α-葡萄糖苷酶
α-葡萄糖苷酶的研究进展
１ Ｏ －亚 基 酶 ） ｌ（
直链 淀 粉 、 芽低 聚 糖 麦
淀 粉
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麦 芽 糖 ∞ ∞ ∞ 麦 芽 糖
ｓ ａ ｃ ． Ｇｌ ｃ ｓ ｄ ｓａ ｓ ａ ａ ｙ ｅ ｒ ｎ ｇ ｕ ｏ ｙ ａ ｉ ｎ ｒ ａ ｔｏ ｓ ｗｈ ｎ ｈ ｇ ｏ ｃ ｎ ｒ ｔ ｎ ｆｇ ｕ ｏ ｙ ｃ ｅ — ｔ ｒ ｈ 一 ｕ ｏ ｉ ａ ｌ ｏ ｃ ｔ ｌ ｓ ｓ ｔａ ｓ ｌ ｃ ｓ ｌ ｔ ｅ ｃ ｉ ｎ ｅ ｉ ｈ ｃ ｎ ｅ ｔ ａ ｉ ｓ ｏ ｌ ｃ ｓ ｌ ｃ ｐ ｏ ｏ ａ
胡先望， 杨 震 ， 陈 朋 ， 梁 宁 ， 晓 娟 严
摘 要 ： 一 葡萄糖 苷 酶 （ Ｃ ３ ２ １ ２ ） Ｅ ． ． ． ０ 因在 淀 粉加 工上具 有 重要 作 用 ， 其研 究 多年 来 一 直 受到 重
视． 一 ａ 葡萄糖苷 酶广 泛存在 于 动 物 、 物和 微 生物 体 内， 可从 ｊ 还 原 末 端 水 解 低 聚糖 和 多聚 糖 的 植 它 ＃ ａ１ ４ 葡萄糖苷键 ， 能作 用 于 淀粉 的 ａＩ６糖 苷键 ， 高 葡 萄糖 苷 受 体 环境 中还 可催 化 转糖 苷 反 一 ，一 也 －， － 在 应． 究表 明 口葡 萄糖苷 酶在 不 同领 域 的开发 和应 用都具 有很好 的 经济 和社 会效 益． 研 一
ｔ ｒ ｅ ｅ ｔｉ ｈｅ ｒ ａ ｔｏ ｙ ｔ ｍ ． ｓ ａ ｃ ｎ ｔ ｅ ｄｉ ｅ ｓｆｅ ｐ ｉａ ｉ ｎｓ ｏ 一 ｕｃ ｓｄａ ｈｏ ｉ ｓ ｏｒａ ｅ ｐｒ ｓ ｎ ｎ ｔ ｅ ｃ ｉ ｎ ｓ ｓ ｅ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｈ ｖ ｒ ｉｉ ｄ ａ ｐｌｃ ｔｏ ｆ口 ｇｌ ｏ ｉ ｓ ｓ ｗ ｔ ｈａ
a-糖苷酶作用机制
a-糖苷酶作用机制1.引言1.1 概述糖苷酶是一种重要的酶类，在生物体内起着关键的催化作用。
它们能够催化糖苷化合物的水解反应，将糖基从底物中剥离出来，从而发挥多种生理功能。
这些功能包括细胞信号传导、能量供应以及分解食物中的多糖类化合物等。
糖苷酶广泛存在于各种生物体中，如细菌、真菌、植物和动物等。
它们在不同生物体中的结构和功能具有一定差异，但都遵循一定的作用机制。
糖苷酶主要通过两种基本机制来催化底物的水解反应。
首先是酰基转移机制，其中糖苷酶通过将一个酰基由底物转移到水分子上，从而形成糖和一个羟基的临时中间体。
然后，这个临时中间体会发生水解反应，生成糖和自由的底物。
另一个常见的机制是酸碱催化机制。
通过在催化过程中提供一个酸性或碱性的催化剂，糖苷酶能够降低底物的活化能，从而促进水解反应的进行。
糖苷酶作用机制的深入研究对于理解生物体内多种生物过程具有重要意义。
通过揭示糖苷酶催化的具体机制，我们可以更好地理解免疫系统的功能，研究药物的代谢途径，并开发出更有效的药物。
近年来，糖苷酶作用机制的研究取得了显著进展，为进一步揭示生物体内底物水解反应的详细机制提供了重要的依据。
总之，糖苷酶作为一类重要的酶类，通过催化糖苷化合物的水解反应，在生物体内发挥着重要的功能。
我们对糖苷酶作用机制的深入研究不仅有助于加深对生物体内多种生物过程的理解，还为新药物的探索与开发提供了重要的指导。
