离子液体的组成及溶剂性质与木瓜蛋白酶催化特性的关系.pdf

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1、VOl.28高等学校化学学报NO.72007年7月CHEMICALJOURNALOFCHINESEUNIVERSITIES1283~1287离子液体的组成及溶剂性质与木瓜蛋白酶催化特性的关系娄文勇，宗敏华（华南理工大学轻工与食品学院应用生物催化研究室，广州510640）摘要离子液体的组成及溶剂性质对木瓜蛋白酶催化D，L-对羟基苯甘氨酸甲酯不对称水解反应有重要的影响.木瓜蛋白酶在含CIMIm·BF（4I=2~6）介质中表现出较高的活性、对映体选择性及稳定性，而在含有C4MIm·HSO4，C4MIm·Cl，C4MIm·NO3，C4MIm

2、·CH3COO的介质中表现较低的对应值.在含有CIMIm·BF（4I=2~6）的介质中，酶活性随离子液体的极性增大而提高，但在含有C4MIm·HSO4，C4MIm·Cl，C4MIm·NO3，C4MIm·CH3COO的介质中随离子液体的极性增大反而降低.木瓜蛋白酶的对映体选择性和稳定性均随着离子液体的疏水性增大而提高.荧光分析结果表明，离子液体对酶分子构象具有显著的影响.在CIMIm·BF（4I=2~6）的介质中，木瓜蛋白酶的最大荧光发射波长（!max）均蓝移，而在含有C4MIm·HSO4，C4MIm·Cl，C4MIm·NO3或C4M

3、Im·CH3COO的介质中，!max均红移.与CIMIm·BF（4I=2~6）相比，在C4MIm·HSO4，C4MIm·Cl，C4MIm·NO3或C4MIm·CH3COO中，酶分子构象的变化较大，暴露的疏水区域较多.关键词木瓜蛋白酶；离子液体；D，L-对羟基苯甘氨酸甲酯；催化特性；荧光光谱分析中图分类号O625；O641；O643文献标识码A文章编号0251-0790（2007）07-1283-05“溶剂工程”可调节酶的活性、选择性和稳定性等.据文献［1］报道，木瓜蛋白酶在不同的反应介质中呈现出不同的催化特性，并且适量的离子液体C4

4、MIm·BF4可明显提高酶的活性、对映体选择性［2~4］及稳定性.然而，离子液体对酶催化特性的影响因各相关因素的不同具有较大的差异.与有机溶剂相比，来源于PseudomoIascepacia的脂肪酶在C4MIm·PF6中具有较高的转酯活性，但在［5］C4MIm·BF4中转酯活性很低.来源于CaIdidaaItarcticaB的脂肪酶在C4MIm·lactate，［6］［7］C4MIm·EtSO4或EtNH3·NO3中没有活性，而在C4MIm·PF6中呈现较高的活性.这主要是由于不同组成的离子液体具有不同的性质.因此，研究离子液体的性

5、质对各种酶催化特性的影响规律，对于离子液体的分子设计和合成具有重要的指导意义.一些常见的离子液体的溶剂参数如极性、疏水性及［8，9］溶解性等已有报道，但鲜见离子液体的溶剂参数与酶催化特性关系的研究.由于木瓜蛋白酶促D，L-对羟基苯甘氨酸甲酯（D，L-HPGME）不对称水解反应在制备抗生素药物的［10］重要侧链对羟基苯甘氨酸中已展示出较大的应用潜力.因此，本文以此为反应模型，系统地探讨离子液体的组成及溶剂性质与酶的催化活性、选择性及稳定性之间的关系，并且用荧光光谱法分析含不同离子液体介质中木瓜蛋白酶分子构象的变化.!"实验部分!.!"

6、试剂与仪器木瓜蛋白酶（1.2U/mg），来源于Papayalatex，购自Sigma公司；D-对羟基苯甘氨酸甲酯（D-HPGM）、L-对羟基苯甘氨酸甲酯（L-HPGM）、D-对羟基苯甘氨酸（D-HPG）、L-对羟基苯甘氨酸（L-HPG）、8-苯氨基-1-萘磺酸盐（ANS），纯度均为97%以上，购自Aldrich公司；D，L-对羟基苯甘氨酸收稿日期：2006-09-25.基金项目：国家自然科学基金（批准号：20406006，20602013，20676043）资助.联系人简介：娄文勇（1975年出生），男，博士，讲师，主要从事生物合成

7、与生物转化及酶化工研究.E-mail：wylOu@Scut.edu.cnl284高等学校化学学报VOI.28甲酯，纯度96%以上，由河北辛集泰达石化有限公司赠送；高氯酸，色谱纯，购自天津市科密欧化学试剂开发中心；离子液体l-烷基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（CHMim·BF4，H=2~6）、l-丁基-3-甲基咪唑酸式硫酸盐（C4Mim·HSO4）、l-丁基-3-甲基咪唑盐酸盐（C4Mim·CI）、l-丁基-3-甲基咪唑硝酸盐（C4Mim·NO3）和l-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐（C4Mim·CH3COO）纯度均为96%以上，由华南理工大学

8、化工与能源学院李雪辉副教授赠送.其它化学试剂均为市售分析纯.Waters600型高效液相色谱（HPLC）和996PAD检测器（美国Waters公司），CrOwnpakCR（+）手性柱（4mmXl50mm，日本DaiceI公司），检测波