的乙酰胆碱酯酶（乙酰乙酰水解酶，EC 3.1.1.7）是一种酶主要存在于中枢神经系统。顾名思义，其任务是神经递质乙酰胆碱的水解过程。
它是一种与细胞膜相关的酶，可与乙酰胆碱受体协同作用以介导突触后细胞的兴奋，其催化机制出奇地快。
乙酰胆碱酯酶的结构（资料来源：Wikimedia Commons）
从机械角度来看，该酶可以看作是丝氨酸水解酶，并且在其活性位点的催化域中包含丝氨酸蛋白酶特有的氨基酸三联体：丝氨酸，组氨酸和酸性残基。然而，酸性残基是谷氨酸，而丝氨酸蛋白酶通常具有天冬氨酸。
乙酰胆碱结构（来源：Alinebloom，来自Wikimedia Commons）
戴尔（Dale）在1914年提出了将乙酰胆碱酯酶的催化活性与胆碱能神经组织和肌肉组织联系起来的第一批观察结果。后来已经确定，它也存在于非胆碱能神经元和造血，成骨和肿瘤细胞中。
由于对各种生物的研究，目前已知该酶存在于不同类型的细胞（如红细胞，神经和肌肉细胞，电子器官等）的膜中。
结构体
三级和四级结构
在自然或“体内”条件下，乙酰胆碱酯酶是一种多态性酶，由大约80 kDa的几个催化亚基组成，这些亚基组装形成寡聚结构（几个亚基）。
这些亚基的数量和复杂性取决于细胞类型和所考虑的物种。
一些更复杂的酶形式具有催化亚基，具有通过二硫键连接的球形（G）或不对称（A）形式。二硫键是氨基酸半胱氨酸两个残基的两个硫醇基硫分子（-SH）之间形成的共价键。
每个G亚基都包含一个活性位点，而A亚基通常具有三个结构域，即：催化亚基，富含甘氨酸的胶原样尾巴，羟脯氨酸和羟赖氨酸残基，以及其他非胶原胶（与胶原蛋白不同）。
乙酰胆碱酯酶的不对称形式称为A12，A8和A4，分别具有12、8和4个催化亚基。
通常，在活性位点的催化域中的残基位于亚基的“较深”区域，这对于催化这种酶的反应速度快以及底物显然无法进入这些位点而言是矛盾的。 。
无论酶的多态性如何，球形和不对称亚基都具有相似的催化活性。
变体
除神经细胞外，某些细胞（例如红细胞）会产生乙酰胆碱酯酶，这些酶主要为球形，二聚体，主要与质膜的外表面有关。
红细胞酶虽然结构复杂度较低，但也是两亲性酶，其活性催化结构域位于较大的亲水区域，而包含羧基末端区域的疏水结构域则负责将其维持在膜中。
主要结构
关于乙酰胆碱酯酶序列的许多当前知识来自对加利福尼亚州鱼雷鱼（Torpedo californica）酶的研究，该鱼是一种生活在太平洋的st鱼，传统上被用作研究神经系统不同蛋白质的模型生物。
乙酰胆碱酯酶亚基被合成为前蛋白，然后被加工以产生成熟的亚基。每个亚基由约575个氨基酸和65 kDa分子量的多肽组成，该多肽通过添加7-8％的碳水化合物残基（糖基化）而增加。
亚基活性位点的催化活性由在位置200的丝氨酸残基确定，该残基在催化亚基的“深”区域中发现。
由于在信使RNA的两个末端（5'和3'）的“替代剪接”的位点不同，生物体中存在不同的酶变体或同工型。每个亚基同工型的羧基末端序列决定了寡聚体彼此之间的组装。
特征
乙酰胆碱酯酶是具有多种不一定彼此相关的生物学功能的酶。其在胚胎发生，胚胎神经延伸，肌肉发育和突触形成过程中的差异表达证明了这一事实。
如上所述，它在乙酰胆碱的快速水解中并因此在调节其在中枢神经系统的神经肌肉突触空间或胆碱能突触空间中的作用中具有重要作用。
其功能的一个例子是骨骼肌的收缩，这是由于位于运动神经元和肌肉纤维之间的一种化学突触，称为运动板而发生的。
在该突触中，获得数百个乙酰胆碱负载的囊泡，它们从运动神经元释放出来，以传播电脉冲。
这种神经传递过程非常复杂，但是，乙酰胆碱酯酶的参与对于依赖于神经递质乙酰胆碱的突触传递的终止至关重要，因为它必须先降解然后才能扩散到突触裂隙之外，然后才能达到顶点。膜激发。
因此，乙酰胆碱酯酶负责调节该递质在神经运动突触中的浓度。
该酶的其他“非经典”功能与神经细胞的神经形成或生长有关。包括细胞粘附，突触形成，中脑黑质中神经元多巴胺的活化，造血过程和多发性血栓等。
抑制剂类
乙酰胆碱酯酶抑制剂的作用是防止其水解乙酰胆碱，从而增加该神经递质的作用水平和作用持续时间。根据它们的作用机理，它们可以分为可逆和不可逆。
不可逆抑制剂
它们是通过与乙酰胆碱酯酶的活性位点的丝氨酸残基共价结合而不可逆地抑制乙酰胆碱酯酶的水解活性的那些。该基团主要由有机磷酸酯组成。
通常，这些是许多杀虫剂中发现的活性化合物，并造成大量意外中毒死亡。它们是衍生自磷酸，膦酸，次膦酸或氨基磷酸的酯或硫醇。
Sarin，tabun，soman和cyclosarin是人类合成的最具毒性的化合物，因为它们可以通过阻断周围神经系统中的乙酰胆碱酯酶诱导呼吸和循环衰竭来杀死人类。
有机磷酸酯抑制剂“ Sarin”的分子结构（来源：Sivizius，来自Wikimedia Commons）
例如，沙林（Sarin）是一种“神经毒气”，已被用作恐怖分子的化学武器。
可逆抑制剂
此分类顺序将竞争性和非竞争性抑制剂归类，这些抑制剂通过活性位点丝氨酸残基的瞬时和可逆氨基甲酸酯化起作用，并且许多是从植物或真菌来源合成和纯化的。
氨基甲酸酯类（例如毒扁豆碱和新斯的明）是可逆抑制剂，分别用作治疗诸如青光眼和重症肌无力等疾病的药物。
该组中的其他治疗剂还用于治疗阿尔茨海默氏病，帕金森氏病，术后肠梗阻（术后肠梗阻），膀胱扩张以及抗胆碱能药物过量的解毒剂。
丁酰胆碱酯酶
对抗某些乙酰胆碱酯酶抑制物质的一种有趣的天然机制与一种称为丁酰胆碱酯酶的不太特异的酶的参与有关。
该酶还能够水解乙酰胆碱，同时它可以充当分子诱饵，与这些毒素反应，然后再对乙酰胆碱酯酶产生负面影响。
乙酰胆碱酯酶和阿尔茨海默氏病
乙酰胆碱酯酶已显示出与病理特征的老年斑成分形成稳定的复合物。此外，该酶的某些糖基化模式改变与大脑中淀粉样斑块的存在和形成有关。
因此，许多可逆的乙酰胆碱酯酶抑制剂已被用作治疗该疾病和其他相关神经退行性疾病的第一代药物。这些包括多奈哌齐，卡巴拉汀和加兰他敏。
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