1.2文章结构文章结构：本文主要介绍和探讨了糖苷酶的作用机制。
文章按照以下结构进行叙述：引言部分将对糖苷酶的概念和定义进行介绍，同时概述本文的研究目的。
接下来的正文部分将重点介绍糖苷酶的基本作用机制。
首先，将详细阐述糖苷酶的定义和分类，使读者对糖苷酶有更全面的了解。
然后，将重点介绍糖苷酶的基本作用机制。
这包括糖苷酶与底物的结合、底物的降解过程以及触发和催化底物反应的关键步骤等。
通过对糖苷酶作用机制的详细阐述，读者将能够更好地理解糖苷酶的功能和作用。
α-葡萄糖苷酶抑制活性的测定方法
[1]Ma C M, Hattori M, Daneshtalab M, et al. Chlorogenic acid derivatives with alkyl chains of different lengths and orientations: potent alpha-glucosidase inhibitors[J]. J Med Chem, 2008,51(19):6188-6194.
（6）0.2mol/L的Na2CO3：称取2.16g Na2CO3于烧杯中，加入适量蒸馏水溶解，并定容到100mL，4℃下保存，备用。
2.2.1.2 PNP标准曲线的绘制
精确称取0.0278g对硝基酚（PNP），加0.01mol/L磷酸缓冲液（pH为6.8）溶解，再用容量瓶定容至10mL，即得20mmol/L母液。用蒸馏水将其母液稀释成浓度分别为1、5、10、20、40、40、80和100μmol/L的标准溶液。取100μl上述标准液，各加入150μL 0.2mol/L的Na2CO3，混匀1 min，再于405 nm处测定其吸光度，得标准曲线方程：y=128.13x+0.3579 (R2 =0.9998)，其中y为浓度，x为吸光值。
2.2.1.3α-葡萄糖苷酶抑制活性的测定
测定方法参照Masao Hattori等试验条件，并做调整。实验分为空白组、对照组、样品空白组和样品组，各反应物按表中剂量在96孔板中进行加样，每组3个平行。按表依次加入PBS缓冲液、抑制剂溶液和底物，混合均匀，于37℃水浴保温10min，结束后，取出，加入37℃水浴的酶溶液，充分混匀，于37℃水浴反应20min，结束后加入150μL 0.2mol/L的Na2CO3溶液中止反应。由于PNPG在α-葡萄糖苷酶的作用下能水解产生葡萄糖和PNP，PNP在405nm处有最大吸收，其测定其吸光度，根据公式便可计算出各样品α-葡萄糖苷酶的抑制率及IC50值。
α 葡萄糖苷酶抑制实验原理
α 葡萄糖苷酶抑制实验原理
α-葡萄糖苷酶抑制实验的原理主要基于酶的抑制作用。
在适宜的温度和酸碱环境中，α-葡糖苷酶能够催化水解4-硝基苯基-D-吡喃葡萄糖苷，生成对硝基苯酚。
这个过程可以通过酶标仪在420nm处检测到对硝基苯酚的吸光度，从而计算出产物量的变化。
当多酚与α-葡糖苷酶结合生成多酚α--葡糖苷酶络合物时，该络合物引起
α-葡糖苷酶的构象发生改变，改变构象的α-葡糖苷酶对4-硝基苯基-D-吡
喃葡萄糖苷的催化水解作用减弱或消失，从而减少了对硝基苯酚的生成。
通过酶标仪检测吸光度的变化，可以计算出多酚对α-葡糖苷酶的抑制率。
以上信息仅供参考，如需了解更多信息，建议查阅相关文献或咨询专业人士。
a-糖苷酶抑制剂
