蛋白酶生产和应用的进展_胡学智VIP免费

�第38卷第4期�2008年8月工业微生物IndustrialMicrobiology�Vol.38No.4�Aug.2008作者简介:胡学智(1929~),男,教授级高级工程师,本刊编委,从事发酵工业、酶工程、功能性发酵制品研究开发50余年。蛋白酶生产和应用的进展胡学智1,�王�俊2(1.上海市工业微生物研究所,上海200233;2.中科院上海生物工程研究中心,上海200233)摘�要��蛋白酶是一类极重要的酶,广泛应用于各个方面。本文概述了蛋白酶的分类与专一性以及国内外有关蛋白酶的生产和应用的进展。关键词:蛋白酶;�生产;�应用��蛋白酶是催化蛋白质水解的一类酶,是酶学研究中较早也是最深入的一种酶。到本世纪初,已经报导的微生物蛋白酶估计超过900种,生物体的生理活动和疾病的发生,如食物之消化吸收、血液之凝固、溶血作用、炎症、血压调节、细胞分化自溶,机体衰老、癌症转移、生理活性肽的活化等,莫不与蛋白酶有关。蛋白酶与人类密切相关,涉及到生活的各个方面。在全球酶制剂市场中蛋白酶的销售伤额达到60%。以下就国内外蛋白酶的生产和应用开发作一些综述。1�蛋白酶的分类与专一性��蛋白酶分为外肽酶和内肽酶两大类,外肽酶只对底物的C端或N端的肽键有作用,内肽酶只能水解大分子蛋白内部的肽键,是真正的蛋白酶。��曾经有过多种分类蛋白酶的方法,但都不够完善,有的以活性中心来分,或者以作用方式来分,也有的以最适pH来分,学术上都以活性中心来分。��按活性中心可将蛋白酶分为四类:(1)丝氨酸蛋白酶,(2)天门冬氨酸蛋白酶,(3)半胱氨酸蛋白酶,(4)金属蛋白酶(如表1所示)。1,1�丝氨酸蛋白酶��这类酶广泛存在于动物胰脏、细菌、霉菌中,活性中心含丝氨酸残基,酶活性可受到二异丙基磷酰氟(DFP),苯甲基磺酰氟(PMSF)和马铃薯抑制剂表1�微生物蛋白酶的分类和底物专一性分类抑制剂最适pH优先切开的肽键(底物专一性)例子丝氨酸蛋白酶(EC3.4.21)DFPPMSFPI9.5~10.5�胰蛋白酶型:切开点羧基侧是碱性氨基酸残基之肽键:Lys(Arg)-胰蛋白酶,灰色链霉菌,弗氏链霉菌,红霉菌,链霉菌�碱性蛋白酶型:切开点羧基侧是芳香族或疏水性氨基酸残基之肽键:-Trp(Tyr,Phe,Leu)-糜蛋白酶,枯草杆菌,面包酵母,灰色链霉菌,直丝链霉菌,米曲霉�其它:粘细菌�-裂解型和葡萄球菌型半胱氨酸蛋白酶(EC.3.4.22)PCMB7~8�木瓜蛋白酶型:切开点羧基侧是任一氨基酸残基之肽键:-Phe(或Val,Leu)-Xaa-木瓜、无花果、菠萝、组织蛋白酶�梭状菌蛋白酶型:切开点羧基侧是碱性氨基酸残基之肽键溶组织梭状芽孢杆菌�链球菌型:广泛氨基酸之肽键A群链球菌金属蛋白酶(EC3.2.23)EDTAOP7~9�中性蛋白酶型:切开点氨基端是疏水性氨基酸残基或任一氨基酸之肽键-Leu(或Phe及其它)枯草芽孢杆菌、热介蛋白芽孢杆菌、腊状芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、灰色链霉菌、米曲霉、铜绿色假单孢菌,介淀粉芽孢杆菌、溶组织梭状芽孢杆菌�其它:粘杆菌蛋白酶天门冬氨酸蛋白酶(EC3.2.24)DAN2~5切开点两端是芳香族或疏水性氨基酸残基之肽键:-Phe(或Tyr,Leu)-Trp(或Phe,Tyr)-米曲霉、黑曲霉、点青霉、华根霉、微小毛霉、米赫毛霉、栗疫霉、白色念珠菌、面包酵母、粘红酵母�注:PFP:二异丙基磷酰氟��PCMB:对氯汞苯甲酸��PMSF:苯甲基磺酰氟��DAN:重氮乙酰正-DL-亮氨酸甲酯��PI:马铃薯蛋白酶抑制剂��OP:二氮杂菲(菲绕啉)��EDTA:乙二胺四乙酸�49�(PI)等的专一性抑制。酶的最适pH在9.5~10.5是碱性蛋白酶,但个别丝氨酸蛋白酶是中性蛋白酶,有些酶因活性中心也含半胱氨酸残基而可被巯基试剂对氯汞苯甲酸(PCMB)所抑制。对底物的专一性类似于糜胰蛋白酶,可优先切开羧基侧是芳香族氨基酸如酪氨酸、苯丙氨酸或疏水性氨基酸如亮氨酸所构成的肽键,酶分子量在15~30kDa,等电点PI约9,在低温下于pH9~10稳定,但在65�时迅速失活。某些嗜碱芽孢杆菌碱性蛋白酶最适pH达11~12,PI在11左右在碱性甚稳定。��生产碱性丝氨酸蛋白酶的微生物有节杆菌、链霉菌、黄杆菌、芽孢杆菌等细菌,在酵母、链孢霉、曲霉、担子菌等真菌中也存在碱性蛋白酶,丝氨酸蛋白酶依其专一性还可分为胰蛋白酶型、糜蛋白酶型、粘细菌和葡萄球菌型四种类型。其中地衣芽孢杆菌生产的碱性蛋白酶因广泛使用在洗涤剂中,故知名度最高。1.2�金属蛋白酶...