硒蛋白TrxR1介导甲萘醌还原：催化特性和抑制作用

硫氧还蛋白还原酶 (Thioredoxin reductase,TrxR) 是一类重要的抗氧化硒蛋白,参与调控肿瘤发生发展。研究表明,萘醌类分子可以靶向抑制TrxR1活性并经由TrxR1介导产生活性氧,导致细胞氧化还原失衡,使其成为潜在的肿瘤化疗药物。本文旨在通过生物化学及质谱分析,探究硒蛋白TrxR1与萘醌化合物甲萘醌的相互作用,进一步揭示TrxR1催化萘醌分子还原的机理和萘醌分子抑制TrxR1活性的机制。通过对TrxR1催化残基的定点突变和突变体的重组表达,我们测定TrxR1突变体介导甲萘醌还原稳态动力学参数,并分析甲萘醌对TrxR1活性抑制,最后通过质谱分析鉴定甲萘醌与TrxR1相互作用。结果表明,硒蛋白TrxR1的Sec498催化甲萘醌还原,但是U498C突变使甲萘醌还原更加高效,表明了甲萘醌还原主要呈现非硒依赖性。突变实验发现C端Cys498发挥主要催化还原作用,而N端Cys64对甲萘醌还原的影响稍强于Cys59。LC-MS结果发现TrxR1存在1分子甲萘醌加合物,推测其不可逆修饰硒蛋白C末端高反应活性的硒代半胱氨酸。本研究揭示了TrxR1可以非硒依赖方式催化甲萘醌还原,同时其活性会受到甲萘醌的不可逆抑制,为靶向TrxR1的萘醌类抗癌药物研发提供有益参考。