种类天然α-葡萄糖苷酶抑制剂（glucosidase inhibitor）主要源于动物、植物、微生物，目前已上市并在临床上应用的α-葡萄糖苷酶抑制剂类降糖药主要有：拜唐苹（阿卡波糖），每片50毫克（德国拜耳）；卡博平（阿卡波糖），每片50毫克（中美华东）；倍欣（伏格列波糖），每片0.2毫克（天津武田）；奥恬苹（米格列醇，miglitol），每片50毫克（四川维奥）。
其中拜唐苹及卡博平为医保药物，倍欣与奥恬苹尚未进入医保目录。
拜唐苹：（阿卡波糖），Acarbose特点：由白色放线菌属菌株发酵而成，为德国拜耳公司出品，仅有微量原形或分解产物为人体吸收，绝大部分经肠道排出。
规格：50毫克/片剂量：150~300毫克/日副作用：消化道反应：肠鸣，腹胀，恶心，呕吐，食欲减退，偶有腹泻，一般两周后可缓解，必要是可减量。
倍欣：（伏格列波糖），V oglibose特点：由日本武田药品有限公司生产，通过抑制α- 葡萄糖苷酶，延缓双糖（淀粉在淀粉酶作用下水解为双糖）在α- 葡萄糖苷酶作用下分解为单糖，延缓葡萄糖与果糖的吸收速度，从而降低餐后血糖。
规格：0.2毫克/片剂量：0.6毫克/日副作用：同拜糖平。
编辑本段作用机制食物中的淀粉（多糖）经口腔唾液、胰淀粉酶消化成含少数葡萄糖分子的低聚糖（或称寡糖）以及双糖与三糖，进入小肠经α- 葡萄糖苷酶作用下分解为单个葡萄糖，为小肠吸收。
在生理的状态下，小肠上，中、下三段均存在α- 葡萄糖苷酶，在服用α- 葡萄糖苷酶抑制剂后上段可被抑制, 而糖的吸收仅在中、下段，故吸收面积减少，吸收时间后延，从而对降低餐后高血糖有益, 在长期使用后亦可降低空腹血糖, 估计与提高胰岛素敏感性有关。
编辑本段作用特点（1）抑制小肠上皮细胞表面的α-糖苷酶。
药物与酶的结合时间大约是4～6小时，此后酶的活性可恢复。
（2）延缓碳水化合物的吸收，而不抑制蛋白质和脂肪的吸收。
α-葡萄糖苷酶抑制剂（3）一般不引起营养吸收障碍。
口服降糖药α-葡萄糖苷酶抑制剂(AGI)比较总结
口服降糖药α-葡萄糖苷酶抑制剂（AGI）比较总结（阿卡波糖、伏格列波糖和米格列醇）一、AGI家族成员二、AGI作用机制比较三、AGI抑酶谱差异比较四、AGI药动学参数差异比较五、AGI用法用量区别比较六、AGI降糖差异比较七、患者用药注意事项八、AGI常见不良反应比较九、AGI特殊注意事项比较α-葡萄糖苷酶抑制剂（AGI）是一种临床常用的口服降糖药，但它到底是一种怎样作用的降糖药物，不同的AGI之间又有怎样的区别呢？今天我们一起来了解一下。
一、AGI家族成员常见的AGI包括阿卡波糖、伏格列波糖和米格列醇。
认识他们从化学结构开始：表1 阿卡波糖、伏格列波糖和米格列醇三药比较图1 三药结构比较二、AGI作用机制比较糖类是人体最主要的供能物质。
食物中的糖包括多糖（淀粉）、双糖（包括麦芽糖、蔗糖等）、单糖（包括葡萄糖、果糖以及半乳糖）。
除单糖可以直接由小肠上皮细胞吸收入血外，其余均需经α-葡萄糖苷酶水解转化成单糖才能利用，也就是说如果抑制了α-葡萄糖苷酶活性就可以减少糖的吸收。
α-葡萄糖苷酶抑制剂的结构类似这些寡糖，能在寡糖与α-葡萄糖苷酶的结合位点与后者结合，可逆性抑制或竞争性抑制α-葡萄糖苷酶，减少寡糖分解为单糖，从而延缓肠道对单糖，特别是葡萄糖的吸收，使餐后血糖峰值渐变低平、波动减小，糖化血红蛋白（HbA1c）明显降低。
如阿卡波糖，它是一种生物合成的假性四糖，其化学结构类似于四个葡萄糖结合成寡糖。
用药教育：阿卡波糖等和碳水化合物（糖）化学结构相似，它会冒充碳水化合物，与肠道上水解碳水化合物的酶——α-葡萄糖苷酶结合，使真正的碳水化合物无法被水解，从而降低餐后血糖。
