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蛋白たんぱく酶

蛋白たんぱく酶（英語えいご：protease，proteinase）又また称しょう肽酶（peptidase）、蛋白たんぱく水すい解かい酶（proteolytic enzyme）或ある蛋白質たんぱくしつ分解ぶんかい酶[1]，是ぜ生物せいぶつ體たい內的一類催化蛋白質分解的酶（酵素こうそ），可か將しょう蛋白質たんぱくしつ分解ぶんかい成なり較小的てき多た肽或ある單一たんいつ氨基酸さん，並なみ促進そくしん新しん蛋白質たんぱくしつ產物さんぶつ的てき形成けいせい。[2]蛋白たんぱく酶透過とうか水すい解かい（一種水斷裂鍵的反應）裂きれ解かい蛋白質たんぱくしつ中ちゅう的てき肽鍵來らい實現じつげん這一目的もくてき。蛋白たんぱく酶參與さんよ多種たしゅ生物せいぶつ途と徑みち，包括ほうかつ消化しょうか攝取せっしゅ的てき蛋白質たんぱくしつ、蛋白質たんぱくしつ分解ぶんかい（舊きゅう蛋白質たんぱくしつ的てき分解ぶんかい）[3][4]和わ细胞信号しんごう传送。

蛋白たんぱく酶的所しょ催化的てき反はん应
TEV蛋白たんぱく酶的てき结构，其中红色的てき为催化三さん联体

如果沒ぼつ有功ゆうこう能のう性せい加速かそく劑ざい，蛋白たんぱく水すい解かい過程かてい將はた非常ひじょう緩慢かんまん，需要じゅよう數すう百ひゃく年ねん的てき時間じかん。[5]蛋白たんぱく酶存在そんざい於所有しょゆう形式けいしき的てき生命せいめい和わ病毒びょうどく中なか。它們已やめ經けい獨立どくりつ進化しんか了りょう多た次つぎ，不同ふどう種類しゅるい的てき蛋白たんぱく酶可以透過とうか完全かんぜん不同ふどう的てき催化機き製せい完成かんせい相しょう同どう的てき反應はんのう。

分類ぶんるい

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目前もくぜん已やめ知的ちてき蛋白たんぱく酶可以分成なり以下いか7大類おおるい[6]：

1993年ねん，蛋白たんぱく酶首次じ依よ其演化か關係かんけい分ぶん為ため84個こ家族かぞく，並なみ分ぶん為ため四よん種しゅ催化類型るいけい：絲いと氨酸蛋白たんぱく酶、半はん胱氨酸さん蛋白たんぱく酶、天てん冬ふゆ氨酸蛋白たんぱく酶和わ金屬きんぞく蛋白たんぱく酶。[7]苏氨酸さん蛋白たんぱく酶和わ谷たに氨酸蛋白たんぱく酶分別ふんべつ直ちょく到いた 1995 年ねん和わ 2004 年ねん才ざい被ひ描述。用よう於裂解かい肽鍵的まと機き制せい涉わたる及使具有ぐゆう半はん胱氨酸さん和わ蘇そ氨酸（蛋白たんぱく酶）或ある水分すいぶん子こ（天てん冬ふゆ氨酸、谷たに氨酸和金わきん屬ぞく蛋白たんぱく酶）的てき氨基酸さん殘ざん基もと具有ぐゆう親おや核かく性せい，以便它可以攻擊げき肽羰基基もと。 製せい備亲核体たい的てき一いち種しゅ方法ほうほう是ぜ透過とうか催化三さん聯れん體たい，其中組ぐみ胺酸殘ざん基もと用よう於活化か絲いと胺酸、半はん胱氨酸さん或ある蘇そ胺酸作為さくい亲核体たい。然しか而，這不是ぜ一いち個こ進化しんか分ぶん組ぐみ，因よし為ため亲核体たい類型るいけい在ざい不同ふどう的てき蛋白たんぱく质超家族かぞく中なか趨同進化しんか，並なみ且一些蛋白たんぱく质超家族かぞく表現ひょうげん出向しゅっこう多種たしゅ不同ふどう亲核体たい的てき發散はっさん進化しんか。金屬きんぞく蛋白たんぱく酶、天てん門もん冬ふゆ胺酸蛋白たんぱく酶和谷たに氨酸蛋白たんぱく酶利用りよう其活性せい位い點てん殘ざん基もと活かつ化か水分すいぶん子こ，然しか後こう攻擊こうげき易えき裂きれ鍵かぎ。[8]

