1的活性下降的慢，且不同底物作用下CAPN1的活性表現(xiàn)會(huì)有所不同。Yoshizawa等[2]發(fā)現(xiàn)，CAPN1被Ca2+激活后大小亞基分離，且小亞基迅速降解為17 ku，為水解提供前提調(diào)節(jié)。大亞基最終降解為76 ku，表現(xiàn)出蛋白水解酶活性。因此認(rèn)為大亞基起催化的作用，小亞基具調(diào)節(jié)作用。CAPN1在體內(nèi)活性的表達(dá)主要通過(guò)鈣離子濃度的增加和自溶兩種途徑，并由鈣蛋白酶抑制蛋白調(diào)節(jié)。Ca2+濃度的提高激活CAPN1，使之構(gòu)象發(fā)生變化發(fā)揮酶活性，當(dāng)其發(fā)揮活性的同時(shí)周?chē)嬖诘腃AST可迅速與之結(jié)合，防止其被隨機(jī)激活而只對(duì)底物特定位點(diǎn)進(jìn)行水解，保證了鈣蛋白酶作用的特異性。而令人一直困惑的問(wèn)題是，鈣蛋白酶在活體細(xì)胞中是如何發(fā)揮作用的。在活體動(dòng)物中，大部分的Ca2+都存在于肌漿網(wǎng)中，細(xì)胞內(nèi)的Ca2+濃度僅為0.2～0.8 μmol/L，達(dá)不到激活CAPN1的濃度。隨著磷酯酰絲氨酸和磷酯酰肌醇這兩種能降低CAPN1激活所需Ca2+濃度的物質(zhì)被發(fā)現(xiàn)后，推測(cè)活體中是否存在鈣蛋白酶激活蛋白，可提高鈣蛋白酶對(duì)Ca2+的親合力， 大大降低鈣蛋白酶激活所需的Ca2+濃度。動(dòng)物死后，失去了束縛Ca2+的能力，肌漿網(wǎng)中的鈣離子成為游離狀態(tài)從而達(dá)到激活CAPN1的濃度，并隨著Ca2+濃度的增加CAPN1的活性逐漸增強(qiáng)。

另外，通過(guò)對(duì)氨基酸末端序列測(cè)定發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致蛋白酶對(duì)Ca2+敏感性變化的酶切部位均為蛋白質(zhì)的氨基末端，而非梭基端的鈣結(jié)合區(qū)域[3，4]。鈣蛋白酶自我消化水解具有重要生物學(xué)意義，活體細(xì)胞內(nèi)Ca2+水平較低，無(wú)法達(dá)到激活CAPN2的Ca2+濃度，若通過(guò)一瞬局部過(guò)性Ca2+濃度的上升促使酶激活而發(fā)生自我消化，從而降低酶自身對(duì)Ca2+的依賴性并激活更多的鈣蛋白酶，則可在正常的細(xì)胞微環(huán)境下發(fā)揮酶自身的生物學(xué)效應(yīng)，意義頗深。

2 鈣蛋白酶抑制蛋白（CAST）

2.1 CAST的結(jié)構(gòu)

鈣蛋白酶抑制蛋白（CAST）是一種存在于細(xì)胞內(nèi)的專(zhuān)一性抑制鈣蛋白酶（CAPN）的蛋白質(zhì)，其同樣需要Ca2+激活才具有活性。肌肉組織中Calpastatin的分子質(zhì)量約為77 ku，斯托克半徑為6.8 nm包括很少的a螺旋，以隨機(jī)的卷曲結(jié)構(gòu)存在。1964年鈣蛋白酶抑制蛋白被正式認(rèn)定為鈣蛋白酶系統(tǒng)的成員，1979年被正式命名為鈣蛋白酶抑制酶，1987年鈣蛋白酶抑制蛋白首先被克隆出cDNA。到目前為止，已經(jīng)有幾種不同的哺乳動(dòng)物（牛、兔、豬、人等）的不同組織中CAST的cDNA被成功地克隆與測(cè)序[5]，通過(guò)比較不同物種的cDNA發(fā)現(xiàn)其保守性較差，但均有5個(gè)結(jié)構(gòu)域[6]（圖2）。