阿卡波糖等应在用餐前即刻整片吞服或与前几口食物一起咀嚼服用。
如果饭后服用，α-葡萄糖苷酶已经与碳水化合物结合，或碳水化合物已被α-葡萄糖苷酶水解，阿卡波糖等将无法发挥降糖作用。
注意：α-葡萄糖苷酶是麦芽糖酶、异麦芽糖酶、α-临界糊精酶、蔗糖酶和乳糖酶等组成的一类酶的总称。
人α葡萄糖苷酶α
人α葡萄糖苷酶（α-glucosidase）酶联免疫分析试剂盒使用说明书本试剂盒仅供研究使用。
检测范围：96T7 U/L -200 U/L使用目的：本试剂盒用于测定人血清、血浆及相关液体样本中α葡萄糖苷酶（α-glucosidase）含量。
实验原理本试剂盒应用双抗体夹心法测定标本中人α葡萄糖苷酶（α-glucosidase）水平。
用纯化的人α葡萄糖苷酶（α-glucosidase）抗体包被微孔板，制成固相抗体，往包被单抗的微孔中依次加入α葡萄糖苷酶（α-glucosidase），再与HRP标记的α葡萄糖苷酶（α-glucosidase）抗体结合，形成抗体-抗原-酶标抗体复合物，经过彻底洗涤后加底物TMB显色。
TMB在HRP酶的催化下转化成蓝色，并在酸的作用下转化成最终的黄色。
颜色的深浅和样品中的α葡萄糖苷酶（α-glucosidase）呈正相关。
用酶标仪在450nm波长下测定吸光度（OD值），通过标准曲线计算样品中人α葡萄糖苷酶（α-glucosidase）浓度。
1．标本采集后尽早进行提取，提取按相关文献进行，提取后应尽快进行实验。
若不能马上进行试验，可将标本放于-20℃保存，但应避免反复冻融2．不能检测含NaN3的样品，因NaN3抑制辣根过氧化物酶的（HRP）活性。
操作步骤1.标准品的稀释：本试剂盒提供原倍标准品一支，用户可按照下列图表在小试管中进行稀释。
2.加样：分别设空白孔（空白对照孔不加样品及酶标试剂，其余各步操作相同）、标准孔、待测样品孔。
在酶标包被板上标准品准确加样50μl，待测样品孔中先加样品稀释液40μl，然后再加待测样品10μl（样品最终稀释度为5倍）。
加样将样品加于酶标板孔底部，尽量不触及孔壁，轻轻晃动混匀。
3.温育：用封板膜封板后置37℃温育30分钟。
4.配液：将30倍浓缩洗涤液用蒸馏水30倍稀释后备用5.洗涤：小心揭掉封板膜，弃去液体，甩干，每孔加满洗涤液，静置30秒后弃去，如此重复5次，拍干。
α-葡萄糖苷酶抑制剂的研究进展和趋势
α-葡萄糖苷酶抑制剂的研究进展和趋势熊能;韦圣;胡忠策【摘要】α-葡萄糖苷酶抑制剂是治疗Ⅱ型糖尿病的一类主力药物,能够竞争性抑制小肠中的各种α-葡萄糖苷酶,阻断1,4-糖苷键水解,延缓食物中的碳水化合物水解为葡萄糖的进程,有效地降低餐后血糖水平.α-葡萄糖苷酶抑制剂作为口服降糖药具有使用安全简便、见效快和副作用小等特点.并且对溶酶体堆积病、病毒感染和肿瘤等也有一定的疗效.对新型α-葡萄糖苷酶抑制剂的挖掘和开发意义重大.对α-葡萄糖苷酶抑制剂的作用机理、治疗效果、来源及筛选方法进行了综述,将为研发新结构、高抑制活性和低毒副作用的α-葡萄糖苷酶抑制剂提供新思路.