溶菌酶的晶体培养试验

溶菌酶的晶体培养试验
溶菌酶的晶体培养试验

溶菌酶晶体培养实验

实验目的

近年来,X 射线晶体结构分析技术在受体研究中得到了广泛应用。 其关键是

获得具有高衍射分辨率的晶体。本试验通过溶菌酶晶体培养实验:

1. 了解蛋白质分子结晶的原理

2. 了解影响蛋白质分子结晶的因素

3.

掌握蛋白质晶体的悬滴培养法

蛋白质分子结晶的原理

]'igurc I . I. A lypicil solubility cunc lor a pr(Uei]i, ns a lun^iion nt ihc sail coiKcnti^itiun or aiuilher paiainukT. For Ivsl resulK (he urvslals should be 芒rvWn aL a lower level ol supers al oral ion than is required for formation or nuclei.

蛋白质结晶的4个主要步骤: 1.

测定蛋白质溶液的纯度

protein

concentration

solubility curve

parameter, e.g. salt concent ration

Figure 1.8. An ekclron

micrograph of n crystal face of tlie oxyjcn-Eransport ii 华 pitMciii hcinoey^Eiin from

Panuliru^ imermptus. The

nx>lecular weight of this pnMdn is 450.000; magnification: 250t 000x. (Courtesy of E.FJ. van Brugge IL }

2.蛋白质溶液与盐,有机化合物等沉淀剂混匀;膜蛋白需要加入去垢剂

3.混合溶液达到过饱和状态,形成晶核

4.晶核一旦形成,晶体开始生长

三. 影响蛋白质分子结晶的因素

1.待结晶蛋白质的纯度,一般要求纯度高于 95%

2.待结晶蛋白质的浓度,5~10 mg/ml

3.沉淀剂,盐,PEG,有机溶剂

4.pH 值

5.温度,4° C, 16° C

6.结晶方法,悬滴法,坐滴法

7?震动

四. 试剂及器材

1 ?试剂:溶菌酶蛋白,氯化钠,醋酸钠,去离子水

2?器材:可调移液器,晶体培养板,硅化盖玻片,真空脂,晶体培养箱,显微镜

五. 试验步骤

1.配制50 mg/ml溶菌酶溶液,0.1 M醋酸钠溶液,pH4.5

2.配制池液:(1) 5% (w/v)氯化钠,0.1 M醋酸钠溶液,pH4.5

(2) 8% (w/v)氯化钠,0.1 M醋酸钠溶液,pH4.5

3.在晶体培养板溶剂池中分别加入 0.3 ml池液(1)和池液(2)

4.在干净的硅化盖玻片上,滴加 2 ml溶菌酶溶液和2 ml池液

5.将盖玻片倒扣在加池液的有溶剂池上,用真空脂密封

6.将晶体培养板放入16° C晶体培养箱

7.第二天,在显微镜下观察晶体生长情况

I j^iiic 1.3. TJic lian^ing diop metluxl ul protein ciys(j||i/Ldii^i. I Wing unv with depressions. i he 卩rolein ion in suspended ns 訂drop t rum 3 gkiss cover ^lip shovel I K precipiLmi solution in a waled depression, (he glass slip is siliconized to prevent spreading of the drop. Equilibrium is reached dillusion ol vapor ftvin the drop 10 the preeipiuuing sole lion 01 vice versa. All of the depressions in the iray can. ol course, be used.

Procedure for Crystallization of Lysozyme

Chemicals needed:

Lysozyme protein

Sodium Chloride

Sodium Acetate buffer

Distilled water

Procedure

1.Prepare 50 mg/ml sample of lysozyme in 0.1 M NaAc pH4.5

2.Prepare well solutions:

a. 5% (w/v) NaCl, 0.1 M sodium acetate, pH4.5

b. 8% (w/v) NaCl, 0.1 M sodium acetate, pH4.5

3.Place 0.3 ml of well solution a, well solution b in each well of a VDX tray

l well solution 4.On a clean silated cover slide, create 4 drops of 2 卩l ysozyme

solution, 2

5.Seal these cover slips with grease over a well

6.Place the VDX plate in 16 °C incubator.

7.Observe the crystals next day under microscope

溶菌酶

溶菌酶 溶菌酶 溶菌酶( Lysozyme,E.C.3.2.17),全称为1,4-p -N -溶菌酶,又称为细胞壁溶解酶,是自然界普遍存在的一种酶,因其能溶解细菌细胞壁具有溶菌作用而得名。 (一)溶菌酶的结构及物理化学性质 溶菌酶易溶于水,遇碱易破坏,不溶于丙酮、乙醚,是一种白色、无臭的结晶粉末。相对分子质量为14.7ku,由129个氨基酸残基组成,碱性氨基酸残基及芳香族氨基酸如色氨酸残基的比例很高,含有4个二硫键,如图2 -24所示,其等电点为10~11。在37℃条件下溶菌酶的生物学活性可保持6h,当温度较低时保持时间更长,利于溶菌酶在体内发挥作用。禽蛋蛋清是溶菌酶的重要来源,蛋清溶菌酶的物理化学性质如表17 -1所示。溶菌酶由两个区域组成,由一个长的α螺旋所联接,其二级结构大多是α螺旋。N末端的区域( f40~80)由一些螺旋线组成,大多数是反平行的β折叠。第二个区域由fl~39和f89~129氨基酸残基组成。分子中的这两个区域被一个螺旋体(f87天冬氨酸- 114精氨酸)所分离,分子组成了内部疏水外部亲水的基本结构,对溶菌酶发挥抗菌功能起着巨大的作用。 表17 -1 蛋清溶菌酶的物理化学特性 特性数值 相对分子质量14 400 亚基数 1 氨基酸129 等电点10.7 二硫键数 4 碳水化合物所占比例0 E1%280nm 26.4 93℃时的D热值(每分钟破坏90%的活性)110 酶活力的实验通过浑浊溶壁微球菌的细胞溶解 (二)溶菌酶的来源 溶菌酶在自然界中普遍存在,在人和许多哺乳动物的组织和分泌液中,均发现有溶菌酶存在,其物化性质基本相似,溶菌酶的来源如表17 -2所示。溶菌酶主要分布于禽蛋和鸟类蛋清中,尤其是浓厚蛋白的系带膜状层中。禽蛋中异常丰富,占整个蛋清中的 3.5%,鸡蛋蛋清是溶菌酶的主要商业来源。 表17 -2溶菌酶的来源

溶菌酶实验 实验报告 第七组

溶菌酶的提取和系列性质测定实验报告 学院:生物科学与工程学院 班级: 姓名: 学号: 组别:第七组 组员:

