认识碱性磷酸酶：形式、特征和功能概述

碱性磷酸酶(ALP；EC 3.1.3.1)是一种普遍存在的膜结合糖蛋白，存在于从细菌到人类的许多生物体中。在大多数情况下，它们是同源二聚体酶，每个催化位点包含三个金属离子，即两个锌和一个镁。这些酶通过催化有机磷酸酯的水解或去除生物矿化的抑制剂无机焦磷酸(PPI)来催化水解。

ALP由一组同工酶组成。每个同工酶都是由不同基因位点编码的糖蛋白。人们认为，人类所有的ALP基因都是从一个祖先基因进化而来的。图1显示了推导出的ALP进化树的大致轮廓。

人类ALP基因的假定进化关系[1]

ALP形式

根据表达的组织特异性，人类ALPs至少可以分为四种组织特异性形式：即胎盘碱性磷酸酶(PLAP)、肠道碱性磷酸酶(IALP)、表达于肝/骨/肾的非组织特异性碱性磷酸酶(TNSALP)、生殖细胞ALP(GCALP)。

人和小鼠ALP的基因命名、登录号和通用名称[2]

胎盘碱性磷酸酶

PLAP基因（ALPP）被定位在染色体2。与IALP基因的同源性为87%。然而，它们的羧基末端存在差异。ALPP是一种热稳定酶，在胎盘中含量很高。在正常血清中可以检测到微量的这种同工酶。血清胎盘型活动的一部分来源于中性粒细胞。ALPP可以作为Regan同工酶在癌细胞中重新表达。ALPP是一种多态酶，与其他ALP同工酶不同，有多达18种等位基因酶是由点突变引起的。

肠道碱性磷酸酶

编码肠道碱性磷酸酶(IALP)的基因是定位于2号染色体长臂的基因家族成员。IAP是一种部分热稳定的同工酶，在肠道组织中含量较高。与其他碱性磷酸酶同工酶不同，IALP的碳水化合物侧链不会被唾液酸终止。可以从胎儿和成人的肠道组织中分离出不同的IALP。胎儿和成人不仅在碳水化合物含量上存在差异，而且在蛋白质部分本身也存在差异，这表明在胎儿发育过程中，人类可能存在一个独立的ALP基因位点。这种胚胎基因可以被癌细胞重新表达(以修饰的形式)，并被命名为Kasahara同工酶。

生殖细胞碱性磷酸酶

生殖细胞碱性磷酸酶(GCAP)的编码基因（ALPPL2）也被定位在2号染色体。它是低水平存在于生殖细胞、胚胎和某些肿瘤组织中的热稳定性同工酶。它编码睾丸/胸腺ALP，可在胎盘中低水平表达。睾丸中的GCAP似乎定位于未成熟生殖细胞的细胞膜上，并且像其他ALP同工酶一样，通过磷脂酰肌醇-葡聚糖连接到细胞膜上。与ALPP一样，它可以被癌细胞重新表达。

非组织特异性碱性磷酸酶(TNSALP)

表达于肝/骨/肾(L/B/K ALP)的TNSALP为热不稳定同工酶。来自不同组织的L/B/K ALPs之间在凝胶迁移率和热稳定性方面的轻微差异归因于翻译后修饰的差异，尽管它们的蛋白质部分可能是由独立但相关的基因编码的。TNSALP被编码为单个遗传位点，定位于1号染色体的短臂。

ALP特征

许多不同的生化和免疫学方法已经被用来在酶和蛋白质水平上区分和选择性地检测不同的ALP。有三种常见的方法被证明特别有用：热稳定性研究；各种氨基酸、小肽和其他低分子物质的差异抑制；以及免疫学方法。

热稳定性

IALP和L/B/K ALP在65℃下迅速失活(表2)。相比之下，胎盘型和类似胎盘型的ALP非常耐热。它们可以在65℃下加热一小时或更长时间，而不会失去活性。

人类ALP的相对热稳定性[1]在56℃和65℃下使人类不同ALP 50%失活所需的时间(分钟)

抑制研究

不同的低分子物质对不同的ALP表现出不同的抑制作用。表3总结了已广泛使用的五种抑制剂的效果。

不同抑制剂对人类ALP影响[1]对人类ALP产生50%抑制所需的各种抑制剂浓度(nmoL/L)

ALP生理功能

自1907年Suzuki及其同事首次对其进行描述以来，碱性磷酸酶(ALP)得到了持续而广泛的研究。但人们对ALP在大多数组织中的生理功能知之甚少，除了骨同工酶一直被认为在正常的骨骼矿化中起作用。

然而，L/B/K ALP除了在正常的骨矿化中发挥作用外，在生理和肿瘤条件下的其他功能仍然不清楚。

一些研究表明，ALP参与了胚胎发育过程中蛋白质磷酸化、细胞生长、细胞凋亡和细胞迁移等细胞事件的调节。碱性磷酸酶基因受到不同信号的调控，其表达谱明显不同。

ALP蛋白的异位表达与多种人类癌症有关。ALP同工酶在恶性肿瘤组织中的表达模式发生改变，如血浆TNALP水平可以提示骨肉瘤、Paget病和成骨细胞骨转移的存在。IALP的表达增强在肝细胞癌中也有报道。

此外ALPP 和 ALPPL2 在正常组织中表达受到高度限制，但在包括卵巢癌、子宫内膜癌、生殖细胞癌、非小细胞肺癌和胃癌在内的几种实体瘤类型中高表达。

目前针对ALPP和 ALPPL2的在研药物中，Seagen的ADC药物SGN-ALPV进展较快，SGN-ALPV由抗ALPP/ALPPL2单抗、可裂解mc-vc linker和MMAE偶联而成。

目前正处于临床1期，旨在探究SGN-ALPV治疗实体瘤（卵巢癌、子宫内膜癌、NSCLC、胃癌、睾丸肿瘤和子宫颈癌）的安全性。

参考：

[1] DOI 10.1007/s12291-013-0408-y

[2] https://doi.org/10.3390/cells10123338