%α-Glucosidase inhibitors are mainstream drugs for the treatment of type 2 diabetes mellitus.T hey can competitively inhibit a variety of α-glucosidases in the small intestine,block the hydrolysis of 1,4-glycosidic bond,delay the hydrolysis of carbohydrates into glucose,and effectively reduce postprandial blood glucose levels.As an oral hypoglycemic agent,α-glucosidase inhibitors are safe and easy to use,have quick efficacy and few side effects.Meanwhile it also has significant efficacies in the treatment of lysosomal storage disorder,antiviral,antitumor and so on.It is of importance to mine and develop novel α-glucosidase inhibitors.In this review,the mechanism,efficacy,source and screening method of α-glucosidase inhibitor were summarized, w hich might provide new ideas for the development of α-glucosidase inhibitors with new structures,higher inhibitory activity,lower toxicity and fewer side effects.【期刊名称】《发酵科技通讯》【年(卷),期】2018(047)001【总页数】7页(P58-64)【关键词】α-葡萄糖苷酶抑制剂;Ⅱ型糖尿病;高通量筛选;生物催化【作者】熊能;韦圣;胡忠策【作者单位】浙江工业大学生物工程学院,浙江杭州310014;浙江工业大学生物工程学院,浙江杭州310014;浙江工业大学生物工程学院,浙江杭州310014【正文语种】中文【中图分类】R977α-葡萄糖苷酶抑制剂作为一类口服降血糖药物，能够抑制人体小肠黏膜刷状缘上的α-葡萄糖苷酶对二糖或寡糖1→4-糖苷键的水解作用，从而有效地降低餐后血糖水平，对Ⅱ-型糖尿病具有良好的疗效[1].阿卡波糖、伏格列波糖和米格列醇是目前作为降糖药上市的α-葡萄糖苷酶抑制剂，由于疗效好、毒副作用较小，在国内外具有可观的市场销量[2].阿卡波糖于1990年由德国拜耳公司开发上市，伏格列波糖于1994年由日本武田制药公司开发上市，米格列醇则是拜耳公司研发的第三代α-葡萄糖苷酶抑制剂，于1997年上市[3].目前国内阿卡波糖产品主要有德国拜耳公司的“拜糖平”、华东医药股份有限公司的“卡博平”和四川宝光药业的“贝希”.伏格列波糖产品主要有日本武田药业的“倍欣”、江苏晨牌药业的“家能”、浙江震元药业的“安立泰”和浙江京新药业的“佳倍舒”.米格列醇的产能及其市场规模也逐年扩大，除四川维奥制药有限公司在2004年上市的“奥恬苹”以外，还包括浙江医药股份有限公司生产的“来平”和山东新时代药业的“瑞舒”.由于α-葡萄糖苷酶抑制剂的市场前景相当乐观，该类药物产能的提高和新药物的研发能够带来很好的经济效益.