酶的分子修饰backgrou

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1、酶的分子修饰Enzymemodification1.1.酶分子修饰的概念通过主链的“切割”、“剪接”和侧链基团的“化学修饰”,以改变其结构、性质及生物活性等.这种应用化学方法对酶分子施行种种“手术”的技术1.酶的分子修饰概述或在体外将酶分子通过人工的方法与一些化学基团(物质)，特别是具有生物相容性的物质，进行共价连接，从而改变酶的结构和性质。酶分子修饰的概念生物体中存在的酶分子修饰酶原激活共价修饰ProteolyticZymogenActivation.酶原激活酶分子中的某些基团在其他酶的催化下，可共价结合或脱去，引起酶分

2、子构象改变而调节其活性，此类酶称为共价修饰调节酶。共价修饰酶的共价修饰方式①磷酸化/去磷酸化；②乙酰化/去乙酰化；③腺苷酰化/去腺苷酰化；④尿苷酰化/去尿苷酰化；⑤甲基化/去甲基化；⑥氧化(S—S)/还原(2SH)。磷酸化/去磷酸化是是高等动植物酶化学修饰的主要形式细菌主要是核苷酰化形式。1.2.酶分子修饰的目的基础酶学的研究和疾病治疗医疗用酶的要求稳定性高纯度高无免疫原性基础酶学研究上(1)探测酶活性必需氨基酸的性质和数目。(2)探测酶蛋白的结构变化与运动。(3)测定酶蛋白部分区域的构象状态。(4)探索酶的作用机理和催化

3、反应历程。(5)探索酶分子的拓扑学及寡聚酶的亚基结合状态。(6)研究酶的固定化技术。人为地改变天然酶的一些性质,创造天然酶所不具备的某些优良特性甚至创造出新的活性,来扩大酶的应用领域。①提高酶活性;②增强在不良环境(非生理条件)中的稳定性;③针对异体反应,降低生物识别能力,降低免疫原性.LowsolubilityPoorstabilityOraldeliveryofproteinsimpossiblebecausetheyaredestroyedbythedigestivesystemInjectedproteinsare

4、quicklyremovedbyrenalexcretion酶应用研究上的目的2.酶分子的修饰方法2.1.酶辅因子的置换修饰2.2.大分子结合修饰2.3.小分子修饰2.4.分子内交联2.5.分子间交联2.6.氨基酸的置换修饰2.7.肽链的有限水解2.8.物理修饰2.1.酶辅因子的置换修饰通过改变酶分子中的辅因子，使酶的特性和功能发生改变，主要是金属离子的置换，因此该方法又称为离子置换法。主要是二价离子的置换修饰置换修饰过程酶液中加入EDTA透析或超滤加入金属离子置换修饰酶等价同荷置换置换修饰的要点举例蛋白酶（Zn2＋）蛋白

5、酶（Ca2＋），活力提高α-淀粉酶（杂离子型）Ca2＋型，活力增加，稳定性增加2.2.大分子结合修饰大分子的非共价修饰大分子的共价修饰大分子的非共价修饰非蛋白质修饰物多元醇、多糖、多聚氨基酸、多胺如聚乙二醇、右旋糖苷等能与酶非共价地相互作用而有效地保护酶，既能通过氢键固定在酶分子表面，也能通氢键有效地与外部水相连，通过调节酶的微环境，保护酶的活力。有些来自嗜热菌的酶具有较高稳定性，其原因正是由于保护性大分子(如肽和聚胺)发挥作用的结果。酶的多聚体或酶聚合体的活力和稳定性比单体高就是这个原因。用抗体来稳定酶。有些抗体能在蛋白

6、质开始伸展的部位或被蛋白酶水解的部位起作用，因而起到稳定作用。蛋白质类修饰物α-淀粉酶与其抗体的复合物在70℃半衰期为16h，而天然酶仅为5min。抗体保护的酶还有抗氧化酶、抗有机溶剂、抗低pH、抗自溶、抗蛋白酶等作用。Taqase举例ANNEALING37°C-65°CEXTENSION72°C25-35CYCLESDENATURATION93°C-95°CDENATURATION93°C-95°C优点：抗体制备简单任何一种酶都有它相对应的抗体，制备亦较简单、迅速。所以，用抗体稳定酶的方法较普遍。缺点：制备抗体花

7、费较多，解决的办法是用微生物来生产。最近报告表明，已经成功地由大肠杆菌生产具有完整功能的重组抗体片段，而且用同一种微生物既能生产目的蛋白又生产其抗体的可能性。在医学上要解决酶—抗体复合物在体内的抗原性。目前采用降低抗体分子的大小制造嵌合抗体大分子的共价修饰用可溶性大分子，如聚乙二醇、右旋糖苷、肝素等，通过共价键连接于酶分子的表面，形成一层覆盖层聚乙二醇修饰超氧物歧化酶(SOD)，不仅可以降低或消除酶的抗原性，而且提高了抗蛋白酶的能力，延长了酶在体内的半衰期，从而提高了酶药效。日本学者将聚乙二醇连到脂肪酶、胰凝乳蛋白酶上所得

8、产物溶于有机溶剂，在有机溶剂存在下能够有效地起作用。嗜热菌蛋白酶在水介质中通常催化肽链断裂，但用聚乙二醇共价修饰后，其催化活性显著改变，在有机溶剂中催化肽键合成，已用于制造合成甜味剂。PEG:HO-CH2-CH2-(OCH2CH2)nCH2CH2-OHNH2-PrtPEGbinds2-3watermol