酶的功こう能のう和わ機き制せい

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用よう於蛋白たんぱく酶解的てき兩りょう種たね水すい解かい機き制せい的てき比較ひかく。酶顯示けんじ為ため黑色こくしょく，底そこ物ぶつ蛋白たんぱく顯示けんじ為ため紅色こうしょく，水みず顯示けんじ為ため藍色あいいろ。上うえ圖ず顯示けんじ了りょう一いち步ほ水すい解かい，其中酶使用しよう酸さん使し水すい極きょく化か，然しか後こう水みず解かい底そこ物ぶつ。底部ていぶ面めん板いた顯示けんじ了りょう兩りょう步ふ驟水解かい，其中酶內的てき殘ざん基もと被ひ激げき活かつ以充當じゅうとう亲核体たい (Nu) 並なみ攻擊こうげき底そこ物ぶつ。 這就形成けいせい了りょう一いち個こ中ちゅう間あいだ體たい，其中酵素こうそ與あずか底そこ物的ぶってき N 端はし半はん部ぶ共ども價か連接れんせつ。在ざい第だい二に步ほ驟中，水みず被ひ活かつ化か以水解かい該中間あいだ產物さんぶつ並なみ完成かんせい催化。其他酵素こうそ殘ざん基もと（圖ず中ちゅう未み標示ひょうじ）在ざい反應はんのう機き制せい中ちゅう提供ていきょう和わ接受せつじゅ氫，並なみ在ざい靜せい電でん上じょう穩定電荷でんか的てき累積るいせき。
主しゅ条目じょうもく：催化三さん聯れん體たい

蛋白たんぱく酶透過とうか分裂ぶんれつ連接れんせつ胺基酸さん殘ざん基もと的てき肽鍵，將しょう長ちょう蛋白質たんぱくしつ鏈消化しょうか成なり較短的てき片かた段だん。有ゆう些將末まつ端はし胺基酸さん從したがえ蛋白たんぱく鏈上分離ぶんり（外そと肽酶，例れい如氨肽酶（英えい语：Aminopeptidase）、羧肽酶A（英えい语：Carboxypeptidase A））；其他攻擊こうげき蛋白質たんぱくしつ的てき內部肽鍵（內肽酶，例れい如胰蛋白しろ酶、胰凝乳ちち蛋白たんぱく酶、胃い蛋白たんぱく酶、木瓜ぼけ蛋白たんぱく酶、彈性だんせい蛋白たんぱく酶）。

催化

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催化是ぜ透過とうか以下いか兩りょう種たね機き制せい之の一いち來らい實現じつげん的てき：

  • 天てん門もん冬ふゆ胺酸、谷たに氨酸和金わきん屬ぞく蛋白たんぱく酶激活かつ水分すいぶん子こ，對たい肽鍵進行しんこう親おや核かく攻擊こうげき以將其水きすい解かい。
  • 絲いと胺酸、蘇そ胺酸和わ半はん胱氨酸さん蛋白たんぱく酶使用しよう親おや核かく殘ざん基もと（通常つうじょう在ざい催化三さん聯れん體たい中なか）。此殘基もと進行しんこう親おや核かく攻擊こうげき，將はた蛋白たんぱく酶與底そこ物ぶつ蛋白たんぱく共きょう價あたい連接れんせつ，並なみ釋放しゃくほう產物さんぶつ的てき前半ぜんはん部ぶ。然しか後ご，這種共ども價か酰基酶中間あいだ體たい被ひ活かつ化か水みず水すい解かい，透過とうか釋放しゃくほう產物さんぶつ的てき後半こうはん部ぶ並なみ再生さいせい遊離ゆうり酶來完成かんせい催化作用さよう。