而近年来该类药物的研发趋势则聚焦于半合成药物的开发和天然产物挖掘.笔者将分别从α-葡萄糖苷酶抑制剂的作用机理、临床疗效和研发进展进行综述，以期为新型α-葡萄糖苷酶抑制剂的研发提供新思路.1 α-葡萄糖苷酶抑制剂类药物1.1 α-葡萄糖苷酶抑制剂的作用机理葡萄糖苷酶能够水解葡萄糖苷键并释放葡萄糖，广泛存在于以碳水化合物为能源的具有细胞结构的生物体内.根据该酶水解糖苷键的类型不同，可将其分为α和β-葡萄糖苷酶，所以可以将葡萄糖苷酶抑制剂分为α和β-葡萄糖苷酶抑制剂[4].人体内的α-葡萄糖苷酶主要存在于小肠黏膜刷状缘上，分为四种类型，分别为麦芽糖酶、异麦芽糖酶、葡糖淀粉酶和蔗糖酶.麦芽糖酶和异麦芽糖酶有两个糖结合位点，葡糖淀粉酶和蔗糖酶有四个糖结合位点，从而相比于前两种酶，它们能够结合更长的糖基链.然而对于非还原末端的糖基链，α-葡萄糖苷酶仅有一个糖结合位点.α-葡萄糖苷酶的作用为水解α-(1→4)-糖苷键，释放出非还原末端的葡萄糖.此外，对α-(1→6)-糖苷键的水解也是淀粉消化的重要过程，如异麦芽糖酶通过水解α-(1→6)-糖苷键消化潘糖(panose)和异麦芽糖等[5].α-葡萄糖苷酶对α-(1→4)-糖苷键的水解过程为α-葡萄糖苷酶抑制剂通过抑制小肠黏膜刷状缘上的消化酶，如蔗糖酶、葡糖淀粉酶和异麦芽糖酶等活性[6]，从而延缓机体对葡萄糖的吸收.通过抑制剂对酶活性的动力学研究，可以确定抑制剂的抑制类型，如竞争性、非竞争性、反竞争性以及混合型抑制.如米格列醇、阿卡波糖和伏格列波糖对小肠上α-葡萄糖苷酶的竞争性抑制[6]；松树皮提取物对酵母α-葡萄糖苷酶存在非竞争性-反竞争性抑制作用[7]；三种唇型科植物的提取物对α-葡萄糖苷酶存在混合型非竞争性-反竞争性抑制作用[8]；以及通过引入金属离子化学合成的2,4-二羟基丙醛-氨基酸席夫碱复合物对α-葡萄糖苷酶存在非竞争性抑制作用等[9].与磺脲类等降糖药不同，在治疗过程中米格列醇不会引起体重增加和低血糖症[10].Ⅱ型糖尿病患者单用磺脲类药物导致血糖控制不佳，加用阿卡波糖能够更好地控制血糖[3].1.2 用于治疗Ⅱ-型糖尿病的α-葡萄糖苷酶抑制剂1.2.1 阿卡波糖阿卡波糖是一种微生物来源的寡糖类似物，由游动放线菌规模发酵获得[11].它能够竞争性地抑制小肠黏膜刷状缘上的α-葡萄糖苷酶和其他消化酶对淀粉和寡糖的消化吸收，降低人体餐后血糖水平[12].研究表明其也能够减少Ⅱ-型糖尿病的并发症的发生，并预防患者引起的高血压和心血管疾病等[13].目前报道的阿卡波糖副作用主要为轻度或中度的肠胃不适，如肠胀气、腹胀、腹泻和消化不良.这些副作用是由结肠中的细菌对未消化的碳水化合物进行发酵引起的.调整阿卡波糖的服用剂量能够有效的缓解肠胃紊乱症状.阿卡波糖本身只有很小剂量被人体吸收，因此药物本身引起的副反应微乎其微[13].1.2.2 伏格列波糖伏格列波糖作为N-取代井冈霉醇胺的衍生物，其结构并不类似于葡萄糖苷酶底物.伏格列波糖通过竞争性抑制麦芽糖酶和蔗糖酶，能够延缓对碳水化合物和寡糖物质的消化吸收，并且能够有效控制血糖水平及延缓后续疾病的发生[11].相比于其他的α-葡萄糖苷酶抑制剂，伏格列波糖的副作用更小，但是疗效却不如阿卡波糖[14].过量服用磺脲类药物会引起患者的餐后低血糖症状，而使用低剂量的伏格列波糖能够有效地控制上述症状的发生.并且伏格列波糖也具有抑制氧化应激反应和预防血管内皮功能紊乱的作用[15].