酶学研究方法：磷酸酶

Methods in Enzymology：Phosphatases

作者：Karen N. Allen

出版：ACADEMIC PRESS

索书号：Q55/M592/2018/V.607/Y

ISBN: 978-0-12-813881-6

藏书地点：武大外教中心

蛋白激酶是催化蛋白质磷酸化的酶类，反应中需有高能化合物(如ATP)参加。将ATP的γ磷酸基转移到底物特定的氨基酸残基上，使蛋白质磷酸化的--类磷酸转移酶。根据其底物蛋白被磷酸化的氨基酸残基种类，可将它们分为5类:蛋白丝氨酸/苏氨酸激酶、蛋白酪氨酸激酶、蛋白组氨酸激酶、蛋白色氨酸激酶和蛋白天冬氨酰基/谷氨酰基激酶。

蛋白磷酸酶是催化磷酸化氨基酸残基脱磷酸的酶。与蛋白激酶一起配合调节底物蛋白质的磷酸化作用，调控多种细胞生物学过程。根据底物蛋白质分子上磷酸化的氨基酸残基的种类主要分为蛋白质丝氨酸/苏氨酸磷酸酶、蛋白质酪氨酸磷酸酶和双特异性磷酸酶。磷酸酶可以被分为碱性磷酸酶和酸性磷酸酶两类。在许多生物体中都普遍存在的一种磷酸酶是碱性磷酸酶。

蛋白激酶可使蛋白质磷酸化，蛋白磷酸酶使蛋白去磷酸化。蛋白磷酸化与去磷酸化是真核细胞信号转导的共同通路，其动态变化几乎涉及从胚胎发育到个体成熟的所有过程，包括细胞的癌变和凋亡。磷酸化与去磷酸化的平衡主要由蛋白激酶(protein kinases ,PK)和磷酸酶(protein phosphatases, PPs)调控。磷酸化和去磷酸化作为分子开关，是信号转导中最简便而又十分快捷的反应方式，一般是通过磷酸化而激活，去磷酸化而失活。大量研究结果表明蛋白质的磷酸化与去磷酸化过程在多种信号识别与转导中起重要作用，它是生物体中普遍存在的一种调节过程。

近年来，人们对理解生物系统中磷酸酯水解的机制产生了极大的兴趣，使用了一系列计算方法，每一种方法都有不同的优点和局限性。本书以二异丙基氟磷酸酶水解有机磷为例，将经验价键(EVB)方法作为建模生化反应的有力工具。介绍了用于设置和执行EVB模拟的协议，以及需要考虑的关键技术。最后列举了应用EVB的例子，以理解不同的实验观察。

膜结合的焦磷酸酶将无机焦磷酸盐的水解与离子（钠或质子）在膜上的泵送作用耦合在一起，从而产生电化学梯度。这类膜蛋白在植物，真菌，古细菌和细菌中广泛保存，但在多细胞动物中却不存在，这使其成为针对原生动物寄生虫（例如恶性疟原虫）的药物设计的目标。晶体学已经提供了对整个酶促循环中许多催化状态的理解。然而，这些催化循环之间的静电状态的动力学机制仍有待阐明。

磷酸转移酶在各种生物体的器官中催化不同的化学分子发生反应。卤代链烷酸酯脱卤素酶超家族（HADSF）是磷酸基转移酶的模型系统，其成员催化磷酸酯水解酶，膦酸水解酶和磷酸突变酶对糖、脂质、核苷酸和肽的催化反应。由于这些反应是基本代谢转化的基础，因此了解HADSF中底物特异性的机制和决定因素至关重要。通过高分辨率大分子晶体学研究酶复合物与底物、产物和基态或中间/过渡态类似物的关系，以洞悉残基和配体的相对位置以及相关的酶构象态。这些知识可帮助设计磷酸水解酶反应和靶标特异性治疗剂的抑制剂。

《酶学研究方法：磷酸酶》一书于2018年由ACADEMIC PRESS出版，作者是Karen N. Allen。

《酶学研究方法：磷酸酶》一书中，专家研究人员介绍了研究蛋白磷酸酶的方法，讨论的主题主要包括四个部分，酶催化磷酸基转移的计算分析，磷酸酶的结构、机制和进化，磷酸酶底物特异性和酶的构象状态，磷酸酶在信号转导和调控中的作用。《酶学研究方法：磷酸酶》一书从各个方面讲解了研究磷酸酶结构和功能的方法技术，旨在为想要进一步研究磷酸酶相关机制的研究人员提供简明易懂的介绍以及方法技术指导。