特異とくい性せい

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蛋白質たんぱくしつ水すい解かい可か以是高度こうど混雜こんざつ的てき（英えい语：enzyme promiscuity）的てき，使つかい得どく多種たしゅ蛋白質たんぱくしつ底そこ物ぶつ被ひ水みず解かい。消化しょうか酶例如胰蛋白しろ酶等とう就是這種情況じょうきょう，它必須能夠將攝取せっしゅ的てき一系列蛋白質裂解成更小的肽片段。混雜こんざつ的てき蛋白たんぱく酶通常つうじょう與あずか底そこ物上ぶつじょう的てき單一たんいつ氨基酸さん結合けつごう，因いん此僅對たい該殘基もと具有ぐゆう特異とくい性せい。例れい如，胰蛋白しろ酶對たい序列じょれつ ...K\... 或ある ...R\... 具有ぐゆう特異とくい性せい（“\”=切きり割わり位い點てん）。[9]

相反あいはん，一些蛋白酶具有高度特異性，僅切割わり具有ぐゆう特定とくてい序列じょれつ的てき底そこ物ぶつ。血液けつえき凝固ぎょうこ（例れい如凝血ぎょうけつ酶）和かず病毒びょうどく多た蛋白たんぱく加工かこう（例れい如TEV蛋白たんぱく酶）需要じゅよう這種程度ていど的てき特異とくい性せい才能さいのう實現じつげん精確せいかく的てき切きり割わり事件じけん。這是透過とうか具有ぐゆう長ちょう結合けつごう裂きれ縫ぬえ或ある隧道すいどう的てき蛋白たんぱく酶來實現じつげん的てき，該裂縫ぬえ或ある隧道すいどう具有ぐゆう多た個こ結合けつごう特定とくてい殘ざん基もと的てき口くち袋ぶくろ。例れい如，TEV蛋白たんぱく酶對たい序列じょれつ...ENLYFQ\S...（“\”=切きり割わり位い點てん）具有ぐゆう特異とくい性せい。[10]

降くだ解かい和わ自じ溶

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蛋白たんぱく酶本身ほんみ就是蛋白質たんぱくしつ，可か以被其他蛋白たんぱく酶分子こ（有ゆう時じ是ぜ同一どういつ種類しゅるい的てき）切きり割わり。這是調節ちょうせつ蛋白たんぱく酶活性せい的てき一いち種しゅ方法ほうほう。有ゆう些蛋白しろ酶在自あらじ溶後活性かっせい較低（例れい如TEV蛋白たんぱく酶），而有些則活性かっせい較高（例れい如胰蛋白しろ酶原）。

蛋白たんぱく酶的生物せいぶつ多樣たよう性せい

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蛋白たんぱく酶存在そんざい於所有生ゆうせい物體ぶったい中ちゅう，從したがえ原核げんかく生物せいぶつ到いた真ま核かく生物せいぶつ到いた病毒びょうどく。這些酶參與さんよ多種たしゅ生理せいり反應はんのう，從したがえ食物しょくもつ蛋白質たんぱくしつ的てき簡單かんたん消化しょうか到いた高度こうど調節ちょうせつ的てき級きゅう聯れん反應はんのう（例れい如凝血ぎょうけつ級きゅう聯れん反應はんのう、補ほ體たい系統けいとう、細胞さいぼう凋亡途と徑みち和わ無む脊椎動物せきついどうぶつ酚氧化か酶原激げき活かつ級きゅう聯れん反應はんのう）。蛋白たんぱく酶可以破壞はかい特定とくてい的てき肽鍵（有限ゆうげん的てき蛋白質たんぱくしつ分解ぶんかい），這取決けつ於蛋白質たんぱくしつ的てき氨基酸さん序列じょれつ，也可以將肽完全ぜん分解ぶんかい為ため氨基酸さん（無限むげん的てき蛋白質たんぱくしつ分解ぶんかい）。此活性せい可か以是破壞はかい性せい變化へんか（消しょう除じょ蛋白質たんぱくしつ的てき功こう能のう或ある將はた其消化か為ため其主要よう成分せいぶん），可か以是功こう能のう的てき激げき活かつ，也可以是訊號傳導でんどう途と徑みち中ちゅう的てき訊號。

