，－的氨基酸组成及一级结构

3．1．1　Cu，Zn－SOD的氨基酸组成及一级结构

在Cu，Zn－SOD的氨基酸组成中，酪氨酸和色氨酸的含量甚微，甚至为零。而甘氨酸含量较高，每6～8个氨基酸残基中就有一个甘氨酸残基。

SOD是一类非常保守的蛋白质，即使从最低级的真核生物——酵母——到人，蛋白质之间的同源序列仍然相当高。如此保守的蛋白质在自然界中是不常见的。究其原因其实也不难理解，SOD的功能对生命的维持其实非常重要，以至于承担了太多的选择压力，任何影响酶活性或者蛋白质结构稳定性的突变都可能导致个体的死亡，而导致突变的消失。从这个意义上来说，SOD是研究进化的好材料，就如细胞色素c一样。

不同来源的Cu，Zn－SOD在高同源性的基础上彼此还是有差异的。虽然不同SOD间序列的差异不能代表准确的进化钟，但氨基酸同源性在一定程度上能反映种属间的亲缘关系。比如来自各种高等动物Cu，Zn－SOD的同源性比它们和低等动物及植物的同源性要高。大鼠和小鼠Cu，Zn－SOD的同源性达97%，人与高等动物、箭鱼、果蝇、植物、真菌及光合自养细菌的同源性分别为82%，67%，62%，56%，54%和18%。来自被子植物细胞浆的Cu，Zn－SOD彼此同源性在8　0%～9　0%，来自叶绿体的Cu，Zn－SOD同源性高达9　0%以上，而细胞浆与叶绿体的Cu，Zn－SOD同源性只有6　8%。

由七种灵长类动物的Cu，Zn－SOD氨基酸序列比较（图3－1）可以看出，Cu，Zn－SOD由153个氨基酸组成，除了猩猩的酶中在第11和第12号氨基酸之间有一个Asn（N），在灵长类动物之间相似性范围为94．0%～99．6%，在灵长类和非灵长类哺乳动物酶之间相似性范围为76．1%～84．9%。完全保守的残基形成了铜配基（His46，His48，His63，His120）和锌配基（His63，His71，His80，Asp83），在所有的Cu，Zn－SOD中都证实是这样的。

通过对多种来源的Mn－SOD和Fe－SOD进行的N－末端序列分析发现这两类SOD在氨基酸序列上具有高度一致性，从而判断进化上可能来源于同一祖先。Cu，Zn－SOD与上述两类SOD没有这种进化上的相关性，但不同来源的Cu，Zn－SOD之间却呈现出明显的进化保守性和高度的序列同一性。

Cu，Zn－SOD的结构同一性还进一步表现在以下三个方面：（1）与金属辅基Cu，Zn相连接的和参与肽链内部二硫键形成部位附近的氨基酸残基都相同；（2）全序列中都有一个超可变区，共有20～30个残基，位于分子结构的表面部分，可能与酶的免疫性质有关。与此相对应的是在C－末端都有一个序列同一性程度更高的区域，在此区域中都有一个精氨酸（R）残基；（3）富含甘氨酸（G）残基，这是Cu，Zn－SOD与Mn－SOD，Fe－SOD氨基酸组成上的重要区别。G的存在与肽链的折叠和形成发夹结构有关，这说明Cu，Zn－SOD之间不仅在一级结构上，而且在空间结构上也具有相同性，事实正是如此。

图3－1　Cu，Zn－SOD的氨基酸序列比较及其相对应的二级结构

（摘自DO Natvig，et al．J．Biol．Chem．，1990）

Cu，Zn－SODs分别来源于P．troglodytes（GenBank/EMBL/DDBJ登录号：AB087274），P．pygmaeus（AB087275），H．lar（AB087276），M．fuscata（AB087277），M．fascicularis（AB087278），M．mulatta（AB087279），C．apella（AB087280），和C．jacchus（AB087281）及其来源于人、大鼠、小鼠、马和牛的Mn－SOD（其氨基酸序列来自GenBank/EMBL/DDBJ氨基酸序列数据库）。

氨基酸残基编号参照人Cu，Zn－SOD序列，人Cu，Zn－SOD 8个β折叠区域（β1到β8）在序列的下方表示出，参与形成金属配体的His和Asp残基以阴影表示出（深色的和淡色的阴影分别代表Cu和Zn配体）。