從N端起始至C端依次為L(zhǎng)、I、II、III、IV結(jié)構(gòu)域[7]，L結(jié)構(gòu)域富含堿性氨基酸，在某些細(xì)胞（如血紅細(xì)胞）的CSAT中是不存在的，其功能至今也不甚清楚，可能與膜結(jié)合有關(guān)也可能具有其他多種生物功能。I到IV結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)和組成幾乎相同，具有相似重復(fù)單位，都是由140個(gè)氨基酸組成，不同重復(fù)單位的氨基酸殘基同源性達(dá)20%～35%，結(jié)構(gòu)域內(nèi)都有A、B、C 3個(gè)保守區(qū)。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)保守區(qū)A、C是決定CAST中CaM結(jié)構(gòu)的結(jié)合區(qū)域，保守區(qū)B可能是CSAT表達(dá)抑制作用的關(guān)鍵區(qū)域，其大約由30個(gè)氨基酸組成，其中由Thr-Ine-Pro-Pro-X-Tyr-Axg組成的七肽序列十分保守，X代表不同的氨基酸。通過(guò)在大腸桿菌中的基因重組試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，只要含有此段序列，即使多肽片段少至30個(gè)氨基酸殘基也能發(fā)揮CSAT的抑制作用。根據(jù)不同哺乳動(dòng)物CSAT基因cDNA片段中N末端編碼區(qū)的不同，可以將CAST分成四種類(lèi)型：I型、II型、III型、IV型。鼠的CAST是I型、牛的是II型、人和豬的是III型，I型和II型相對(duì)于III型有著較長(zhǎng)的L區(qū)，IV型則是從II一部分開(kāi)始就要一個(gè)不同的N末端序列。

Killefer等[8]將牛的CAST基因的cDNA序列全部克隆并定位于7號(hào)染色體，其包含31個(gè)內(nèi)含子和30個(gè)外顯子；根據(jù)GenBank上的序列，雞的CAST基因位于2號(hào)染色體，該基因的mRNA序列長(zhǎng)為3 551 bp，由31個(gè)外顯子和30個(gè)內(nèi)含子構(gòu)成，內(nèi)含子遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外顯子；豬的CAST基因位于2號(hào)染色體2q2.1-q2.4區(qū)段，且研究發(fā)現(xiàn)不同品種的豬CAST 基因位點(diǎn)存在MspI和RsaI-RFLP， 因此認(rèn)為CAST基因可能是肌蛋白積累和肉質(zhì)的一個(gè)候選基因，且此位點(diǎn)可能位于CAST基因內(nèi)含子內(nèi)，不過(guò)目前還無(wú)法查到其內(nèi)含子序列。

2.2 CSAT的作用機(jī)理與基因的變異

CAST是細(xì)胞內(nèi)專(zhuān)一性抑制CAPN活性的蛋白，當(dāng)CAPN與Ca2+結(jié)合導(dǎo)致自身構(gòu)象發(fā)生變化時(shí)，附近的CAST能迅速的與之結(jié)合抑制CAPN的活性以確保鈣蛋白酶對(duì)底物的特定位點(diǎn)進(jìn)行水解，但是這種抑制作用是可逆的，當(dāng)無(wú)鈣離子時(shí)自動(dòng)解除抑制作用，對(duì)CAPN活性的調(diào)節(jié)具有很重要的意義[9]。鈣蛋白酶參與的水解蛋白系統(tǒng)在哺乳動(dòng)物中廣泛存在，甚至于骨骼肌的生長(zhǎng)都與CAST有關(guān)系。研究表明，在豬、牛、羊三者的肌肉中，豬肉中的CAST活性最低；瘦肉型豬和肥肉型豬比較則是瘦肉型的豬CAST活性較低。CAST抑制CAPN的過(guò)程大致為：①當(dāng)CAPN被Ca2+激活后，CAST的I型至IV型結(jié)構(gòu)域中的A、C保守區(qū)與CAPN緊密結(jié)合；②CAST中的B保守區(qū)中的七肽片段發(fā)揮其抑制作用；③破壞CAPN的空間構(gòu)象，使CAPN無(wú)法發(fā)揮水解功能。因此，動(dòng)物宰后肉嫩度的提高可以通過(guò)激活CAPN或者抑制CAST的表達(dá)及活性達(dá)到。

CAST基因保守性差，在不同物種與不同組織器官中的表達(dá)差異性十分明顯，如牛肌肉中的CAST基因在primer中有很多不同的酶可以切開(kāi)，而酶切位點(diǎn)不同，肌肉的嫩度也會(huì)不同。CAST基因表達(dá)產(chǎn)物還因物種不同、檢測(cè)條件不同、檢測(cè)方法不同而產(chǎn)生差異。因此，CAST基因是與肉質(zhì)嫩度相關(guān)性極高的一個(gè)候選基因。