用途ようと

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蛋白たんぱく酶研究けんきゅう領域りょういき十じゅう分ふん龐大。自じ 2004 年ねん以來いらい，每年まいとし約やく有ゆう 8,000 篇へん與あずか該領域りょういき相關そうかん的てき論文ろんぶん發表はっぴょう[11]。蛋白たんぱく酶被用よう於工業こうぎょう的てき、醫學いがく的てき和わ基礎きそ生物せいぶつ學がく的てき研究けんきゅう工具こうぐ[12][13]。

消化しょうか蛋白たんぱく酶是許多きょた洗あらい衣ころも粉こ的てき一いち部分ぶぶん，也廣泛用於麵包つつみ工業こうぎょう的てき麵包改良かいりょう劑ざい。 蛋白たんぱく酶是重要じゅうよう的てき工業こうぎょう酶，佔全球だま總そう酶銷售量約やく六ろく成なり，其中七成用於工業用途的蛋白酶用於食品發酵はっこう等とう方面ほうめん[14]，例れい如酸性さんせい蛋白たんぱく酶用於傳統でんとう發酵はっこう食品しょくひん和わ調味ちょうみ品ひん的てき生產せいさん[15][16]及催化酪蛋白しろ沈澱ちんでん；中性ちゅうせい蛋白たんぱく酶因能のう夠去除じょ水みず解かい產物さんぶつ的てき苦味にがみ而令醬油脫だつ苦く[17]；鹼性蛋白たんぱく酶應用おうよう於食品しょくひん烘烤等とう方面ほうめん[18]，因いん為ため能のう夠有效ゆうこう提ひさげ高だか生なま麵團的てき延性えんせい和わ韌性，並なみ且增強ぞうきょう麵包的てき起おこり泡あわ性せい。

抑制よくせい劑ざい

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主しゅ条目じょうもく：蛋白たんぱく酶抑制よくせい劑ざい

蛋白たんぱく酶的活性かっせい受到蛋白たんぱく酶抑制よくせい劑ざい的てき抑制よくせい。蛋白たんぱく酶抑制よくせい劑ざい的てき一いち個こ例れい子こ是ぜ丝氨酸さん蛋白たんぱく酶抑制よくせい剂蛋白たんぱく质超家族かぞく。它包括ほうかつαあるふぁ1-抗こう胰蛋白しろ酶（可か保護ほご身體しんたい免めん受自身じしん發はつ炎えん蛋白たんぱく酶的過度かど影響えいきょう）、αあるふぁ1-抗こう胰凝乳ちち蛋白たんぱく酶（具有ぐゆう相しょう同どう的てき作用さよう）、C1 抑制よくせい劑ざい（可か保護ほご身體しんたい免めん受蛋白しろ酶觸發しょくはつ的てき自身じしん補ほ體たい系統けいとう過度かど活かつ化か ）、抗こう凝血ぎょうけつ酶（保護ほご身體しんたい免めん於過度ど凝血ぎょうけつ）、纖溶酶原激げき活かつ劑ざい抑制よくせい劑ざい-1（透過とうか阻斷蛋白たんぱく酶觸發しょくはつ的てき纖溶作用さよう，保護ほご身體しんたい免めん於凝血ぎょうけつ不足ふそく）和かず神經しんけい絲いと氨酸蛋白たんぱく酶抑制よくせい劑ざい。[19]

天然てんねん蛋白たんぱく酶抑制よくせい劑ざい包括ほうかつ脂質ししつ運うん載の蛋白たんぱく家族かぞく，在ざい細胞さいぼう調節ちょうせつ和わ分化ぶんか中ちゅう發揮はっき作用さよう。已やめ發現はつげん與あずか脂質ししつ運うん載の蛋白たんぱく相しょう連れん的てき親しん脂性あぶらしょう配はい體たい具有ぐゆう腫しゅ瘤こぶ蛋白たんぱく酶抑制よくせい特性とくせい。天然てんねん蛋白たんぱく酶抑制よくせい劑ざい不ふ應おう與あずか抗こう逆轉ぎゃくてん錄ろく病毒びょうどく治療ちりょう中ちゅう使用しよう的てき蛋白たんぱく酶抑制よくせい劑ざい混淆こんこう。一いち些病毒びょうどく，其中包括ほうかつ愛あい滋しげる病びょう，在ざい其繁殖はんしょく週しゅう期き中ちゅう依賴いらい蛋白たんぱく酶。因よし此，蛋白たんぱく酶抑制よくせい劑ざい被ひ開發かいはつ為ため抗こう病毒びょうどく治療ちりょう劑ざい。