一、实验内容: 溶菌酶的提取和系列性质测定 在研究酶的性质、作用、反应动力学等问题时都需要使用高度纯化的酶制剂以避免干扰。酶的提纯工作往往要求多种方法交替应用,才能得到较为满意的效果。常用的提纯方法有盐析、有机溶剂沉淀、选择性变性、离子交换层析、凝胶过滤、亲和层析等。酶蛋白在分离提纯过程中易变性失活,为能获得尽可能高的产率和纯度,在提纯操作中要始终注意保持酶的活性如在低温下操作等,这样才能收到较好的分离提纯效果。 溶菌酶又称胞壁质酶或N-乙酰胞壁质聚糖水解酶、球蛋白G,是一种能水解致病菌中黏多糖的碱性酶。主要通过破坏细胞壁中的N-乙酰胞壁酸和N-乙酰氨基葡糖之间的β-1,4糖苷键,使细胞壁不溶性黏多糖分解成可溶性糖肽,导致细胞壁破裂内容物逸出而使细菌溶解。溶菌酶还可与带负电荷的病毒蛋白直接结合,与DNA、RNA、脱辅基蛋白形成复盐,使病毒失活。溶菌酶相对分子质量约为1.44×104,是一种强碱性蛋白质,等电点在10.0以上,并对温度和酸不敏感。在自然界中,普遍存在于鸟类和家禽的蛋清中,哺乳动物的泪、唾液、血浆、尿液、淋巴液等细胞中,植物卷心菜、萝卜、木瓜等,以蛋清含量最丰富,约为0.3%。 本实验用鸡蛋为原理,通过阳离子交换层析,硫酸铵沉淀,分子筛层析等步骤提取溶菌酶。 二、实验原理: 1蛋白质提取分离技术 以蛋白质和结构与功能为基础,从分子水平上认识生命现象,已经成为现代

生物学发展的主要方向,研究蛋白质,首先要得到高度纯化并具有生物活性的目的物质。蛋白质的制备工作涉及物理、化学和生物等各方面知识,但基本原理不外乎两方面。一是得用混合物中几个组分分配率的差别,把它们分配到可用机械方法分离的两个或几个物相中,如盐析,有机溶剂提取,层析和结晶等;二是将混合物置于单一物相中,通过物理力场的作用使各组分分配于来同区域而达到分离目的,如电泳,超速离心,超滤等。在所有这些方法的应用中必须注意保存生物大分子的完整性,防止酸、硷、高温,剧烈机械作用而导致所提物质生物活性的丧失。蛋白质的制备一般分为以下四个阶段:选择材料和预处理,细胞的破碎及细胞器的分离,提取和纯化,浓细、干燥和保存。 微生物、植物和动物都可做为制备蛋白质的原材料,所选用的材料主要依据实验目的来确定。对于微生物,应注意它的生长期,在微生物的对数生长期,酶和核酸的含量较高,可以获得高产量,以微生物为材料时有两种情况:(1)得用微生物菌体分泌到培养基中的代谢产物和胞外酶等;(2)利用菌体含有的生化物质,如蛋白质、核酸和胞内酶等。植物材料必须经过去壳,脱脂并注意植物品种和生长发育状况不同,其中所含生物大分子的量变化很大,另外与季节性关系密切。对动物组织,必须选择有效成份含量丰富的脏器组织为原材料,先进行绞碎、脱脂等处理。另外,对预处理好的材料,若不立即进行实验,应冷冻保存,对于易分解的生物大分子应选用新鲜材料制备。 2.柱层析技术 柱层析技术也称柱色谱技术。一根柱子里先填充不溶性基质形成固定相,将蛋白质混合样品加到柱子上后用特别的溶剂洗脱,溶剂组成流动相。在样品从柱子上洗脱下来的过程中,根据蛋白质混合物中各组分在固定向和流动相中的分配系数不同经过多次反复分配,将不同蛋白组分逐一分离。 根据填充基质和样品分配交换原理不同,离子交换层析,凝胶过滤层析和亲和层析是三种分离蛋白质的经典层析技术。

溶菌酶

溶菌酶 2010级基地班马冬珂10104109 一:溶菌酶的性质: 1907年,Nicolle最早发表了枯草杆菌溶菌因子的报告,两年后,Laschtschenko指出,鸡蛋也有较强溶菌活性,并把它命名为溶菌酶(Lysozyme,EC3.2.1.17)。紧接着Fleming和Meyer等证实植物中也含有溶菌酶,以后人们对溶菌酶的特性有了更深入的认识。(1) 溶菌酶是一种广泛存在于各种动植物有机物中的糖苷水解酶,作用于N一乙酰氨基葡萄糖和N一乙酰胞壁之间的8—1,4键,能使某些细菌细胞壁中的粘多糖成分分解。是由129个氨基酸残基组成的碱性球蛋白,等电点在pH值10.8左右,分子量为14000,化学性质非常稳定。当pH值在1.2—11.3的范围剧烈变化时,其结构几乎不变。在酸性环境下,溶菌酶对热的稳定性很强;pH值低于4时,溶菌酶可以长期在室温下存放。其纯品为白色或微黄、黄色的结晶体或无定型粉末,无异味,,微甜,易溶于水,遇碱易被破坏,不溶于乙醚. 280nm的消光系数为13.0。酶活性可被该酶活性可被一些金属离子Cu2+,Fe2+,Zn2+(10-5~10-3M)以及N-乙酰葡萄糖胺所抑制,能被Mg2+,Ca2+(10-5~10-3M)、NaCl所激活。 二:提取原材料和提取方法: 溶菌酶广泛存在于家禽的蛋清、哺乳动物组织的分泌液中,一些植物(如卷心菜、木瓜等)的汁液中也有强力的溶菌酶活性。目前一般从蛋清和蛋壳中提取溶菌酶。 提取原料:鸡蛋(含量约为2%到4%)。鸡蛋清按水分和固形物所占比重,则含水分87%,固形物13%;固形物中大约90%是蛋白质, (2) 提取方法: 1.蛋清中溶茵酶的提取:蛋清中的溶菌酶可用吸附法提取,过程如下:蛋清过滤(90目100目),加入724型树脂吸附(每公斤蛋清加15g)一倾去蛋清一冲洗并控干树脂。用质量分数10%硫酸铵洗脱一洗胶液中加入晶体硫酸铵(30g/100mL)沉淀溶菌酶,沉淀晾干即得到溶菌酶粗制品。蛋清中的溶菌酶也可用直接结晶法制取,即在蛋清中加入食盐(NaCI)。使其质量分数达到5%,并调节溶液pH值至10.0左右,加入少许溶菌酶晶体为晶种,于-4摄氏度冰箱冷却静置7d一14d即可获得溶菌酶的结晶品。这种工艺方法可获得较高纯度的溶菌酶,收率也比较高。可广泛用于从蛋清提取溶菌酶的工业化生产。 2.蛋壳中溶茵酶的提取:蛋壳中(实际上是蛋壳膜)溶菌酶含量虽然较低,但从变废为宝的角度考虑,仍是提取溶菌酶的重要原料。具体工艺流程如下:蛋壳一质量分数1%NaCI抽提滤液加热去除杂蛋白,加聚丙酸凝聚(富集),溶解凝聚物,加氯化钙沉淀上清液结晶。 三:制备(重点): 1..酸性条件下热处理法提纯溶菌酶:在酸性条件下溶菌酶具有热稳定性,不易变性失活,且溶菌酶和卵蛋白的等电点分别为11.0和4.5,由于溶菌酶和卵蛋白的性质著异,因而在实验中采用热变性和调pH值使卵蛋白沉淀的方法来探讨去除卵蛋白的较好方法。研究发现溶菌酶和卵蛋白之间存在静电作用力,在加热

