α-乳白蛋白

α—乳白蛋白是牛乳清中第二大丰富的蛋白质，在乳中浓度大约为1 mg·mI-1。大约30年后，发现α—乳白蛋白不仅仅具有营养功能，而且也是乳糖合成酶(EC2.4.1.22)的重要成分，它催化乳中主要碳水化合物—乳糖的合成。牛乳α—乳白蛋白的多级结构也说明了它与来源于禽类和哺乳动物的溶菌酶的氨基酸序列和二硫键对很相近，说明α—乳白蛋白基因是由溶菌酶基因复制引起的，随后通过突变产生进化趋异。因此，通过前哺乳动物基因和蛋白质产物的修饰形成了哺乳动物产生这种特异蛋白质和乳糖的特殊能力。已经确定了α—乳白蛋白对与乳糖合成有关的乳糖产生和乳分泌的基本作用，并测定和了解了三维结构和活性分子基础。然而，来源于基因组计划中的新信息表明a一乳白蛋白起源和乳糖合成可能比最初考虑的更加复杂。

α—乳白蛋白在蛋白质研究方面继续起着重要作用。近几年，它已经成为研究蛋白质自然折叠成天然结构机制的通用模型，人们对此过程理解甚少，并且该过程是基因信息表达的关键步骤。此处用“α一乳白蛋白”表示被广泛研究源于牛乳的α—乳白蛋白，而来源其他哺乳动物的相关蛋白质(直系同源)将用种名来鉴定。^[1]

α—乳白蛋白的单个多肽链包含123个氨基酸残基，并含有通过4个二硫键共价连接的8个半胱氨酸，全部分子质量为14 186Da，等离子点(pI)为4.8。α—乳白蛋白发现于3个主要哺乳动物的分支中：真哺乳亚纲动物、有袋类动物、产卵单孔类动物。与牛乳清中分布最丰富的蛋白质α—乳球蛋白相比，α—乳球蛋白发现于有限哺乳动物乳中。来源不同哺乳动物的a一乳白蛋白带有121～123个氨基酸残基的多肽链并在大小上相似，除含有17个氨基酸C端延伸和140个残基链长的鼠乳α—乳白蛋白外；所有阴离子蛋白质pI为4.4～5.1。不同哺乳动物盯乳白蛋白之间氨基酸序列差异随物种亲缘性降低而增加。例如，牛乳α—乳白蛋白与羊乳蛋白质有94%一致性，与人乳有76%一致性，但是仅仅与塔马尔沙袋鼠蛋白质有50%一致性，与单孔类动物鸭嘴兽乳蛋白有47%一致性。

大约10%的牛乳α—乳白蛋白分子是糖蛋白，载运单个、典型的N连接聚糖给Asp44。一些哺乳动物的α—乳白蛋白，如鼠有极高比例的糖基化分子，而包括母乳在内的α—乳白蛋白未被糖基化；证据表明，碳水化合物在结构和活性中不起作用。^[1]

α—乳白蛋白和C型(Chicken型)溶菌酶在氨基酸序列中有极高相似性，确定了它们的氨基酸序列高度相似，并由mRNA序列、基因结构、三维结构相似性得以增强。溶菌酶是抗菌酶，能够催化微生物细胞壁肽聚糖链之间单糖断裂，作为糖苷转移酶底物特异性的调节剂明屁不同于α—乳白蛋白作用。高度功能性差异与氨基酸序列高度同一性形成强烈对照，对一些α—乳白蛋白/溶菌酶而言，同一性超过40%。

从昆虫到哺乳动物等许多物种中发现了C型溶菌酶，然而乳糖和a一乳白蛋白仅存在于哺乳动物乳中。根据这点，最初认为d乳白蛋白基因来源于与同哺乳动物来源相近的溶菌酶基因的复制。在这个模式中，一个基因拷贝的突变引发功能变化，并产生α—乳白蛋白和乳糖合成酶。α—乳白蛋白的来源是哺乳动物合成乳糖独特能力的关键，因为在非哺乳动物巾发现了β一半乳糖转移酶一1，此来源的酶能在哺乳动物的α—乳白蛋白存在下被诱导催化乳糖有效合成。然而，用现代分子系统发育学方法分析α—乳白蛋白和溶菌酶的序列说明α—乳白蛋白起源是古老的，先于存在于哺乳动物之前的鱼类和四足动物的分支。由于多元溶菌酶基因片段存在，使这个序列图变得很复杂，从人类基因组序列和cDNA序列文库中，可以判断与新型功能性质相关其他溶菌酶存在。因此，表明α—乳白蛋白和溶菌酶的关系是复杂的，并且在此过程巾带有不同功能性质的蛋白质可能“环节缺失”(miss link)。^[2]