其他天然てんねん蛋白たんぱく酶抑制よくせい劑ざい被ひ用作ようさく防禦ぼうぎょ機き制せい。常見つねみ的てき例れい子こ是ぜ在ざい一些植物的種子中發現的胰蛋白しろ酶抑制よくせい劑ざい（英えい语：Trypsin inhibitor），對人たいじん類るい來らい說せつ最さい引人注目ちゅうもく的てき是ぜ大豆だいず，一種いっしゅ主要しゅよう的てき糧食りょうしょく作物さくもつ，它們的てき作用さよう是ぜ阻止そし掠かすめ食しょく者しゃ。生なま大豆だいず對たい包括ほうかつ人類じんるい在ざい內的許多きょた動物どうぶつ有毒ゆうどく的てき，直ちょく到いた它們所しょ含的蛋白たんぱく酶抑制よくせい劑ざい變性へんせい為ため止どめ。

参まいり见

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参考さんこう文献ぶんけん

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  1. ^ 存そん档副本ふくほん. [2022-11-11]. （原始げんし内容ないよう存そん档于2022-05-13）. 
  2. ^ López-Otín C, Bond JS. Proteases: multifunctional enzymes in life and disease. The Journal of Biological Chemistry. November 2008, 283 (45): 30433–30437. PMC 2576539  . PMID 18650443. doi:10.1074/jbc.R800035200  . 
  3. ^ 3.0 3.1 King JV, Liang WG, Scherpelz KP, Schilling AB, Meredith SC, Tang WJ. Molecular basis of substrate recognition and degradation by human presequence protease. Structure. July 2014, 22 (7): 996–1007. PMC 4128088  . PMID 24931469. doi:10.1016/j.str.2014.05.003. 
  4. ^ 4.0 4.1 Shen Y, Joachimiak A, Rosner MR, Tang WJ. Structures of human insulin-degrading enzyme reveal a new substrate recognition mechanism. Nature. October 2006, 443 (7113): 870–874. Bibcode:2006Natur.443..870S. PMC 3366509  . PMID 17051221. doi:10.1038/nature05143. 
  5. ^ Radzicka A, Wolfenden R. Rates of Uncatalyzed Peptide Bond Hydrolysis in Neutral Solution and the Transition State Affinities of Proteases. Journal of the American Chemical Society. July 1996, 118 (26): 6105–6109. doi:10.1021/ja954077c. To assess the relative proficiencies of enzymes that catalyze the hydrolysis of internal and C-terminal peptide bonds [...] 
  6. ^ Oda K. New families of carboxyl peptidases: serine-carboxyl peptidases and glutamic peptidases. Journal of Biochemistry. January 2012, 151 (1): 13–25. PMID 22016395. doi:10.1093/jb/mvr129  . 
  7. ^ Rawlings ND, Barrett AJ. Evolutionary families of peptidases. The Biochemical Journal. February 1993, 290 (Pt 1): 205–218. PMC 1132403  . PMID 8439290. doi:10.1042/bj2900205. 
  8. ^ Sanman, Laura E. Activity-Based Profiling of Proteases. Annual Review of Biochemistry. June 2014, 83: 249–273. PMID 24905783. doi:10.1146/annurev-biochem-060713-035352. 
  9. ^ Rodriguez J, Gupta N, Smith RD, Pevzner PA. Does trypsin cut before proline?. Journal of Proteome Research. January 2008, 7 (1): 300–305. PMID 18067249. doi:10.1021/pr0705035. 
  10. ^ Renicke C, Spadaccini R, Taxis C. A tobacco etch virus protease with increased substrate tolerance at the P1' position. PLOS ONE. 2013-06-24, 8 (6): e67915. Bibcode:2013PLoSO...867915R. PMC 3691164  . PMID 23826349. doi:10.1371/journal.pone.0067915  . 
  11. ^ Barrett AJ, Rawlings ND, Woessnerd JF. Handbook of proteolytic enzymes 2nd. London, UK: Elsevier Academic Press. 2004. ISBN 978-0-12-079610-6. 
  12. ^ Hooper NM (编). Proteases in biology and medicine. London: Portland Press. 2002. ISBN 978-1-85578-147-4. 
