离子液体对木瓜蛋白酶催化特性的影响

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1、万方数据V01．332012年6月高等学校化学学报CHFMICALJOURHALOFCHINESEUNIVERSn’IESNo．61245一125l离子液体对木瓜蛋白酶催化特性的影响侯雪丹3，娄文勇∽，颜丽强3，宗敏华2(1．华南理工大学制浆造纸工程困家重点实验室，2．轻工与食品学院应用生物催化实验室，广州51064J0；3．华南理工大学生物科学与工程学院，广州5lo006)摘要研究了以l一丁基一3一甲基咪唑、四乙基铵及Ⅳ-乙基吡啶为阳离子，配以多种阴离子(H：P哦，clO：，HsO；，cH3C00一，C1-

2、，Br一，NO；，SCN一，BF：，PK)的离子液体对木瓜蛋白酶催化^L苯甲酰山精氨酸乙酯(BAEE)水解的活性及热稳定性的影响．通过分析含离子液体体系中木瓜蛋白酶的水解活性和热力学失活参数，发现该酶活性及稳定性与离子液体的KosmotropiciIy性质无关．因此，离子的Hofmeister效应并不适合解释离子液体对木瓜蛋白酶催化特性的影响规律．当以BF：为阴离子，改变阳离子结构时，仅[BMlm][BF4]可提高酶活性，其它含官能团的眯唑类离子液体则降低酶活性，但大部分离子液体明显提高木瓜蛋白酶的热稳定性．

3、在所研究的离子液体中，基于PF：或BF：阴离子的离子液体可提高木瓜蛋白酶的活性及其热稳定性．在含[BMIm][PF6]介质中，木瓜蛋白酶的水解活性最高；在含[HOElMIm][BF4]介质中其热稳定性最好．关键词木瓜蛋白酶；离子液体；Hofmeister效应；酶活性；酶热力学稳定性中图分类号0621；0643文献标识码ADOI：10．3969／j．issn．0251JD790．2叭2．06．02l离子液体作为绿色溶剂已被广泛应用于化学过程的研究。1。J，其在酶催化领域中的突出特性引起人们的关注⋯．研究结果表明

4、，在某些含离子液体介质中，酶的催化活性、稳定性及选择性得到了一定的提高【81．离子液体对酶催化特性有一定的影响，但人们对其认识却有限．zhao等【91认为离子液体是以溶剂特性，如极性、疏水性、氢键碱性、亲核性及黏度等物理化学性质，来实现其对酶催化行为的影响．而Yang等¨驯则认为离子液体对酶催化特性的影响主要是以离子的Kosmotropicity性质来决定．离子的Kosmotmpicity性质即离子的水合能力，以其黏度口系数来定量描述．阴阳离子根据其曰系数的大小来决定其对酶蛋白催化活性、稳定性及选择性的影响程

5、度，据此排序即为Ho“ei8terserie8．HofmeisIer效应，该效应提出离子液体的阴阳离子通过其水合能力的大小(Kosmotropicity性质)改变酶分子周围水的结构(使水结构的有序性增加或者降低)，进而影响酶蛋白的结构；并指出Kosmotmpic阴离子和chaotropic阳离子可稳定蛋白，反之则使蛋白稳定性降低’1“．近年来，大量研究¨”b1以离子液体的Hofmeister效应来解释其对酶催化特性的影响，但具体机制尚不明确．本文以木瓜蛋白酶催化Ⅳ-苯甲酰．三·精氨酸乙酯(BAEE)水解为反应

6、模型，研究了木瓜蛋白酶在含多种阴阳离子组成的离子液体介质中的催化行为，初步验证了Hofmeister效应的适用性，考察了阴阳离子对木瓜蛋白酶催化特性的影响程度，以便更深入地理解离子液体对酶分子的作用机制．1实验部分1．1试剂与仪器木瓜蛋白酶(Papain，2．9units／mg)来源于尸8po弘缸￡蹦，美国sigma·Aldrich公司；Ⅳ-苯甲酰一￡一精收稿日期：20ll聊狮．基金项目：国家自然科学基金(批准号：21072065，20876059)、华南理工大学中央高校基本科研业务费项目(批准号：2011z

7、G0018，2009zz0026)、全国优秀博士学位论文作者专项资金项目(批准号：201504)和教育邵新世纪优秀人才支持计划项且(批准号：NcET．10一0367)资助．联系人简介：娄文勇，男，博士．副教授，主要从事生物催化方面的研究．E—m胡：wylou@县cul．edu．cn宗敏华。女，博士，教授，博士生导师，主要从事生物催化方面的研究．E·mail：btmh∞“g@％ut．edu．∞万方数据1246高等学校化学学报V01．33氨酸乙酯(BAEE)和，v一苯甲酰一￡一精氨酸(BA)购自阿拉丁试剂有限公司

8、；1．丁基一3一甲基咪唑磷酸二氢盐([BMIm][H：Po。])、1．丁基．3．甲基咪唑硫酸氢盐([BMIm][Hso。-]、1-丁基．3．甲基咪唑硫氰酸盐([BMIm][scN])、1一丁基一3一甲基咪唑乙酸盐([BMIm][cH，c00])、1．丁基一3．甲基咪唑高氯酸盐([BMIm][clO。])、1．丁基-3．甲基咪唑氯盐([BMIm][c1])、1-丁基．3一甲基咪唑溴盐([BMIm][B