酶工程05-酶分子修饰-2012.ppt

酶 分 子 修 饰 修饰酶的特性总结 对组织的分布能力变化 某些酶经化学修饰后，对组织的分布能力有所改变，能在血液中被一些器官选择性地吸收 例1：?-葡萄糖苷酶 Pompe 病（糖原贮积 II 型）主要是由于糖原贮积于肝细胞的二级溶酶体造成的，用 ?-葡萄糖苷酶治疗时希望酶能尽快到达肝细胞处，避免受到吞噬细胞的破坏；肝细胞上有特异性白蛋白受体，因此用白蛋白修饰酶后，有利于肝细胞对酶的摄入 例2：辣根过氧化物酶 用聚赖氨酸修饰后，细胞的摄入量大量增加。这种穿透细胞能力的增强被认为是聚赖氨酸增加了酶分子上的正电荷，因为当聚赖氨酸上氨基被酰化后，修饰酶不表现出细胞穿透力的增强 酶 分 子 修 饰 酶分子修饰的应用 酶学研究方面 医药领域 工业生产中的应用 其他方面应用 酶 分 子 修 饰 酶分子修饰的应用 酶学研究方面的应用 酶 分 子 修 饰 酶分子修饰的应用 医药领域的应用 降低或消除酶的抗原性 例：PEG 修饰的酶在临床上的应用（精氨酸酶、L-天冬酰胺酶） 增强医用酶的稳定性 例1：T4 溶菌酶 Ile3 ? Cys3，与 Cys97 形成二硫键，热稳定性提高；用 O-甲基异脲修饰亦提高其稳定性 例2：SOD 用 PEG 修饰后，在血浆中半衰期延长至 350 倍 例3：葡聚糖二乙醛修饰青霉素酰化酶，在 55 oC 下半衰期延长 9倍，Vmax 未发生变化 例4：用亚硝酸将 L-天冬酰胺酶的—NH2 转化成—OH，在体内半衰期延长 2 倍 酶 分 子 修 饰 酶分子修饰的应用 工业生产中的应用 提高工业酶的催化效率 例1：右旋糖酐修饰过的胰蛋白酶 (11:1)，催化效率提高至 5.1 倍 例2：Zn 型 ?-淀粉酶/蛋白酶改性成 Ca 型，催化效率均有提高 增强工业酶的稳定性 常用的几种淀粉酶和蛋白酶经大分子修饰后稳定性均得到提高 胰蛋白酶经物理修饰后，50 oC 下稳定性比天然酶提高 5 倍 改变酶的动力学特征 例：葡萄糖异构酶经琥珀酰化修饰后，最适 pH 下降 0.5，稳定性增强 酶 分 子 修 饰 酶分子修饰的应用 其他方面的应用 有机介质中催化能力提高 改变酶分子的疏水性，提高酶在有机溶剂中的溶解性 抗体酶（abzyme）研究开发 对抗体和抗原的结合部位特定基团进行修饰，引入催化基团，可以将抗体改造成具有催化能力的抗体酶 核酸类酶的人工改造 设计具有催化活性的单链 DNA（1994年，Breaker） 酶 分 子 修 饰 推荐文献阅读 辛秀娟，魏东芝，董常松等，壳聚糖修饰 L -天门冬酰胺酶对酶活及抗原的影响，华东理工大学学报，2002, 28 (4): 380-382 曹荣月，钱之玉，刘飞键等，重组 L-门冬酰胺酶的聚乙二醇化学修饰及修饰后酶的稳定性研究，中国生化药物杂志，2004, 25 (3): 135-138 魏霞，何军林，刘克良，核酶的化学修饰，中国药物化学杂志，2005, 15 (6): 378-384 齐敬总，王凤山，张鸿伟等，低分子肝素修饰超氧化物歧化酶及修饰酶的理化性质研究，中国药学杂志，2006, 41 (2): 150-153 薛勇，李树白，张海涛等，木瓜蛋白酶的化学修饰及对其酶活力的影响，化学学报， 2009, 67 (20): 2390-2394 伍志权，黎春怡，麦小珊等，右旋糖苷修饰酵母蔗糖酶条件的筛选及修饰酶性质的研究，华南农业大学学报，2009, 30 (4): 48-52 酶 工 程Enzyme Engineering 第 五 课 酶 分 子 修 饰 Modification of Enzyme Molecules 酶 分 子 修 饰 亲和修饰 KS 型（竞争性标记试剂） 根据底物的结构设计的，具有与底物结构相似的结合基团，同时还具有能与酶活性部位氨基酸侧链反应的活性基团 特点 底物、竞争性抑制剂及其他结构类似物对修饰具有保护作用 修饰反应是定量定点进行的 Kcat 型（自杀性标记试剂） 根据酶催化过程设计，专一性很高 具有酶的底物性质，还有一个潜在的反应基团在酶催化下活化，与酶活性部位氨基酸侧链发生反应，不可逆地结合 酶 分 子 修 饰 肽链有限水解修饰 Peptide chain limit hydrolysis modification 在肽链的限定位点进行水解，使酶的空间结构发生精细改变，从而改变酶催化特性的修饰方法 肽链是蛋白类酶的主链，是酶分子结构的基础 活性中心的肽段是酶催化作用必不可少的 活性中心之外的肽段维持酶的空间构象 肽链被水解后可能出现的情况 酶活性中心破坏，酶失去催化功能 —— 探测酶活性中心位置 酶活性中心构象完整，酶活力保持不变或损失不多，但抗原性发生变化 —— 提