阐明肠激酶（EP）的结构与功能，对于深入理解其生物学意义、特别是其在调节胰蛋白酶原激活中的作用至关重要。

2026年3月16日，海军军医大学黄浩杰，李兆申和Zhanyu Ding共同通讯在PNAS 在线发表题为“Structural insight into the CUB2 domain’s role in enteropeptidase-mediated trypsinogen activation”的研究论文。该研究结合冷冻电镜技术与酶活性分析，揭示了CUB2结构域在介导大分子底物切割中的关键作用。

作者识别了参与EP蛋白水解功能的关键结合环与重要残基。其中，E574A突变增强了EP的蛋白水解活性，而N619A突变则降低了其切割效率，这凸显了表面电荷交互作用在调节EP活性中的重要性。本研究提出了一个蛋白水解循环模型，以深化对EP介导胰蛋白酶原激活过程的理解。此项工作为阐明EP与其底物交互作用的分子机制提供了重要见解，并为治疗性调控EP介导的蛋白水解过程开辟了新途径。

新兴证据表明，肠激酶（EP）的胰十二指肠反流是胰蛋白酶原过早激活的关键驱动因素。胰蛋白酶原是胰酶的酶原前体，对维持消化稳态至关重要，但其异常激活会破坏蛋白水解平衡，并导致病理性蛋白水解。阐明胰蛋白酶原激活的调控机制具有极其重要的意义。EP是一种十二指肠刷状缘丝氨酸蛋白酶，在生理条件下通过切割胰蛋白酶原的N端激活肽而激活后者。先天性EP缺乏症患者表现出的严重吸收不良和腹泻表型，凸显了EP–胰蛋白酶原轴在消化稳态中不可或缺的作用。该轴的失调与蛋白水解信号传导的紊乱相关，表明EP是调控蛋白水解通路的潜在治疗靶点。

在结构上，EP包含一个起保护作用的重链嵌合体（含有SEA、LDLR、CUB、MAM、CUB2、LDLR2、SRCR结构域）和一个含有Asp-His-Ser催化三联体的催化轻链。CUB2结构域是一个对生物大分子识别至关重要的非催化模块，先前研究已暗示其参与胰蛋白酶原的结合，但精确的分子决定簇仍不明确。作者前期的低分辨率冷冻电镜研究表明，EP重链包裹着轻链，形成一道保护性屏障，限制了非特异性蛋白水解活性，同时允许其通过构象依赖性外位点与胰蛋白酶原发生交互作用。该结构初步揭示了CUB2结构域在处理大分子底物中的潜在作用。然而，由于分辨率限制，具体的结合位点和关键氨基酸残基仍未确定。

EP蛋白水解循环模型（图片源自PNAS ）

激活的EP通过特异性切割胰蛋白酶原激活肽（Asp-Asp-Asp-Asp-Lys，即DDDDK）来催化胰腺胰蛋白酶原向胰酶的转化。EP识别胰蛋白酶原上激活肽的能力极大地增强了其特异性。值得注意的是，只有当EP的重链与胰蛋白酶原结合后，其轻链才能捕获N端氨基酸，并在DDDDK序列后进行精确切割。任何对这一精细结合机制的干扰都可能阻碍胰蛋白酶原的激活，而该过程对酶的功能乃至人体的消化、吸收和营养摄入至关重要。

通过整合功能与结构分析，作者解析了EP–胰蛋白酶原的交互作用机制。CUB2结构域作为一个调控枢纽，其表面暴露的环区和带电残基（尤其是E574和N619）介导了与胰蛋白酶原DDDDK基序的高亲和力结合。这些交互作用稳定了复合物，并使底物正确定向以实现精确切割。阐明这些静电和构象动力学，为开发基于结构的抑制剂以干预蛋白酶失调提供了框架。

原文链接：https://doi.org/10.1073/pnas.2521394123