溶菌酶的研究及应用简介

溶菌酶的研究及应用简介 摘要溶菌酶(lysozyme)是一种专门作用于微生物细胞壁的水解酶,又称胞壁质酶(muramidase)。人们对溶菌酶的研究始于20 世纪初,英国细菌学家Fleming在发现青霉素的前6年(1922年)发现人的唾液、眼泪中存在能溶解细菌细胞壁的酶,因其具有溶菌作用,故命名为溶菌酶,其中鸡蛋溶菌酶的研究和应用已相当深入和广泛[1]。通过对它的结构、性质、来源的研究;溶菌酶已广泛的应用于医药、生物工程和食品工业等多个方面。 关键词溶菌酶;结构;应用;研究进展 溶菌酶(Lysozymc EC3.2.1.17)又名胞壁质酶(muramidase)、乙酞胞壁酸聚糖水解酶(N-acctylmuramide glyca-nohydrolase),广泛地分布于自然界[2]。在病毒(如噬菌体T4)、细菌(如枯草杆菌)、植物(如番木瓜)、动物(如鼠、狗)及人体都含有。人体多数组织器官含有一定浓度的溶菌酶。但以脾、肾含量较高。在鼻及支气管分泌液、泪液、脑脊液、唾液、乳汁及血液中均含有一定量的溶菌酶。此酶自被发现以来,经科学家们不断地研究,使得它在酶学及临床医学中均占有一定的重要位置,也将其应用于医疗、食品、畜牧及生物工程中。 1 溶菌酶的发现 1907年Nicollc[2]猜测芽胞杆菌(Bacillus)及枯草杆菌中含有溶解细菌的酶。1909年https://www.360docs.net/doc/7316130015.html,schtchenko[3]第一个报道了鸡蛋清含有溶解细菌的酶。1922年Alexander Fleming[2]发现鼻粘液里有一种能溶解微球菌(micrococcus

lysodeikticus)及其他细菌的酶,他把这种酶命名为溶菌酶(lysozyme)。经过仔细的观察和研究,他发现此酶广泛地存在于生物组织及机体的某些分泌物中。之后Robert及Wolff 也从鸡蛋清里提取出溶菌酶。1937~1946年间Abraham[3],Robinson, Alderson及Fevold等人通过实验从而分别获得了溶菌酶的结晶。 2 溶菌酶的理化性质、空间结构 2.1溶菌酶的理化性质 溶菌酶由129个氨基酸构成的单纯碱性球蛋白,在酸性环境下,溶菌酶对热的稳定性很强。当pH值为1.2~11.3围剧烈变化时,但其结构几乎维持不变。当pH值为4~7,96℃热处理15 min仍能保持87%的酶活性;当pH值为3 时能耐100℃加热处理45min;但碱很容易破坏酶活性,当处于碱性pH 值围时,溶菌酶的热稳定性就很差[4]。在干燥条件下,溶菌酶可以长期在室温存放,其纯品为白色或微黄色。黄色的结晶体或无定形粉末,无臭,味甜。易溶于水,易遭碱破坏,不溶于丙酮和乙醚。其分子结构如下: 2.2 空间结构 溶菌酶是第一个结构弄清楚的酶,在很长一段时间中,其中有许多蛋白晶体研究及蛋白质结构与功能关系研究。这些进展都是利用溶菌酶获得的溶菌酶一直

国内的溶菌酶的应用与发展 陈邱

国内的溶菌酶的应用与发展 溶菌酶,又称胞壁质酶。球蛋白G、N - 乙酰胞壁质聚糖水解酶。最早对溶菌酶的研究起于 N icolle 1907 年发表的枯草芽孢杆菌中的溶解子,1922年 Flem ing等发现,在人的唾液、眼泪中存在有能够溶解细胞壁杀死细菌的酶,因而被命名为溶菌酶 [1] 。1965年,英国的菲利普等用 X衍射法对溶菌酶进行研究分析,第一个完全弄清了溶菌酶的立体结构 [ 2 ]。此后人们发现溶菌酶广泛地存在于高等动物组织及分泌物,植物及各种微生物中,其中在新鲜的鸡蛋清中含量最高。溶菌酶可选择性地分解微生物细胞壁的同时不破坏其它组织,且本身无毒无害,因而它是一种天然的安全性能很好的杀菌剂,防腐剂,将可应用于食品防腐、医药制剂日用化工等行业。在我国,溶菌酶的应用范围和应用量还比较有限,但可以预计,溶菌将会是应用于我国食品工业中一种重要的功能性食品添加剂。 溶菌酶的结构特点和抗菌作用机制结构特点与复杂性 大多数鸡蛋清溶菌酶是由129个氨基酸组成的碱性球状蛋白 ,相对分子量在14000 ~18000。其等电点可达 10 7,存在 4 个二硫键。正常条件下溶菌酶作用的最适温度为45℃~50 ℃。蛋清溶菌酶在低温干燥下可长期保存。其纯品为白色粉末状结晶,无臭、味甜 ,易溶于低浓度的食盐水。在碱性条件下易被破坏,但在酸性溶液中其化学性质稳定,热稳定性很强 ,在 pH4 ~7 时,100℃下处理1m in 酶仍保持良好的活性,在pH3时,100℃加热处理 45m in 仍能保持活性{3}。溶菌酶在水溶液中6215 ℃下,维持30min则完全失活,在2015%

的乙醇中,在 6215 ℃下维持 20m in而不失活[4]。王玮等[5]研究表明。在一元醇和二元醇溶液中溶菌酶分子的稳定性均随着醇浓度的增大而提高。人溶菌酶分子量为14600,由130个氨基酸组成 ,也存在4个二硫键,其酶活性比鸡蛋清溶菌酶高2倍左右。在生产或应用溶菌酶时,由于工艺或环境的变化,极易造成酶的变性失活,因此必须采取一定的手段使蛋白复性,减少损失。史晋辉等[7]研究发现 ,当酶浓度较低时,017mol/L 的盐酸胍即可使溶菌酶完全复性。此外 , 溶菌酶和其它酶具有相似的性质 , Karupp iah等[8]研究表明,向复性溶液中加入适量的β- 环糊精,可使变性的碳酸脱水酶的复性率达到80% 。董晓燕等[9]利用β-环糊精和十六烷基三甲基溴化的联合作用,在适宜盐酸胍浓度下,溶菌酶可完全复性。王彦等利用离子交换色谱法研究发现,当复性缓冲液中不含其它盐类时,脲浓度为 210mol /L时复性产率最高,当脲浓度高时,硫酸铵能很好地提高溶菌酶的复性回收率。 溶菌酶的抗菌作用机制 目前已知的几种溶菌酶有:内- N -乙酰己糖胺酶、酰胺酶β-1,3、β-1,6葡聚糖酶和甘露聚糖酶、几丁质酶、磷酸甘露糖酶脱、乙酰壳多糖酶[11]。参与细菌细胞壁溶解作用的溶菌酶大致可分为作用于糖苷键和作用于肽和酰胺部分的两类。内- N -乙酰己糖胺酶、β- 1, 3、β 1, 6葡聚糖酶等主要作用于糖苷键,使糖苷键断裂,破坏细胞壁的分子结构,而酰胺酶等则主要作用于多肽,使多肽断裂。以内 - N - 乙酰己糖胺酶为例,内- N-乙酰己糖胺酶能够催化水解细胞壁肽聚糖分