2.3 骨骼肌特異性鈣蛋白酶（P94）

P94是骨骼肌特異性鈣蛋白酶（CAPN3），最早是在1989年克隆出其cDNA，屬典型的組織特異性鈣蛋白酶，只在骨骼肌中表達(dá)，具有高度的表達(dá)特異性。P94僅由一個(gè)大亞基組成，與CAPN1和CAPN2大亞基同源性高，其基因中存在3個(gè)與自我消化、酶壽命和肌聯(lián)蛋白結(jié)合有關(guān)的特有插入序列，即NS、ISI和IS2（圖3），且P94雖然有鈣蛋白酶的經(jīng)典鈣結(jié)合區(qū)，但其活性的表現(xiàn)為非鈣依賴性。人體中如果缺乏P94就會(huì)導(dǎo)致2A型肌肉營(yíng)養(yǎng)失調(diào)癥[10]，此病癥的特點(diǎn)就是蛋白質(zhì)過(guò)度異化。所以盡管對(duì)P94的研究還不是很清晰，但是其和肌肉纖維的降解代謝活動(dòng)是密切相關(guān)的。根據(jù)GenBank上發(fā)布的序列，雞的CAPN3基因位于5號(hào)染色體，該基因的mRNA序列長(zhǎng)為3 454 bp（登錄號(hào)：XM_21157），由24個(gè)外顯子和23個(gè)內(nèi)含子構(gòu)成，內(nèi)含子遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外顯子。

大量研究表明，鈣激活酶是在活體肌肉組織內(nèi)導(dǎo)致肌纖維蛋白降解的主要原因，Page等[11]、Casas等[12]、White等[13]通過(guò)對(duì)安格斯牛、婆羅門(mén)牛已經(jīng)其雜交牛的實(shí)驗(yàn)找到了與肌肉的嫩度有關(guān)的兩個(gè)突變位點(diǎn)（即Glu變?yōu)锳la（316）、I1e變?yōu)閂al（530）），造成氨基酸序列發(fā)生變異，說(shuō)明CAPN1基因可以作為牛嫩度的候選基因；Barendse等[14]通過(guò)對(duì)牛CAST基因進(jìn)行SNPs掃描，獲得不同的多態(tài)性位點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)CAST基因與牛肉嫩度顯著相關(guān)。Ilian.M.A等研究發(fā)現(xiàn)除CAPN1與肉嫩度有關(guān)外，肌肉組織特異表達(dá)p94對(duì)肉嫩度影響也很大，其mRNA水平與肌肉的相對(duì)嫩度具有高度相關(guān)性[15]也是宰后肌肉成熟過(guò)程中肌原纖維降解的主要因素；Melissa等[16]驗(yàn)證了CAPN3基因在骨骼肌中的表達(dá)量是受到限制的。費(fèi)春紅等[17]通過(guò)對(duì)牦牛CAPN1基因的克隆和測(cè)序發(fā)現(xiàn)，牦牛和普通牛的該基因極其相似；劉博洋等[18]通過(guò)實(shí)時(shí)熒光定量的方法驗(yàn)證了CAPN3在中國(guó)草原紅牛肌肉、心、脾等多種組織中均有表達(dá)，且脾臟內(nèi)的表達(dá)量與其他組織差異極顯著。研究表明，CAPN3在禽類(lèi)和哺乳動(dòng)物中均有表達(dá)，但是其mRNA的同源性較低如雞與牛和鼠的序列同源性分別為37%、58.51%；楊秀芹等[19]成功的克隆了野豬CAPN7基因，證實(shí)了其具有同其他鈣蛋白酶一樣的蛋白降解能力，并進(jìn)一步用半定量RT-PCR的方法證實(shí)了CAPN7基因在野豬不同組織中的表達(dá)差異。

另有研究表明，鈣蛋白酶系統(tǒng)不僅與死后動(dòng)物的肌肉嫩化有關(guān)系，也參與人體的許多生理過(guò)程如葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)、細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等。當(dāng)機(jī)體發(fā)生某些病變時(shí)，相應(yīng)的鈣蛋白酶表達(dá)量也會(huì)發(fā)生變化。人們已經(jīng)開(kāi)始研究出鈣蛋白酶與某些胰島素抵抗相關(guān)疾病具有一定的相關(guān)性，如，CAPN10與2型糖尿病、高血壓、多囊卵巢綜合征、肥胖癥等的發(fā)生均具有相關(guān)性，且因種族的差異[20]相關(guān)性也具有一定的差異。