伏格列波糖的摄入可能导致肠胃的不适症状，如肠胀气、便秘和腹泻等，上述副作用出现的概率低于阿卡波糖[16].虽然伏格列波糖能够作为治疗Ⅱ-型糖尿病的药物，但是可能引起患者出现头晕和恶心等症状，并且也可能会引起较为严重的肝损害和肠阻塞，所以上述不良症状也影响了对该药物的使用和市场份额[17].1.2.3 米格列醇米格列醇作为1-脱氧野尻霉素的衍生物，是首个假单糖类α-葡萄糖苷酶抑制剂[11]，能竞争性抑制小肠黏膜刷状缘上的消化酶类，延缓小肠对寡糖的消化吸收[18].相比于阿卡波糖，两者的疗效相当，但米格列醇所需的剂量更少.虽然该药物能够被人体吸收，但其不被机体代谢并能够迅速经由肾脏排出，研究表明该药物可能不具有全身副作用[10].米格列醇的摄入也可能会引起肠胃不适，如肠胃胀气、恶心、腹痛和腹泻等症状，通过选择适当的剂量，肠胃不适症状可以得到缓解.少数病人还会出现皮疹和低血清铁浓度的不良症状.由于米格列醇主要经由肾脏排出，肾功能受损的病人不适宜使用该种药物[19].阿卡波糖、伏格列波糖和米格列醇的结构式分别为1.3 α-葡萄糖苷酶抑制剂在治疗其他疾病中的应用1.3.1 肥胖症随着肥胖人口在全世界逐年增长，开发一种新型、安全、有效的治疗肥胖疾病的药物显得尤为重要.目前治疗肥胖症的药物很多，但是它们通常存在较为严重的副作用.米格列醇作为抗糖尿病药物，摄入后通常能够减轻体重和改善胰岛素的耐受性，所以可作为一个潜在的治疗肥胖症的新型药物[20].Tormo等将从菜豆(Phaseolus vulgaris)中提取的α-淀粉酶抑制剂(质量分数为50 mg/kg)和从五层龙属植物(Salacia oblonga)中提取的α-葡萄糖苷酶抑制剂(100 mg/kg)应用于高血糖老鼠上，其中血糖的耐受量由原来的(6 850±600) mg/dL变为(4 500±900)mg/dL[21].过量的血糖会导致能量储存，从而引发肥胖.因此Bombardelli等提出了使用α-葡萄糖苷酶抑制剂和α-淀粉酶抑制剂联用的方法，以期达到治疗糖尿病和肥胖症的作用[22].1.3.2 抗病毒感染通过对α-葡萄糖苷酶抑制剂进行化学修饰，可以提高其抗病毒的疗效和安全性，如使用1-脱氧野尻霉素及其衍生物能够扰乱病毒包膜形态的形成，并且能阻止感染了黄病毒和丝状病毒小鼠的死亡和抑制病毒的增殖[23].Whitby等利用α-葡萄糖苷酶抑制剂西戈斯韦(Celgosivir)对牛痢疾病毒(BVDB)进行试验，研究发现感染牛痢疾病毒的细胞所释放的病毒基因明显减少，也可作为潜在的治疗丙型肝炎病毒(HCV)的药物[24].Shu提到α-1,2-葡萄糖苷酶抑制剂美格鲁特(Miglustat)能够抑制埃博拉病毒的聚集与分泌，托瑞米芬(Toremifene)能够预防埃博拉病毒的膜融合，所以两药物的联合使用可能会协同性抑制埃博拉病毒[25].1.3.3 肿瘤α-葡萄糖苷酶抑制剂可以抑制蛋白糖基化和脂类糖基化过程，因而具有治疗癌症的潜在功能[26].Pili等利用栗树精胺(Castanospermine)改变了内皮细胞的糖苷化反应，预防了血管新生，从而对裸鼠肿瘤细胞的生长具有显著的抑制作用[27].Liu 等合成了一系列的α-取代芳香基乙酸酯衍生物，其中部分含有硫脲基的化合物展现出较优的抗肿瘤作用[28].Chinthala等合成了11 种噻唑烷二酮类衍生物，应用体外MTT模型对化合物抗癌细胞作用进行检测，发现有3 种化合物展现了更优的抗癌细胞作用[29].1.3.4 