赵百学，陈建华

    尿酸酶是生物体内嘌呤代谢途径中的一种氧化酶，广泛分布于自然界多种物种体内，主要介导尿酸氧化降解的酶促反应[1-3]。自然界内的绝大多数哺乳动物具有功能型尿酸酶，而部分灵长类(大型猿类、人类)尿酸酶基因由于进化中突变事件而成为假基因不能表达功能型尿酸酶，因此后者血清内尿酸水平比前者高 3～10 倍[4-5]，这也是人类是唯一容易罹患痛风的哺乳动物的主要原因。近年来痛风在全球范围内的发病率呈上升趋势，而临床上的治疗药物比较匮乏[6]。尿酸酶类药物可以快速降解人血清中尿酸从而有效地治疗痛风，但是目前临床上使用的均是外源性尿酸酶，强烈的免疫原性限制了其使用[7]。研究灵长类尿酸酶基因失活的机制从而恢复其活性对于低免疫原性抗痛风药物的开发无疑是一条新思路。目前，灵长类尿酸酶失活的分子机制还不清楚，本文就灵长类尿酸酶的结构与功能关系、进化失活与自然选择及其失活的分子机制研究现状进行综述。

    1 尿酸酶结构与功能关系的研究

    不同物种尿酸酶的一级结构差异比较大，氨基酸数目和同源性都不尽相同，但是高级结构则相对保守。目前研究人员已经成功对黄曲霉菌和球形节杆菌的尿酸酶进行结晶，并且在不同分辨率层次上获得了结构模型[8-9]。哺乳动物尿酸酶由于可溶性差导致结晶困难，因此尚未得到哺乳动物尿酸酶晶体结构。从现有的微生物尿酸酶晶体结构可以看出，尿酸酶活性形式是同源四聚体(图 1)，具有四个相同的活性中心，活性中心位于二聚体的界面处[10]。每个尿酸酶单体由两个对称的 T-fold 结构域串联形成，两个尿酸酶单体通过氢键结合形成桶状的二聚体结构，两个二聚体再通过氢键形成活性形式的四聚体尿酸酶。二聚体的界面处通过疏水氨基酸的相互作用形成口袋状的疏水核心，该结构是尿酸酶的活性中心负责底物的定位和 O2的结合[11-14]。

    哺乳动物的尿酸酶也是保守的同源四聚体结构，与微生物尿酸酶整体结构差异不大，而相邻单体形成二聚体时的环形构象则差异很大，但是活性位点的氨基酸残基则高度保守。Kratzer 等[15]通过对哺乳动物尿酸酶的进化史进行分析构建出了高活性的哺乳动物祖先尿酸酶，结合多物种尿酸酶蛋白序列比对，推测出从祖先尿酸酶到现今的人尿酸酶进化过程中产生了 22 个对酶活性有害氨基酸错义突变位点。

    Kratzer 的研究结果显示，Phe222/Ser232/Tyr240 这3 个氨基酸残基对于祖先尿酸酶活性中心的 α4-α5 元件的形成至关重要，若发生错义突变则会导致底物尿酸不能在活性位点正确定位。S232L 置换后丧失与 Gly169 形成氢键的能力 ......