1、Ch5-4 酶蛋白的化学修饰,酶蛋白的化学修饰：通过化学基团的引入或消除，使酶蛋白的分子结构或空间构像发生改变，从而改善酶蛋白的性质，这一酶蛋白的加工即为酶蛋白化学修饰。, 酶蛋白化学修饰的意义： 研究酶蛋白的结构与功能及其催化机理： 改善酶蛋白的稳定性和催化特性： 在医药酶制剂中，降低酶蛋白的免疫原性：, 酶蛋白化学修饰的局限性： 化学修饰剂的修饰反应的专一性问题； 酶蛋白化学修饰后，或多或少地影响酶蛋白的空间构像； 目前酶的化学修饰技术，主要是针对酶蛋白的极性氨基酸残基的反应，对于非极性氨基酸的修饰方法有待研究；,目前酶蛋白化学修饰研究主要包括以下几个方面:金属离子置换修饰;大分子结合修饰
2、; 肽链有限水解修饰; 酶蛋白侧链基团修饰; 氨基酸置换修饰。,Ch5-4 酶蛋白的化学修饰 1. 金属离子置换修饰,本技术的主要依据是: 有些酶蛋白, 金属离子对其活力有着明显的影响, 这些金属离子多数情况下是酶活性中心的组成部分, 改变金属离子, 就在很大程度上改变了酶活力。用于酶分子修饰的金属离子, 主要是一些二价金属离子,如: Ca Mg Mn Zn Co Cu Fe等。金属离子置换法只能适合于那些本来就含有金属离子的酶蛋白。,酶分子修饰的基本过程在酶溶液中加入一定量的乙二胺四乙酸(EDTA 金属离子螯合剂), 使其充分与酶蛋白中的金属离子进行螯合。除去EDTA-金属离子螯合物 (透析
3、法、超滤法、层析法等)。加入新的修饰离子。 实例: 将含锌的蛋白酶中的锌离子除掉后, 加入钙离子, 可以使原酶蛋白的活力提高20-30%。,Ch5-4 酶蛋白的化学修饰 2. 大分子结合修饰,利用一些水溶性大分子与酶蛋白结合, 改变酶分子的空间结构, 从而改变酶性质。 常用的大分子修饰剂有: 右旋糖酐、聚乙二醇、聚氨基酸、蔗糖聚合物等。,通过大分子结合化学修饰, 主要从以下几方面具有重要意义:提高酶的催化活力：例如: 核糖核酸酶, 利用右旋糖酐修饰后(一分子酶蛋白与6.5分子右旋糖酐结合后), 酶活力是原酶活力的2.25倍; 胰凝乳酶经右旋糖酐修饰后(一分子酶蛋白与11分子右旋糖酐结合), 酶
4、活力是原酶活力的5.1倍。,增加酶蛋白的稳定性: 例如SOD-超氧化物歧化酶经化学修饰后, 酶稳定性有明显的改善和提高:见下表,Ch5-4 酶蛋白的化学修饰 3. 肽链有限水解修饰,利用肽链的有限水解, 使酶的空间结构发生某些精细的改变, 从而改变酶的特性和功能的方法, 称为肽链的有限水解修饰。酶蛋白的肽链被水解后, 有以下三种情况: 水解后, 引起酶活性中心的破坏, 从而酶的活性受到影响; 水解后, 酶活性中心不受影响, 酶活力不发生改变; 水解后, 使酶蛋白的分子结构发生改变, 更加有利于酶活性中心与底物结合和有利于酶的催化反应。,后两种情况, 可用于酶修饰, 第二种情况, 一般不改变酶活
5、力, 主要用于对酶蛋白的抗原性进行修饰, 我们知道, 蛋白的抗原性主要与蛋白的结构的复杂性有关, 蛋白越复杂, 其抗原性越强; 在不影响酶蛋白的酶活力的前提下, 对酶蛋白进行有限水解, 减低其结构的复杂性, 从而降低酶蛋白的抗原性; 第三种情况, 在水解掉酶蛋白的部分肽段后, 酶活力有明显的提高, 主要用于提高酶活力的修饰和改善酶蛋白稳定性修饰。,酶修饰的实例:胰蛋白酶 胰蛋白酶主要产生于动物的胰脏, 在胰脏细胞分泌出来时, 是以胰蛋白酶原的形式存在, 不显示酶活力, 只有利用特异性蛋白酶水解后, 使胰蛋白酶原除掉一个6肽后, 才显示出酶活力。天冬氨酸酶: 天冬氨酸酶经胰蛋白酶水解修饰后, 从
6、其羧基端水解掉一个10肽, 天冬氨酸酶的酶活力比原酶提高4-5倍。木瓜蛋白酶: 目前在食品上用的较多的蛋白酶之一, 由于其酶蛋白结构复杂, 有一定的抗原性, 严重影响了其在食品上的应用, 将该酶用亮氨酸肽酶进行水解后,在保持酶活力不受影响的前提下，其抗原性大大降低。,Ch5-4 酶蛋白的化学修饰 4. 酶蛋白的侧链基团修饰,酶蛋白的侧链基团是指蛋白质氨基酸残基上的功能集团, 主要有氨基、羧基、羟基、巯基、咪唑基、吲哚基等, 酶蛋白的侧链基团修饰是采用化学手段, 对蛋白质侧链基团引入某些化学基团, 从而改变酶蛋白的某些特性。,酶蛋白的侧链基团修饰, 主要在改善酶蛋白的化学稳定性方面具有重要作用,
7、 最常用的是利用修饰剂对酶蛋白分子内进行分子内交联反应, 主要是改善酶蛋白分子的空间构型稳定性。常用的分子内交联剂有二氨基丁烷、戊二醛、己二胺等, 这些交联剂的突出特点是都含有双功能基团, 能与酶蛋白分子内两个侧链基团进行反应, 反应后, 其本身起到一个分子间桥的作用, 从而加固了酶蛋白分子的空间构型的稳定性。如 大部分酶蛋白经戊二醛进行交联反应后, 其热稳定性、酸碱稳定性都得到明显改善。,Ch5-4 酶蛋白的化学修饰 5.氨基酸置换修饰,在酶蛋白分子的特定位置上, 氨基酸的种类和性质是特定不变的, 氨基酸置换修饰是指将肽链上的某一特定氨基酸换成另一个氨基酸, 使酶蛋白的空间构型发生改变, 从而改变酶蛋白的某些生物学特性, 即称为氨基酸置换修饰。氨基酸的置换修饰主要在提高酶蛋白的酶活力和增加酶蛋白的稳定性有一定的作用;,例如: T4-溶菌酶 酶蛋白分子上第三位的异亮氨酸置换成半胱氨酸后, 半胱氨酸可与第97位的半胱氨酸形成二硫键, 这对于维持酶蛋白的空间构型起到很重要作用, 在保持酶活力不变的前提下, 酶稳定性增加了一倍。氨基酸置换修饰方法主要是通过遗传工程的手段来进行。,
