Ch酶蛋白的化學(xué)修飾

1、Ch5-4 酶蛋白的化學(xué)修飾酶蛋白的化學(xué)修飾：通過化學(xué)基團(tuán)的引入或消除，使酶蛋白的分子結(jié)構(gòu)或空間構(gòu)像發(fā)生改變，從而改善酶蛋白的性質(zhì)，這一酶蛋白的加工即為酶蛋白化學(xué)修飾。 酶蛋白化學(xué)修飾的意義： 研究酶蛋白的結(jié)構(gòu)與功能及其催化機理： 改善酶蛋白的穩(wěn)定性和催化特性： 在醫(yī)藥酶制劑中，降低酶蛋白的免疫原性： 化學(xué)修飾劑的修飾反應(yīng)的專一性問題； 酶蛋白化學(xué)修飾后，或多或少地影響酶蛋白的空間構(gòu)像； 目前酶的化學(xué)修飾技術(shù)，主要是針對酶蛋白的極性氨基 酸殘基的反應(yīng)，對于非極性氨基酸的修飾方法有待研究；目前酶蛋白化學(xué)修飾研究主要包括以下幾個方面: 金屬離子置換修飾; 大分子結(jié)合修飾; 肽鏈有限水解修飾; 酶蛋

2、白側(cè)鏈基團(tuán)修飾; 氨基酸置換修飾。1Ch5-4 酶蛋白的化學(xué)修飾1. 金屬離子置換修飾 本技術(shù)的主要依據(jù)是: 有些酶蛋白, 金屬離子對其活力有著明顯的影響, 這些金屬離子多數(shù)情況下是酶活性中心的組成部分, 改變金屬離子, 就在很大程度上改變了酶活力。 用于酶分子修飾的金屬離子, 主要是一些二價金屬離子,如: Ca Mg Mn Zn Co Cu Fe等。金屬離子置換法只能適合于那些本來就含有金屬離子的酶蛋白。 酶分子修飾的基本過程 在酶溶液中加入一定量的乙二胺四乙酸(EDTA 金屬離子螯合劑), 使其充分與酶蛋白中的金屬離子進(jìn)行螯合。 除去EDTA-金屬離子螯合物 (透析法、超濾法、層析法等)。

3、 加入新的修飾離子。實例: 將含鋅的蛋白酶中的鋅離子除掉后, 加入鈣離子, 可以使原酶蛋白的活力提高20-30%。 2Ch5-4 酶蛋白的化學(xué)修飾2. 大分子結(jié)合修飾利用一些水溶性大分子與酶蛋白結(jié)合, 改變酶分子的空間結(jié)構(gòu), 從而改變酶性質(zhì)。常用的大分子修飾劑有: 右旋糖酐、聚乙二醇、聚氨基酸、蔗糖聚合物等。 通過大分子結(jié)合化學(xué)修飾, 主要從以下幾方面具有重要意義: 提高酶的催化活力： 例如: 核糖核酸酶, 利用右旋糖酐修飾后(一分子酶蛋白與6.5分子右旋糖酐結(jié)合后), 酶活力是原酶活力的2.25倍; 胰凝乳酶經(jīng)右旋糖酐修飾后(一分子酶蛋白與11分子右旋糖酐結(jié)合), 酶活力是原酶活力的5.1倍

4、。 增加酶蛋白的穩(wěn)定性: 例如SOD-超氧化物歧化酶經(jīng)化學(xué)修飾后, 酶穩(wěn)定性有明顯的改善和提高:見下表 SODHALF-LIFENATURAL SOD6 minFicoll-SOD14hPEG-SOD35h3Ch5-4 酶蛋白的化學(xué)修飾3. 肽鏈有限水解修飾 利用肽鏈的有限水解, 使酶的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生某些精細(xì)的改變, 從而改變酶的特性和功能的方法, 稱為肽鏈的有限水解修飾。 酶蛋白的肽鏈被水解后, 有以下三種情況: 水解后, 引起酶活性中心的破壞, 從而酶的活性受到影響; 水解后, 酶活性中心不受影響, 酶活力不發(fā)生改變; 水解后, 使酶蛋白的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變, 更加有利于酶活性中心與底物結(jié)合和