《酶学研究方法：磷酸酶》一书作为生物化学专业研究读物，观点新颖独到，内容饱满详实、语言浅显易懂，除此之外，还包括一些其他的特点：

1、本书不仅概述了磷酸酶催化磷酸基转移的能量变化的计算方法，磷酸酶的结构、机制和进化的实验方法与计算机方法，如何用NMR与自动化软件研究磷酸酶底物特异性和酶的构象状态，还描述了在不同复合物体系中磷酸酶在信号转导和调控中的作用。

2、每个部分都分为很多的小章节，每个章节都是由相关领域的专业人士所撰写，因此，本书讲解既详细又专业，我们能够从中了解到磷酸酶结构功能相关的研究方法以及最新的前沿进展。

总的说来，《酶学研究方法：磷酸酶》一书为想要了解磷酸酶的研究方法的人员提供了清晰的导读路径，作为生物化学领域的一本前沿研究图书，是一本值得为想要涉足该领域的人员推荐的专业书籍。

本书目录：

撰稿者名单

前言

第一节：酶催化磷酸基转移的计算分析

第1章 有机磷酸酯水解的经验价键模拟:理论与实践

Miha Purg, Shina Caroline Lynn Kamerlin

第2章 磷酸转移酶的QM/MM自由能模拟分析

Daniel Roston, Xiya Lu, Dong Fang, Darren Demapan, Qiang Cui

第二节：磷酸酶的结构、机制和进化

第3章 用实验和计算机方法的单分子荧光共振能量转移法定义膜结合的焦磷酸酶的动力学

Steven P.D. Harborne, Jannik Strauss, Ainoleena Turku, Matthew A. Watson, Roman Tuma, Sarah A. Harris, and Adrian Goldman

第4章 确定膜结合的焦磷酸酶作为辅助因子对K⁺依赖性的简单策略

Jannik Strauss, Craig Wilkinson, Keni Vidilaseris, Steven P.D. Harborne, Adrian Goldman

第5章 HAD超家族配基化磷酸酶的结晶

Christine M. Harvey, Katherine H. O’Toole, Karen N. Allen

第三节：底物特异性和酶的构象状态

第6章 酰胺水解酶超家族三核金属磷酸酶的结构、机理和底物结构

Swapnil V. Ghodge, Frank M. Raushel

第7章 NMR光谱主成分分析和自动化TREND软件分析酶态的亲和力和区别

Jia Xu, Steven R. Van Doren

第8章 磷酸化对a-D磷酸己糖醛酸酶蛋白弹性的评估和影响

Kyle M. Stiers, Lesa J. Beamer

第9章 研究顺式/反式丙基异构化对信号转导的影响的化学工具:RNA聚合酶II磷酸酶活性和特异性的案例研究

Nathaniel Tate Burkholder, Brenda Medellin, Seema Irani, Wendy Matthews, Scott A. Showalter, and Yan Jessie Zhang

第四节：描述磷酸酶在信号转导和调控中的作用

第10章 组氨酸激酶的细胞内反应调节剂磷酸酶活性的定量分析

Rong Gao, Ann M. Stock

第11章 双组分调节体系磷酸酶活性的测定

Robert B. Bourret, Ruth E. Silversmith

第12章 PGAM5多聚复合物的组装为磷酸酶活性变构调节提供了机制

Peter Tipton, Tong Su, Mark Hannink

第13章 脂质体中脂素的纯化及磷脂酸磷酸酶活性的测定

Mitchell E. Granade, Thurl E. Harris

第14章 结合SAMDI质谱和肽序列分析磷酸酶活性

Lindsey C. Szymczak, Che-Fan Huang, Eric J. Berns, Milan Mrksich

第15章 蛋白质化学方法理解PTEN脂质磷酸酶调节

Daniel R. Dempsey, Philip A. Cole

胡萌欣 武汉大学生命科学学院 博士