溶菌酶

1922年,英国细菌学家Fleming发现人的唾液、眼泪中存在有溶解细菌细胞壁的酶,因其具有溶菌用,故命名为溶菌酶。溶菌酶广泛地分布于自然界中,在人的组织及分泌物中可以找到,动物组织中也有,以鸡蛋清中含量最多。其他植物组织及微生物细胞中也存在[1]。它是由动物特定细胞内的核糖体上合成的一种蛋白酶,分泌到细胞外杀死细菌的。它存在于卵清、唾液等生物分泌液中,催化细菌细胞壁肽聚糖N-乙酰氨基葡糖与N-乙酰胞壁酸之间的1,4-β-糖苷键水解的酶。它可以溶解掉细菌的细胞壁,杀死细菌。 由于溶菌酶能够选择性地分解微生物的细胞壁,并且自身没有毒害,因此作为一种天然、安全的杀菌剂和防腐剂,在食品工业、医药制剂、日用化工等行业被普遍重视。随着开发和应用研究的进一步深入,溶菌酶的发展前景将会十分广阔。下面主要陈述溶菌酶的一些基本情况及其在食品工业中的应用。在食品工业中,溶菌酶是无毒的蛋白质,能选择性地使目标微生物细胞壁溶解而使其失去生理活性,而食品中的其他营养成分几乎不会造成任何损失。因此,它可以安全地替代有害人体健康的化学防腐剂(如苯甲酸及其钠盐等),以达到延长食品货架期的目的,是一种很好的天然防腐剂。现已广泛应用于水产品、肉食品、蛋糕、清酒、料酒及饮料中的防腐。 1 溶菌酶的分类 溶菌酶按其所作用的微生物不同分两大类,即细菌细胞壁溶菌酶和真菌细胞壁溶菌酶。真菌细胞壁溶菌酶包括酵母菌细胞壁溶解酶和霉菌细胞壁溶解酶。 1.1 细菌溶菌酶细菌溶菌酶通常可分为三大类:N-乙酰氨基己糖苷酶,它催化水解肽聚糖中糖骨架中的β(1→4)糖苷键;N-乙酰胞壁酰-丙氨酸酰胺酶,它催化裂解肽聚糖中糖基与肽基;内肽酶,它催化裂解肽聚糖肽桥中的肽键。 1.2 真菌溶菌酶真菌溶菌酶主要包括几丁质酶和β-葡聚糖酶。 1.2.1 几丁质酶 虽然一些外几丁质酶(exochitinases;EC3.2.1.30)也表现出抗真菌的特性,但抗真菌的几丁质酶主要是内几丁质酶(endochitinases;EC3.2.1.14)。人们已经研究了许多来自于植物和微生物的几丁质酶,并对有些几丁质酶抑制真菌生长/裂解真菌细胞的作用进行了研究。科学家们首先在植物中发现了几丁质酶的抗真菌作用,这类几丁质酶可以对抗侵入植物体的真菌病原体。微生物几丁质酶主要是由链霉菌属、杆菌和大多数真菌产生的。细菌分泌几丁质酶主要用于真菌细胞壁的降解和重组,但在大多数产几丁质酶的真菌中,此酶主要用于真菌细胞壁的成型过程。只有在一些特定的寄生霉菌中,如Trichodermaharzianum、APhanocladium album和Gliocladium vixens中,胞外几丁质酶和β-葡聚糖酶用来附着和降解目的菌丝。这些抗真菌的几丁质酶与植物几丁质酶相似,多为内几丁质酶。由于肽聚糖和甲壳质的糖骨架具有相似的结构,因此,一些几丁质酶也具有溶菌酶活性。 1.2.2 β-葡聚糖酶 β-葡聚糖酶(β-glucanases;EC 3.2.1.39)具有抗真菌作用主要是因为它能水解β(1→3)糖苷键。研究表明:β(1→3)葡聚糖酶对几丁质降解真菌细胞壁具有显著的协同作用。如将纯化的几丁质酶和β-葡聚糖酶合用,抗灰色葡萄孢(Botrytis cinera)的作用提高了10倍。内葡聚糖酶与外葡聚糖酶、不同内葡聚糖酶间也具有协同抗真菌作用。因为许多植物性食品中含有β-葡聚糖成分,它对维持产品的组织性、黏度和外观都有重要作用,将β-葡聚糖酶加入这类食品,可能会引起不良影响。真菌的细胞壁主要组分为几丁质和β-葡聚糖,但一些真菌和大多数酵母细胞壁含有其他类型的多糖(甘露聚糖、α-葡聚糖和纤维素),因此,甘露聚糖酶、α-葡聚糖酶也可作为抗真菌的酶类应用于食品工业。 2 溶菌酶的结构

溶菌酶的提纯结晶和活力测定.实验报告doc

溶菌酶的提纯结晶和活力测定 姓名:学号: 班级:指导老师: 一、实验前言 1.实验背景 溶菌酶(lysozyme)是一种能够水解细胞壁成分中N- 乙酰胞壁酸与N- 乙酰葡萄糖胺之间的β- 1,4 糖苷键的酶,被广泛应用于医药、食品工业、生物工程等方面,现从鸡蛋蛋清中提取溶菌酶已达到工业化生产水平。蛋清中的溶菌酶含量越高,酶活力越强,越有利于鸡蛋的保存,因此测定鸡蛋蛋清中的溶菌酶对我国溶菌酶生产、禽蛋产品加工有重要的指导作用,也为蛋品质评定提供了一个重要参数。 活力测定的基本原理是用一种细菌悬液作为基质,加入待测标本后保持一定时间,如样 品中含有溶菌酶则细菌被溶解,即其细胞壁不溶性多糖变成可溶性粘肤。测定方法很多:如平皿测定法、光电比浊法、粘度测定法、分解产物测定法(因为底物往往过量,通常不用底物)、化学滴定法、分光光度法及同位素技术,其中以平皿测定法和比浊法最为常用。 溶菌酶分布很广,而且不是单独存在的,往往是和许多因子共同作用、相互协调。同时,可以直接或间接地通过酶的分解产物而起作用。在这里许多问题正处于摸索阶段,有些方面通过特定的实验,预测其应用。而这些特定的实验往往对某种或某一个动物而言,还有其局限性。未定论的问题很多,许多应用尚未大面积使于临床,但是溶菌酶必将越来越引起人们的重视,特别是其广布于人体,在医药、科研方面的作用尤为重要. (l)抗菌 溶菌酶不但作用于革兰氏阳性细菌,而且它作为一种非特异性免疫,即对所有的病原微 生物都有一定程度的抵抗力,没有特殊的选择性,对身体的自然防御起很大作用.如鼻粘膜,口