5、有利于酶的催化反應(yīng)。 后兩種情況, 可用于酶修飾, 第二種情況, 一般不改變酶活力, 主要用于對酶蛋白的抗原性進(jìn)行修飾, 我們知道, 蛋白的抗原性主要與蛋白的結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性有關(guān), 蛋白越復(fù)雜, 其抗原性越強; 在不影響酶蛋白的酶活力的前提下, 對酶蛋白進(jìn)行有限水解, 減低其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性, 從而降低酶蛋白的抗原性; 第三種情況, 在水解掉酶蛋白的部分肽段后, 酶活力有明顯的提高, 主要用于提高酶活力的修飾和改善酶蛋白穩(wěn)定性修飾。 酶修飾的實例: 胰蛋白酶 胰蛋白酶主要產(chǎn)生于動物的胰臟, 在胰臟細(xì)胞分泌出來時, 是以胰蛋白酶原的形式存在, 不顯示酶活力, 只有利用特異性蛋白酶水解后, 使胰蛋白酶原除

6、掉一個6肽后, 才顯示出酶活力。 天冬氨酸酶: 天冬氨酸酶經(jīng)胰蛋白酶水解修飾后, 從其羧基端水解掉一個10肽, 天冬氨酸酶的酶活力比原酶提高4-5倍。 木瓜蛋白酶: 目前在食品上用的較多的蛋白酶之一, 由于其酶蛋白結(jié)構(gòu)復(fù)雜, 有一定的抗原性, 嚴(yán)重影響了其在食品上的應(yīng)用, 將該酶用亮氨酸肽酶進(jìn)行水解后,在保持酶活力不受影響的前提下，其抗原性大大降低。4 Ch5-4 酶蛋白的化學(xué)修飾4. 酶蛋白的側(cè)鏈基團(tuán)修飾酶蛋白的側(cè)鏈基團(tuán)是指蛋白質(zhì)氨基酸殘基上的功能集團(tuán), 主要有氨基、羧基、羥基、巰基、咪唑基、吲哚基等, 酶蛋白的側(cè)鏈基團(tuán)修飾是采用化學(xué)手段, 對蛋白質(zhì)側(cè)鏈基團(tuán)引入某些化學(xué)基團(tuán), 從而改變酶蛋白

7、的某些特性。酶蛋白的側(cè)鏈基團(tuán)修飾, 主要在改善酶蛋白的化學(xué)穩(wěn)定性方面具有重要作用, 最常用的是利用修飾劑對酶蛋白分子內(nèi)進(jìn)行分子內(nèi)交聯(lián)反應(yīng), 主要是改善酶蛋白分子的空間構(gòu)型穩(wěn)定性。常用的分子內(nèi)交聯(lián)劑有二氨基丁烷、戊二醛、己二胺等, 這些交聯(lián)劑的突出特點是都含有雙功能基團(tuán), 能與酶蛋白分子內(nèi)兩個側(cè)鏈基團(tuán)進(jìn)行反應(yīng), 反應(yīng)后, 其本身起到一個分子間橋的作用, 從而加固了酶蛋白分子的空間構(gòu)型的穩(wěn)定性。 如 大部分酶蛋白經(jīng)戊二醛進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)后, 其熱穩(wěn)定性、酸堿穩(wěn)定性都得到明顯改善。5Ch5-4 酶蛋白的化學(xué)修飾5.氨基酸置換修飾在酶蛋白分子的特定位置上, 氨基酸的種類和性質(zhì)是特定不變的, 氨基酸置換修飾是指將肽鏈上的某一特定氨基酸換成另一個氨基酸, 使酶蛋白的空間構(gòu)型發(fā)生改變, 從而改變酶蛋白的某些生物學(xué)特性, 即稱為氨基酸置換修飾。 氨基酸的置換修飾主要在提高酶蛋白的酶活力和增加酶蛋白的穩(wěn)定性有一定的作用; 例如: T4-溶菌酶 酶蛋白