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PDZ蛋白的多重身份：它們如何同時參與定位和調控細胞內部的信號通路？
在細胞生物學的領域中，PDZ蛋白以其多樣的功能展現出其無與倫比的重要性。這些通常由80-90個氨基酸組成的結構域，廣泛存在於細菌、酵母、植物、病毒和動物的信號蛋白中。這些蛋白質不僅在細胞膜內部的信號通路中扮演關鍵角色，還在細胞架構中負責定位和組織信號複合體，使其成為細胞內部信號傳遞的核心參與者。
PDZ結構域被認為是細胞內多功能的基石。
PDZ這一縮寫源自最早被發現的蛋白質名稱，包括突觸後密度蛋白（PSD-95）、果蠅的腫瘤抑制蛋白（Dlg1）以及緊密聯合蛋白-1（ZO-1）。這些蛋白質在不同的生物體中存在廣泛，擔任著細胞間、細胞內的信號和結構連接的多重任務。
PDZ結構及其功能
這些蛋白的結構特徵使其能夠與其他蛋白進行特異性的相互作用。PDZ結構通常包含5至6條β鏈及短α螺旋，構成了一個約35埃直徑的球狀形構。除了結構上的保守，這一結構域的二級結構在不同的PDZ結構域之間存在差異，這使得PDZ蛋白能夠在多個細胞部位發揮作用。
PDZ結構域可通過合併β鏈的方式與其他蛋白的C-末端區域結合。
PDZ蛋白的主要功能可以概括為兩個方面：定位和調控。首先，PDZ結構域在將受體蛋白固定在細胞膜中至關重要，它們通過與細胞骨架系統的結合確保關鍵蛋白質在細胞功能所需的位置上。
定位作用
正確的蛋白質定位對於細胞的正常運作至關重要。以神經元為例，神經遞質的活動需要特定的受體位於突觸的脂質膜上。PDZ結構域在這一定位過程中發揮了重要作用。
在神經突觸中，PDZ結構域負責確保受體的準確定位。
在這方面，神經氧化合酶（nNOS）是一個關鍵的例子，它通過與PSD-95上的PDZ結構域互動，將自身定位於NMDA受體的附近，從而確保在鈣離子進入細胞後能立即被激活。
調控作用
除了定位，PDZ結構域通常參與各種信號通路的調控。例如，PDZ結構域能夠與多種信號分子共同定位，這一互動進而調控多個細胞信號通路。在有關PTPN4的研究中，PDZ結構域的結合導致酶的活性喪失，最終引發細胞凋亡。
PDZ結構域的作用不僅限於受體蛋白的定位，還涉及調控細胞信號。
此外，PDZ結構域可透過各種後翻譯修飾來調節其功能。其中變化最常見的是磷酸化，這一過程通常會抑制PDZ結構域及其配體的活性。另外，還觀察到了巰基雙硫鍵的形成，這種修飾主要作為PDZ結構域功能的抑制劑。
PDZ蛋白的多樣性與重要性
目前，人類約有260個已知的PDZ結構域，而PDZ蛋白的研究同樣引起了學術界的極大關注。例如，PSD-95、GRIP和HOMER這幾種典型的PDZ蛋白，各自在神經信號傳導中發揮著重要作用，且擁有多個PDZ結構域，每個結構域都具有獨特的功能。
隨著PDZ結構域與多種疾病（包括癌症和神經疾病）的關聯逐漸被揭示，科學家們正積極研究其在不同信號通路中的具體角色。PDZ蛋白的多重身份啟發著我們思考，這些結構域是否能成為未來疾病治療的新靶點？