腔中含有一些溶菌酶,临床用于治疗副鼻窦炎和龋齿;眼泪和白血球中溶菌酶含量最高,因此在干燥综合症诊断上,认为泪液溶菌酶值的下降可以提供敏感可靠的指标,并能反映泪腺受损程度;在白血病患者的尿中,含有大量溶菌酶,临床上可有效地诊断白血病。白血球中的溶菌酶在脱颗粒过程中被排列到噬菌体内,噬菌体感染宿主(抗原)后,诱导产生溶菌酶(抗体),这种溶菌酶是噬菌体染色体组,通过细胞壁分解酶和膜多糖分解酶的作用而表现,其主要功能一是使噬菌体产生吸附作用,二是使噬菌体向宿主菌体内注入DNA,溶菌酶在噬菌体侵入宿主菌细胞和溶菌的整个过程中都起着重要作用,此溶菌酶(抗体)和补体共同作用,使某些微生物敏感,因此,溶菌酶可能和噬菌体内其他抗微生物系统有协同作用,主要作用是消化细菌,而不是杀死细菌。普遍认为,这种白细胞具有抗肿瘤作用和治疗由细菌、病毒引起的炎症。以上这种抗原—抗体反应也可以在体外进行溶菌反应,即血清学反应,可解析细菌表层结构和作为研究分子生物学的材料,通过它寻找新酶类,也可用做病毒性传染病的诊断。 (2)抗病毒 一方面如流行感冒和腺病毒,可能它的蛋白质外壳具有溶菌酶的作用点,现已证明,腺病毒在人体内引起呼吸道炎症,在实验动物中引起肿瘤。因此,用溶菌酶可以治疗呼吸道疾患,抗动物肿瘤。另一方面溶菌酶作用的细菌产物可诱发产生干扰素,而干扰素主要功能是抗病毒。 (3)提高抗菌素疗效 因为抗菌素是微生物合成的代谢产物,通过抑制细菌细胞壁肤聚糖及核酸和蛋白质的合成,影响细胞膜,因而具有抑制或致死其他微生物的作用。而溶菌酶也作用于细胞膜,与抗菌素合用可提高疗效。 (4)组织修复

实验一溶菌酶的溶菌作用

实验一溶菌酶的溶菌作用 实验目的: 1、掌握溶菌酶对革兰氏阳性菌溶解的原理及应用。 2、证实体液中溶菌酶的存在观察溶菌酶的溶菌现象。基本原理: 正常情况下,机体的唾液、泪液、痰、鼻腔分泌物以及白细胞和血清等均含有丰富 的溶菌酶。测定分泌物和体液中的溶菌酶含量及其变动情况,可作为评价机体非特异性免疫功能的指标之一。 溶菌酶的杀菌机理是其作用于细菌细胞壁的粘肽层,粘肽是细菌的细胞壁主要成分。溶菌酶能切断粘肽结构中的N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰胞壁酸之间的B - 1,4 糖苷键,破坏粘肽支架,使细胞壁破坏。由于细菌细胞壁的重要功能之一是保护细菌,即抗低渗,故细菌失去细胞壁的保护作用后,在低渗环境中可发生溶解。溶菌酶的主要作用对 象是革兰氏阳性菌。革兰氏阴性细菌细胞壁粘肽层外还有脂多糖、外膜和脂蛋白结构, 故在一般情况下溶菌酶不易发挥直接作用。实验材料: 1、葡萄球菌:本菌是一种革兰氏阳性菌,普通琼脂培养基生长良好。 2、标准溶菌酶:称取溶菌酶标准纯品,用蒸馏水配制为1000ug/ml 原液, 并稀释为100、50、10 ug/ml 标准液,用前保存在冰箱中。 3、唾液:用无菌平皿收集唾液,可在同学间收集。(于饭后两小时,清水漱口3 次,10 分钟后,收集唾液于清洁烧杯中); 4、其它:无菌打孔器(孔径2mm ),无菌毛细吸管、毫米尺等。实验方法: 1、制备含葡萄球菌的琼脂平板加热融化3%琼脂,冷至60C ~70C时, 加入1ml 葡萄球菌菌液,混合均匀,倾注于无菌平皿内。 2、用无菌打孔器在葡萄球菌琼脂平板上打孔,孔径2mm 左右,孔距5- 20mm 。用针头挑出孔内琼脂, 3、用毛细吸管取新鲜收集的唾液加入琼脂孔内,每孔加满唾液,同时加标准溶菌酶作阳性对照。 4、置24-28 °C下12-18h观察结果。观察各孔周围溶菌情况,测量溶菌环直径。实验结果: 用毫米尺或三角板量取小孔周围溶菌环直径,并作记录,可与标准溶菌酶阳性对

溶菌酶

内容 1:溶菌酶简介 1.1 溶菌酶 溶菌酶(N-乙酰胞壁质聚糖水解酶,EC3.2.1.17)又称为胞壁质酶,是一种专门作用于微生物细胞壁的水解酶。溶菌酶是由129个氨基酸构成的单纯碱性球蛋白,化学性质非常稳定。 溶菌酶存在 在自然界中,溶菌酶普遍存在于鸟类、家禽的蛋清和哺乳动物的眼泪、唾液、血液、鼻涕、尿液、乳汁和组织细胞中(如肝、肾、淋巴组织、肠道等)。 从木瓜、芜青、大麦、无花果和卷心菜、萝卜等植物中也能分离出溶菌酶,其中以蛋清含量最高。 溶菌酶生理作用 在生物体内溶菌酶具有抗菌消炎,抗病毒,增强机体免疫力的生理功能,还可激活血小板,改善组织局部血液循环障碍,分泌脓液,增强局部防卫功能,具有止血、消肿等作用。它还可以作为一种宿主抵抗因子,对组织局部起保护作用 2:溶菌酶的种类 溶菌酶的研究最早是从尼科尔(Nicoile)1907年发表枯草杆菌溶解因子的报告开始的。两年后,Laschtschenko指出:鸡卵白强烈抑菌作用是酶作用的结果。1922年英国细菌学家弗莱明(Fleming)发现人的唾液、眼泪中存在这种能溶解细菌细胞壁的酶,因其具有溶菌作用,故命名为溶菌酶。 1937年由Abraham与Robinson从卵蛋白中最先分离出晶体溶菌酶,此后人们在人和动物的多种组织、分泌液及某些植物、微生物中也发现了溶菌酶的存在。 根据来源不同,将溶菌酶分为三类 (1)动物源溶菌酶 ?动物源溶菌酶包括鸡蛋清溶菌酶及人和哺乳动物溶菌酶。 ?鸡蛋清溶菌酶是目前研究和应用最多的,在鸡蛋清中约含有3.5%左右的酶,分子 量为14000,其等电点在pH10.8左右,最适效应温度在50℃,化学性质稳定,pH 在1.2~11.3之间改变时对酶结构影响很小,pH在4~7范围内100℃处理1min仍 有近100%的活力,在210℃条件下加热1.5h仍具有活性。 鸡蛋清溶菌酶在碱性环境条件下稳定性较差,分解G+细菌,但对G-细菌不起作用。研究表明其它鸟类蛋清溶菌酶也是由129个氨基酸残基组成,但其排列顺序和鸡蛋清溶菌酶不同,并且活性部位也不相同。 人溶菌酶分子量为14600,对人的溶菌酶研究发现它是由130个氨基酸残基组成,也有4个S-S键,其一级结构氨基酸顺序及组成与鸡蛋清溶菌酶相比有极大的差异,但三级结构有相似性,其溶菌活性比鸡蛋清溶菌酶高2倍。对于哺乳动物溶菌酶,目前仅从牛、马、羊等动物的乳汁中分离出溶菌酶,其化学性质与人溶菌酶相似,但结构尚不清楚,其溶菌活性远低于人溶菌酶。 (2)植物源溶菌酶 目前发现含溶菌酶的植物有近170种,在木瓜、无花果、大麦等植物中均已分离出溶菌酶。植物源溶菌酶分子量较大,约为24000~29000单位,其对溶壁小球菌的溶菌活性不超过鸡蛋清溶菌酶的1/3,但其对胶体状甲壳质的分解活性则是鸡蛋清溶菌酶的10倍。 (3)微生物源溶菌酶 上世纪60年代从微生物中分离出溶菌酶,根据其作用对象分为细菌细胞壁溶菌酶和真菌细胞壁溶菌酶。