α—乳白蛋白的第一晶体结构测定的事狒狒蛋白质，现已掌握了牛、羊、豚鼠和水牛的蛋白质结构，并在细菌细胞中产生了牛蛋白质重组形式。所有的α—乳白蛋白都带有一个包含α—单环、和3₁₀螺旋较大亚结构域的双片结构；其形成自多肽链N端和C端区域。较小的亚结构域包含一个小三股反向平行的β折叠，多肽链中心区域形成的结构不规则。两个叶被一个接近末端的裂口分开，而钙结合“弯管”定位在它的连接处。

对结构很重要的钙离子通过Asp82、Asp87、Asp88侧链上羧基和Lys79、Asp84肽羰基进行配位。Ca^[2]

人的α—乳白蛋白和溶菌酶的基因定位在染色体12上。两个基因都含有被3个非编码区域(内含子)所分开的4个编码区域(外显子)；它们与各自蛋白质的氨基酸序列有关，内含子定位在活性a乳白蛋白分子的序列是在Trp26、Lys79、Trp105密码子中等效位置。已测定出来源于其他哺乳动物的α—乳白蛋白基因的结构，包括牛和山羊。比较不同物种和其他乳蛋白质的a哥L白蛋白基因5‘端非编码区域已经发现一个在泌乳过程中对它们可调表达似乎很重要的保守序列(milk box)。^[2]

结合金属离子

所有已知的d乳白蛋白含有一个紧密结合的Ca^[2]

在乳糖合成中功能

在泌乳中乳糖的合成涉及乳糖合成酶系的活性，此酶系可催化半乳糖从它的活性衍生的尿核二磷酸(UDP)一半乳糖转移到葡萄糖吡哺糖环4号位。

乳糖合成酶的催化组分是UDP一半乳糖β一N一乙酰氨基葡萄糖苷β一1，4半乳糖转移酶一1(β一半乳糖转移酶一1；EC2.4.1.38)，是哺乳动物中7个相关半乳糖基转移酶的成员之一，在半乳糖和不同的受体之间催化形成β—1，4键。β一半乳糖苷转移酶一1发现于哺乳动物中的许多不同组织中，并且它在糖蛋白糖链中催化半乳糖β一1，4一N一乙酰氨基葡萄糖苷键形成。

与大多数糖基转移酶催化真核生物中配糖体过程的步骤一样，β一半乳糖苷基转移酶一1是2型膜蛋白，这种命名说明它有一个小的N端区域定位在细胞质中，一个与非极性侧链相连含有20个氨基酸的膜锚定区域、一个主干区和C端催化域。β一半乳糖苷基转移酶一1能单独催化乳糖合成，但是效力极差，因其结合葡萄糖能力弱，这反映在其K_m(Michaelis常数)为l～2mol·L^[2]

其他的功能性质

一些研究描述了未被其结合的β一半乳糖转移酶一1所介导的α—乳白蛋白的活性。首先在泌乳动物乳腺中和池塘蜗牛中，检测发现酶催化GlcNAc从UDP-GIcNAc转移到GlcNAc活性被α—乳白蛋白所影响，以及葡萄糖作为受体底物产生一个新的二糖——GlcNAc β—1，4葡萄糖。这说明α—乳白蛋白或相关蛋白对葡萄糖转移酶专一性调节可能有更广泛的作用。

其次发现人结合脂肪酸的αpo—α—乳白蛋白对一些肿瘤细胞具有选择性的细胞凋亡作用。此结论提出乳对哺乳后代的可能保护作用。这些活性生物作用仍不清楚，因为小鼠α—乳白蛋白基因的断裂说明了它唯一的生物学作用可能是在乳糖合成中。然而，在其他哺乳动物中存在其他功能作用的可能性不能被排除。^[2]