  13. ^ Feijoo-Siota L, Villa TG. Native and Biotechnologically Engineered Plant Proteases with Industrial Applications. Food and Bioprocess Technology. 28 September 2010, 4 (6): 1066–1088. S2CID 84748291. doi:10.1007/s11947-010-0431-4. 
  14. ^ Sabotič, J; Kos, J. Microbial and fungal protease inhibitors--current and potential applications.. Applied microbiology and biotechnology. 2012-02, 93 (4): 1351–75 [2019-12-13]. PMID 22218770. doi:10.1007/s00253-011-3834-x. （原始げんし内容ないよう存そん档于2020-03-15）. 
  15. ^ Lee, YH; Tominaga, M; Hayashi, R; Sakamoto, K; Yamada, O; Akita, O. Aspergillus oryzae strains with a large deletion of the aflatoxin biosynthetic homologous gene cluster differentiated by chromosomal breakage.. Applied microbiology and biotechnology. 2006-09, 72 (2): 339–45 [2019-12-13]. PMID 16673111. doi:10.1007/s00253-005-0282-5. （原始げんし内容ないよう存そん档于2020-03-15）. 
  16. ^ te Biesebeke, R; Record, E; van Biezen, N; Heerikhuisen, M; Franken, A; Punt, PJ; van den Hondel, CA. Branching mutants of Aspergillus oryzae with improved amylase and protease production on solid substrates.. Applied microbiology and biotechnology. 2005-11, 69 (1): 44–50 [2019-12-13]. PMID 15909137. doi:10.1007/s00253-005-1968-4. （原始げんし内容ないよう存そん档于2020-03-15）. 
  17. ^ Machida, M; Asai, K; Sano, M; Tanaka, T; Kumagai, T; Terai, G; Kusumoto, K; Arima, T; Akita, O; Kashiwagi, Y; Abe, K; Gomi, K; Horiuchi, H; Kitamoto, K; Kobayashi, T; Takeuchi, M; Denning, DW; Galagan, JE; Nierman, WC; Yu, J; Archer, DB; Bennett, JW; Bhatnagar, D; Cleveland, TE; Fedorova, ND; Gotoh, O; Horikawa, H; Hosoyama, A; Ichinomiya, M; Igarashi, R; Iwashita, K; Juvvadi, PR; Kato, M; Kato, Y; Kin, T; Kokubun, A; Maeda, H; Maeyama, N; Maruyama, J; Nagasaki, H; Nakajima, T; Oda, K; Okada, K; Paulsen, I; Sakamoto, K; Sawano, T; Takahashi, M; Takase, K; Terabayashi, Y; Wortman, JR; Yamada, O; Yamagata, Y; Anazawa, H; Hata, Y; Koide, Y; Komori, T; Koyama, Y; Minetoki, T; Suharnan, S; Tanaka, A; Isono, K; Kuhara, S; Ogasawara, N; Kikuchi, H. Genome sequencing and analysis of Aspergillus oryzae.. Nature. 2005-12-22, 438 (7071): 1157–61 [2019-12-13]. PMID 16372010. doi:10.1038/nature04300. （原始げんし内容ないよう存そん档于2020-03-15）. 
  18. ^ Okuda, M; Sumitomo, N; Takimura, Y; Ogawa, A; Saeki, K; Kawai, S; Kobayashi, T; Ito, S. A new subtilisin family: nucleotide and deduced amino acid sequences of new high-molecular-mass alkaline proteases from Bacillus spp.. Extremophiles : life under extreme conditions. 2004-06, 8 (3): 229–35 [2019-12-13]. PMID 15022105. doi:10.1007/s00792-004-0381-8. （原始げんし内容ないよう存そん档于2020-03-15）. 
  19. ^ Puente XS, López-Otín C. A genomic analysis of rat proteases and protease inhibitors. Genome Research. April 2004, 14 (4): 609–622. PMC 383305  . PMID 15060002. doi:10.1101/gr.1946304. 

外部がいぶ鏈接

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