溶菌酶结晶实验的步骤及其注意事项 (1)

溶菌酶晶体培养实验 获得质量较好的晶体是开展X-射线衍射技术的前提。溶菌酶结晶实验就是要让学生亲自动手实验来获得实实在在的晶体。溶菌酶易于结晶,结晶条件简单,通常被选来作为蛋白晶体入门教学。 原理和方法: 溶菌酶(lysozyme)是由129个氨基酸组成的,分子量为14307Da的较稳定的无毒的碱性球蛋白。 蛋白质结晶通常是利用气相扩散(Vapor Diffusion)的原理来完成:也就是将含有高浓度的蛋白质(5-50mg/ml)溶液加入合适的溶剂,慢慢降低蛋白质的溶解度,使其接近自发性的沉淀状态时,蛋白质分子将整齐的堆积形成晶体,包含纯化蛋白、缓冲液和沉淀剂的小液滴,与大样品池中相似缓冲液和更高浓度的沉淀剂之间形成平衡。起初,蛋白质溶液中的小液滴包含了低浓度的沉淀剂,随着水分的蒸发并转移到大样品池中,沉淀剂浓度也增大到最合适蛋白结晶的水平。当系统处于平衡状态,这种最佳条件就继续维持直至晶体产生。 利用气相扩散原理获得晶体的实验操作方法有两种,分别是:悬滴法和座滴法。此次实验采用的是悬滴法。 下面是模式图:

这次实验所用的为5mg/ml,10mg/ml,20mg/m,30mg/ml的溶菌酶溶液(已经在实验前准备好了)。 池液:A液0%(M/V)的NaCl溶液,pH=4.8 B液30%(M/V)的NaCl溶液,pH=4.8 实验步骤: 1.将16孔板向下轻磕几下,将孔内可能存在的杂物磕出来,并用洗耳球吹几次。 2.向针管中装填真空脂。 3.用针管在16孔板的边缘涂真空脂,确保均匀。 4.向16孔板中的每个孔按照一定的比例加入A液和B液,总体积为300微升, 接着用移液枪将池液吹打混合均和。下附参考的池液混合比例表(也可自行安 排混合比例,标准的生长溶菌酶的条件:20mg/ml的溶菌酶溶液和10%的 NaCl溶液。过高浓度可能会发生沉降,过低浓度可能会生长的晶体太小,但 是作为探究性试验,可以在标准的附近拉一下梯度。) 5.取出一个硅化好的玻璃片,确保光滑面朝上,用洗耳球吹干净其表面。

溶菌酶活性的测定

溶菌酶活性的测定 方法一 1.取血,断尾或腹主动脉采血,在室温下静置1h,然后4℃冰箱中保持4h, 2000r/min离心10min,取上层血清备用; 2.用0.1mol/L的磷酸缓冲液(PBS,PH6.4)将溶壁微球菌(Micrococcus lysodeikticus)配制成一定浓度的菌悬液(O.D.570=0.3,菌浓度为4×106cfu/mL); 3.取3.0 mL该悬液于离心管中,再加入50μl血清混匀,570nm下测初始光密 度值(A0); 4.然后将试液移于37℃水浴30 min; 5.取出后立即置于冰浴10 min以终止反应,测反应后的光密度值(A); 6.计算。 公式: U=(A0-A)/A U:溶菌活力;A0:反应前光密度值;A:反应前光密度值 方法二 1.取血,断尾或腹主动脉采血,在室温下静置1h,然后4℃冰箱中保持4h, 2000r/min离心10min,取上层血清备用; 2.用0.067mol/L的磷酸缓冲液(PBS,PH6.4)将溶壁微球菌(Micrococcus lysodeikticus)配制成0.2mg/ml的菌悬液; 3. 3.0 mL该悬液于离心管中,再加入40μl血清混匀,540nm下测初始光密度 值(A0); 4.然后将试液移于28℃水浴30 min; 5.取出后立即置于冰浴10 min以终止反应,测反应后的光密度值(A); 6.计算。 公式: U=(A0-A)/A

U:溶菌活力;A0:反应前光密度值;A:反应前光密度值 方法三 准确称取溶菌酶标准品,用pH 6.4,1/15 mol/L PBS配成1ug/mL,,临用时用PBS稀释成500,100,50,25,10 ug/mL标准液,用以制成标准曲线。以溶壁微球菌(Micrococcus lysoleikticus)冻干粉为底物,用1/15 mol/L,pH 6.4磷酸缓冲液配成一定浓度的悬浊液(用722型分光光度计于640 nm测定并调整其浓度为透光率达30%-40%)。O.D.530=0.3,菌浓度为4×106cfu/mL)。 取0.1 mL血清于小试管中,置28℃水浴锅中预热5 min,然后加入1.8 mL 已预热的菌液,立即计时,至2 min时加入2滴5 mol/LKOH溶液以终止反应,立即用0.5 cm比色杯于640 nm波长测其透光率T1%。取同样血清0.1 mL于1滴5 mol/L的KOH溶液中摇匀,28℃预热5 min后加入1.8 mL已预热的菌液,在同样温度下至2 min时同法测定其透光率T0%。T1%-T0%为透光率差值,即溶菌酶所致透光率的变化。再从标准曲线上可查血清中溶菌酶含量。 附: A所需器材 离心管温箱移液枪枪头血凝板冰离心架722分光光度计水浴锅剪刀 B所需试剂 灭菌生理盐水:0.65% 0.067mol/L的磷酸缓冲液(PBS,PH6.4): 甲液:KH2PO49.08g/L 乙液:Na2HPO49.47g/L或Na2HPO42H2O 11.88 g/L 或Na2HPO47H2O 17.87g/L或Na2HPO4 12H2O 23.88 g/L pH6.4的PBS为:甲液73.5mL 乙液26.5ml