3 研究鈣蛋白酶系統(tǒng)的實(shí)際意義

3.1 遺傳育種

CAPN和CAST已經(jīng)被認(rèn)定為動(dòng)物肌肉嫩化的候選基因。隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，可以利用輔助標(biāo)記選擇育種（MAS）技術(shù)，以CAPN和CAST基因作為肉質(zhì)嫩度的分子標(biāo)記，生產(chǎn)出嫩度較好且安全的畜禽肉產(chǎn)品，也可以利用重組DNA技術(shù)，超表達(dá)鈣蛋白酶抑制蛋白，從而達(dá)到控制肌原纖維降解，加快蛋白質(zhì)沉積的目的。從遺傳分子的角度出發(fā)，為培養(yǎng)符合大眾口味要求的，高品質(zhì)的肉類(lèi)食品找到了一個(gè)較好的方向，避免了傳統(tǒng)育種方法耗資大，費(fèi)時(shí)長(zhǎng)的缺點(diǎn)。

3.2 醫(yī)療貢獻(xiàn)

鈣蛋白酶系統(tǒng)不僅與遺傳育種有著緊密的聯(lián)系，還在機(jī)體的生理過(guò)程中扮演重要角色，鈣蛋白酶及其抑制劑的生物學(xué)特性、可能的生理功能、作用與病理機(jī)制等在醫(yī)學(xué)界都有是非重要的地位。在正常生理狀態(tài)時(shí)，CAPN與CAST保存平衡，對(duì)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)及功能的維持起著重要的作用。鈣蛋白酶參與了系列的生理活動(dòng)，如血小板的聚合，裂解許多膜蛋白和膜相關(guān)的蛋白，修飾受體蛋白和細(xì)胞骨架蛋白等。當(dāng)鈣蛋白酶表達(dá)過(guò)度時(shí)，由于細(xì)胞內(nèi)蛋白和酶的大量降解，機(jī)體會(huì)發(fā)生如腦缺血、脫髓鞘性疾病、創(chuàng)傷性腦損傷、糖尿病、脊髓損傷、白內(nèi)障等一系列的疾病。鈣蛋白酶系統(tǒng)還與機(jī)體的生長(zhǎng)和正常代謝活動(dòng)如，細(xì)胞周期的調(diào)節(jié)、細(xì)胞間的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和凋亡過(guò)程、成肌細(xì)胞的融合等有關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)機(jī)體發(fā)生相關(guān)病變的時(shí)候，鈣蛋白酶系統(tǒng)在體內(nèi)的含量也會(huì)相應(yīng)變化，這就為臨床的醫(yī)療工作提供了研究的依據(jù)，有很大的意義。

3.3 生物進(jìn)化的依據(jù)

鈣蛋白酶系統(tǒng)在各個(gè)動(dòng)物種類(lèi)中普遍存在，但其因物種的不同表達(dá)也有差異，可通過(guò)研究鈣蛋白酶和鈣蛋白酶抑制蛋白的突變位點(diǎn)來(lái)尋找相關(guān)遺傳信息，如家禽與家畜之間的同源性就較低，因此遺傳工作者可以根據(jù)該系統(tǒng)在各動(dòng)物種類(lèi)間的同源性來(lái)確定彼此間的進(jìn)化關(guān)系遠(yuǎn)近，因而可以作為生物進(jìn)化的依據(jù)。

4 小結(jié)

自1964年Guroff首次分離鈣蛋白酶后，對(duì)鈣蛋白酶系統(tǒng)的研究就經(jīng)久不衰。目前雖然對(duì)鈣蛋白酶系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和一些作用機(jī)制等有了（下轉(zhuǎn)第 86 頁(yè)）（上接第 84 頁(yè)）

一定的了解，但是對(duì)具體的機(jī)制還停留在推測(cè)的階段，沒(méi)有充分的實(shí)際證據(jù)。主要的研究集中在分子克隆、酶切和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)等方面，研究范圍有一定的局限性。對(duì)于遺傳育種還停留在理論階段，并未投入實(shí)踐。關(guān)于鈣蛋白酶系統(tǒng)在治療人類(lèi)疾病中的研究也越來(lái)越受到人們的重視，但是在實(shí)際治療中還面臨一些困難，如，治療參數(shù)的確定、藥物產(chǎn)生的副作用和給藥方式等，都還需研究加以確定。因此，還需進(jìn)一步加強(qiáng)鈣蛋白酶系統(tǒng)在分子領(lǐng)域的研究工作，將理論落實(shí)到實(shí)際中來(lái)，才能真正的發(fā)揮其作用。

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