溶菌酶综述

溶菌酶综述 溶菌酶(Lysozyme,EC3.21.17)又称为胞壁质酶(Murami dase).化学名称为N一乙酰胞壁质聚糖水解酶(N-Acety1 muramidi Glrcanohy.dralase)。它于1922年由英国细菌学家费莱明(A,Fleming)在人类的鼻粘液(有的材料为眼泪)中发现的,随后并给它命名为溶菌酶。1963年由乔利斯和坎菲尔德研究了溶菌酶的一级结构。1965年英国菲利普及其同事门用x衍射法解析了溶菌酶,是全世界第一个完全弄清了立体结构的酶,是近代酶化学研究的最太成果之一。它广泛存于鸟类、家禽的蛋清和哺乳动物的眼泪、唾液、血液、鼻涕、尿液、乳汁及组织细胞中(如肝、肾、淋巴组织、肠道等),从术瓜、芜青、大麦、无花果和卷心菜、萝卜等植物中也分离出溶菌酶,其中,以蛋清中含量为最高.约含0.3%.而人乳、眼泪、唾液中的溶菌酶活性远高于蛋清中的溶菌酶的活力。 溶菌酶是一种碱性球蛋白,其分子由129个氨基酸组成,2200个原子,分子量 14388-18000(14388、14500、18000),等电点为10.7-11.0,分子内有4个二硫键交联,化学性质非常稳定,对热也极为稳定,Sbaharu等报告牛奶中的溶菌酶分子量为18000,一级结构尚未清楚。人乳中的溶菌酶和a-La的一级结构有74%是相同的。Ⅱ一La是人乳中含量较多的蛋白质。它对于乳腺中乳糖的合成是必不可少的.是乳糖合成酶的辅酶。溶菌酶和d-La在生物学上是同源的,但它们的三级结构有很大的区别。它可溶解许多细菌的细胞膜.使细胞膜的糖蛋白类多糖发生加水分解作用。分子中碱性氨基酸、酰氨残基及芳香族氨基酸较高,如色氨酸的比例较高。酶的活性中心是天门冬氨酸和谷氨酸,溶菌酶通过其肤键中第35位的谷氨酸和第52位的天门冬氨酸构成的活性部位水解破坏组成徽生物细胞壁的N_一乙酰葡萄糖胺与N一乙酰胞壁质酸间的B一(1,4)糖苷键,使菌体细胞壁溶解而起到杀死细菌(尤其是球菌)的目的。 因此,溶菌酶是一种无毒、无害.安全性很高的高盐基蛋白质.且具有一定的保健作用。它不仅能选择性地分解微生物,而且又不作用于其它物质。该酶对革兰氏的枯草杆菌、耐辐射微球菌有强力分解作用,对大肠杆菌、普通变球菌和副溶血性弧菌等革兰氏阴性菌也有一定程度的溶解作用.其最有效浓度为0.05%。其同植酸、聚合磷酸盐、甘氨酸等结合使用,可大大提高其防腐效果。由于溶菌酶对多种微生物有很好地抑菌作用,溶菌酶在食品保藏中的作用引起了广泛的重视,尤其是在日本、加拿大、美国等。 溶菌酶的分类: 溶菌酶的底物特异性很强,不同来源溶菌酶作用的底物不同。按溶菌酶的来源可分为蛋清溶菌酶、动物溶菌酶、植物溶菌酶、微生物溶菌酶和细菌噬菌体溶菌酶。按作用细胞壁不同分为细菌细胞壁溶菌酶和真菌细胞壁溶菌酶。细菌细胞壁溶菌酶又细分为两种,一种是作用于β-1,4糖苷键的细胞壁溶解酶,另一种是作用于肽链“尾”端和酰胺部分的细胞壁溶解酶。真菌细胞壁溶菌酶包括酵母菌细胞壁溶解酶和霉菌细胞壁溶解酶。溶菌酶大体分为5种:(1)内N-乙酰己糖胺酶,此酶同于鸡蛋清溶菌酶,破坏细菌细胞壁肽聚糖中的β-1,4糖苷键。(2)酰胺酶,切断细菌细胞壁肽聚糖中N-乙酰氨基葡萄糖胺与肽“尾”之间的N乙酰胞壁酸- L-丙氨酸键。(3)内肽酶,使肽“尾”及肽“桥”内的肽键断裂。(4)β-1,3、β-1,6葡聚糖酶和甘露聚糖酶,此酶分解酵母细胞的细胞壁。(5)壳多糖酶,这是分解霉菌细胞壁的一种溶菌酶。 溶菌酶的应用: 溶菌酶作为一种存在于人体正常体液及组织中的非特异性免疫因素,具有多种药理作用,它具有抗菌、抗病毒、抗肿瘤的功效,目前日本已生产出医用溶菌酶,其适应症为出血、血尿、血痰和鼻炎等。 溶菌酶具有破坏细菌细胞壁结构的功能,以此酶处理G+细菌得到原生质体,因此,溶菌酶是基因工程、细胞工程中细胞融合操作必不可少的工具酶。 溶菌酶是一种无毒、无副作用的蛋白质,又具有一定的溶菌作用,因此可用作食品防腐剂。现已广泛应用于水产品、肉食品、蛋糕、清酒、料酒及饮料中的防腐;还可以添入乳粉中,使牛乳人乳化,以抑制肠道中腐败微生物的生存,同时直接或间接地促进肠道中双歧杆菌的增殖。此外,还能利用溶菌酶生产酵母浸膏和核酸类调味料等。

工程菌人溶菌酶的纯化和性质_叶军

* “八五”国家科技攻关项目(No .85-722-05-02) 收稿日期:1997-07-18,修回日期:1997-12-25 工程菌人溶菌酶的纯化和性质* 叶 军 钱世钧 (中国科学院微生物研究所 北京 100080) 提 要 将人溶菌酶工程菌株在发酵培养、菌体经超声破碎、变性和复性后所得的粗酶液经Ex press -Ion S 阳离子交换柱层析,得到电泳纯的酶,比活达到48000u /mg 。此酶的最适pH 为6.5;等电点为8.91;对溶壁微球菌的米氏常数K m =0.0311mg /m L ;60℃保温30min ,酶活力剩余48.3%。N 末端氨基酸序列除了第一个M et ,其余4个与预期相符。一些重金属离子对酶的活性影响不尽相同,在0.01mol /L 的浓度下Cu 2+可使该酶完全失活。关键词 重组人溶菌酶,纯化,性质 分类号 Q55 文献标识码A 文章编号 0001-6209(1999)01-0055-59 天然人溶菌酶主要存在于人奶、人胎盘和唾液等中,不易提取,且价格昂贵。而通过人工合成基因,用微生物发酵法生产人溶菌酶将为其在食品、医药等方面的广泛应用提供 有利条件。本实验室已经成功地合成了人溶菌酶基因并构建重组质粒[1~2],在E .coli 中得到了高水平表达[3]。本文在此基础上对该酶进行了纯化,得到SDS -PAGE 纯的酶,并对其性质作了一些研究。 1 材料和方法 1.1 菌种 工程菌株JBP -H LY ,由本课题组构建。1.2 仪器和试剂 Ex press -Ion S 阳离子交换剂、卵清溶菌酶、溶壁微球菌(M icrococcus lysodeikticus )均为Sigma 公司产品。测定等电点的标准蛋白及电泳装置为Pharmacia 公司产品,Ampho -line 为LKB 公司产品。其它试剂均为国产分析纯试剂。1.3 菌体制备、粗酶液的提取及酶活性的测定方法见参考文献[3~4]。1.4 人溶菌酶的纯化 将粗酶液经冷冻干燥浓缩,对0.01moL /L ,pH5.0的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液透析,再通过经上述缓冲液平衡的Express -Ion S 阳离子交换柱,用0~1moL /L NaCl 进行梯度洗脱。收集活性部分的下柱液,用聚乙二醇反透析浓缩,利用SDS -PAGE 检查纯度。1.5 蛋白含量和等电点测定 蛋白含量用Folin -phenol 法测定[5]。等电点测定参照文献[6]进行。 39卷 1期1999年2月微生物学报Acta Microbiologica Sinica Vol .39February No .1 1999 DOI :10.13343/j .cn ki .wsxb .1999.01.009

浅谈溶菌酶的研究进展

期 引言 英国细菌学家弗莱明最早在人体的唾 液、眼泪等分泌物中发现了溶菌酶,因为它 能溶解细菌,故称为溶菌酶,它的作用机制 是破坏细菌细胞壁肽聚糖层的N-乙酰胞 壁酸和N-乙酰氨基葡糖之间的β-1,4 糖苷键,使细胞壁破裂,使细菌溶解。溶菌 酶作为安全的抑菌剂已被应用于食品加 工、疾病治疗等方面,需求量大,所以利用 生物技术大量生产迫在眉睫。此外,关于 “淀粉样纤维”形成基于溶菌酶的研究较为 热门,因此本文将从这两方面进行叙述。 1溶菌酶的结构及其与病理学相关 的研究 溶菌酶是蛋白质,具有高级结构,依靠 疏水作用、氢键等次级键折叠形成一定的 构象,发挥特殊功能。目前,人类最了解的 溶菌酶是鸡蛋清溶菌酶(HEWL),它包含一 条肽链,129个氨基酸。4对半胱氨酸残基 间形成4个二硫键,具有大量的α螺旋结 构。HEWL在体外一定条件的诱导下可以 形成“淀粉样纤维”,研究人员发现PH值较 低时,蛋白质逐渐去折叠,随着去折叠蛋白 质浓度的增大,蛋白质之间的疏水作用加 大,逐渐出现“淀粉样纤维”,具有成核效 应。另外在蛋白质变性剂的存在下,溶菌酶 的二级结构发生变化,可能出现“淀粉样纤 维”,但是不同浓度的变性剂对“淀粉样纤 维”的作用也不同,研究还有待深入。陕西 理工大学白瑜博士利用溶菌酶与朊蛋白结 构上的相似性来研究淀粉样纤维的形成机 制,为神经退行性疾病的研究带来福音[1]。 溶菌酶是一种小分子碱性蛋白,材料 易取,一直被作为一种模型体系,用于研究 蛋白质的空间构象、酶动力学及其与分子 进化、分子免疫间的关系。为优化食品加工 过程、提高食品质量提供理论指导,并为神 经系统等疾病建立了相关蛋白质模型。 目前有研究人员利用溶菌酶为模型 研究盐浓度对蛋白质聚集的影响,对人类 疾病的研究具有重要意义。 2基因工程载体表达溶菌酶的新进展 溶菌酶的用处广泛,但直接从生物体 内提纯效率低,所以其基因的重组和表达 也成为研究热点。鸡溶菌酶的外显子及内 含子序列已经确定,人的溶菌酶基因也逐 渐被解析清楚,为重组表达载体的构建和 优化提供契机。溶菌酶的外源表达包括原 核表达和真核表达,王赞等人通过PCR获 得美洲大鲵i型溶菌酶的基因,并通过构建 原核表达栽体pET28a-pal,诱导表达了美 洲大鲵i型溶菌酶pal蛋白,并通过West- ern-blot和ELISA进行了验证,出现了特异 性条带和免疫反应[2]。李云龙等通过人工合 成奶牛LYZ基因的CDS序列,由于序列较 短,合成片段容易,且保真度较高,所以避 免了RT-PCR中可能会出现的问题,构建 重组表达载体pET32T,PCR克隆筛选出了 阳性菌株,并利用酶切验证成功地构建了 表达载体,SDS-PAGE实验分析重组蛋白 证明已成功实现了溶菌酶大肠杆菌的原核 表达。重组蛋白的表达形式以包涵体的形 式存在,避免了对大肠杆菌的毒性[3]。 考虑到原核表达系统缺少了翻译后修 饰等过程,重组蛋白表达形式为包涵体,其 变性和复性的过程较麻烦,且容易影响蛋 白质的功能,所以目前多使用真核表达系 统,溶菌酶的真核表达体系局限于酵母表 达系统,付世新等人做了牛乳溶菌酶在毕 赤酵母表达方面的分析,他实验已经涉及 了对溶菌酶的基因进行密码子优化,并且 他们进行了牛乳溶菌酶对乳房致病菌的抑 菌分析,实验证明重组牛乳溶菌酶对这些 致病菌均具有抑制作用[4]。宋增健等人利用 NCY-2型毕赤酵母发酵生产溶菌酶,以价 格低廉、营养丰富且稳定性好的麦芽汁为 发酵液,通过探究发酵温度,外加氮源以及 甲醇的添加方式等优化了毕赤酵母的发酵 条件,以期为溶菌酶的工业化生产做出贡 献[5]。黄鹏等人在前人的基础上又做了改 进,他们通过组成型启动子甘油醛三磷酸 脱氢酶(GAP)来代替诱导型醇氧化酶启动 子,获得了高纯度和高活性的rh LysG2,避 免了使用甲醇,因此可以避免碳源间的相 互转化,提高了产量和效率,其中rhLysG2 的酶学性质与普通的C型溶菌酶不同,弥 补了在高渗条件下不能发挥作用的缺陷, 其开发为新型抗耐药菌药物奠定了基础[5]。 根据表达载体的密码子偏好性,以密 码子优化的方法来加强转基因动物的外源 基因表达是新的研究热点。考虑到蛋白质 分泌的“信号假说”,信号肽的翻译和切除 对蛋白的表达也有影响,已有科研人员通 过对信号肽和人溶菌酶基因的整体优化, 在溶菌酶基因的分泌量方面也有所提升。 3结果与展望 溶菌酶是一种结构清楚、化学性质稳 定、来源广泛的酶,已成为一种模式蛋白用 于研究生理条件的变化对于蛋白质结构功 能的影响,并逐渐应用于人类疾病的研究 上。基于基因工程的溶菌酶的生产目前已 有很多报道,通过将强启动子或者增强子 等调控原件与溶菌酶重组,构建新的表达 载体,或利用乳腺等生物反应器的方法来 扩大溶菌酶的生产有待进一步深入研究。 参考文献: [1]本刊编辑部.蛋清溶菌酶作为朊蛋 白错误折叠和淀粉样纤维形成机制的蛋 白模型研究[J].陕 [2]王赟等.美洲大蠊i型溶菌酶的原 核表达及多克隆抗体制备[J].生物技术通 报,2016,32(01):138~143. [3]李云龙等.奶牛溶菌酶基因的构建、 表达及活性研究[J].家畜生态学报,2018,39. [4]付世新等.牛乳溶菌酶在毕赤酵母 中的分泌表达及活性分析[J].中国预防兽 医学报,2010,32(06):428~431+454. [5]宋增健等.基因重组毕赤酵母产蛋 清溶菌酶发酵工艺及表达条件的优化[J].中 国酿造,2018,37(10):20~24. [6]黄鹏等.利用GAP启动子在毕赤 酵母中组成型表达人鹅型溶菌酶2[J].中 国生物工程杂志,2018,38(10):55~63. 浅谈溶菌酶的研究进展 河南师范大学生命科学学院王佳雯 摘要:溶菌酶作为一种天然的抗菌剂,广泛存在于人及哺乳动物等的多种组织器官中,良好的杀菌作用使其成为医疗、食品保鲜界的宠儿,应用广泛,为了高效表达溶菌酶,有关利用基因工程技术构建其基因表达载体的研究较多;鸡卵清溶菌酶的结构研究较为清晰,所以目前将其作为一种模式蛋白研究蛋白质的变性、聚集等特性上的报道较多,具有病理学上的意义。 关键词:溶菌酶;淀粉样纤维;原核表达;真核表达 HEBEINONGJI 62 2019年第8

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