溶酶体堆积病溶酶体堆积病是指基因突变导致的溶酶体酶缺失、酶结构缺陷，或者缺少维持碳水化合物酶活性的辅助蛋白所引起的一类疾病[30]，溶酶体堆积疾病主要有戈谢病、法布里病、蓬佩病和亨特氏综合症等.Khanna等利用1-脱氧半乳糖野尻霉素(1-Deoxygalactonojirimycin)对半乳糖苷酶A(α-Gal A)活性缺陷的小鼠进行试验，研究表明小鼠体内的α-葡萄糖苷酶活性显著提高且组织中的酰基鞘氨醇三己糖(GL-3)水平明显减少，有利于法布里病的治疗[31].Machaczka等尝试利用美格鲁特(Miglustat)治疗Ⅰ-型戈谢病，结果表明美格鲁特能够有效地抑制葡糖神经酰胺合酶，但是由于副作用较多，所以还需要提高药物的耐受性以达到最佳治疗效果[32].2 α-葡萄糖苷酶抑制剂的研发进展尽管目前已经上市的α-葡萄糖苷酶抑制剂类降糖药仅有阿卡波糖、伏格列波糖和米格列醇三种，但是该类药物的显著疗效和作用机理上的独特的优势吸引着研究者不断对新型α-葡萄糖苷酶抑制剂进行挖掘和开发.根据药物的来源不同，目前的研究可以分为以下几个方面.2.1 微生物代谢产物微生物的次级代谢可以产生多种α-葡萄糖苷酶抑制剂，通过筛选和基因工程改造等方法能够生产高产量、高纯度的产物.1-脱氧野尻霉素作为α-葡萄糖苷酶抑制剂以及衍生产物的前体物质可通过生物合成途径从微生物中获得.Onose等利用芽孢杆菌DSM704(Bacillus subtilis DSM704)通过加入合适的碳源山梨醇及前体物质2-氨基-2-脱氧-D-甘露醇进行催化，使1-脱氧野尻霉素的产量最高能达到460 mg/L，为微生物法大量生产1-脱氧野尻霉素提供了方法[33].Nina等从内生真菌炭疽菌属(Colletotrichum sp.)的菌丝提取液中分离出具有α-葡萄糖苷酶抑制活性的物质，其中从正己烷中提取的物质展现了最优的抑制效果，抑制率为(68.4±4.1)%.再通过柱色谱分离、GC-MS和光谱数据库比对，确定了起抑制作用的物质为油酸、亚油酸和亚麻酸.这也是首次报道的从该菌属中提取的活性化合物[34].Yamada等从筛选出的链霉菌属U121(Streptomyces sp. U121)和巨大芽孢杆菌属G45C(Bacillus megaterium G45C)的次级代谢成分中检测出能够抑制小肠α-葡萄糖苷酶活性的羟基柠檬酸，其作为食品添加剂具有潜在的治疗糖尿病的作用[35].海洋微生物中也含有大量未发现和利用的代谢产物.EI-Hady等从海绵中分离出了弧菌属(Vibrio sp.)和芽孢杆菌属(Bacillus sp.)，并用二氯甲烷对菌株培养液提纯，通过色谱分离技术对各提纯物进行组分分离，而从芽孢杆菌培养液中分离出的二酮哌嗪(Diketopiperazines)对α-葡萄糖苷酶的抑制能力超过了阿卡波糖[36].2.2 天然提取产物从天然植物中可以提取出大量具有α-葡萄糖苷酶抑制效果的有效成分.Deng等将α-葡萄糖苷酶固定在琼脂糖载体上，亲和吸附绿茶提取物中的有效成分，发现表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)、没食子儿茶素没食子酸酯(GCG)和表儿茶素没食子酸酯(ECG)三种儿茶素类化合物具有抑制α-葡萄糖苷酶的能力[37].Nguyen等从26 种植物提取样品中发现疏花卫矛(Euonymus laxiflorus Champ)的树皮树干提取物具有最优的抑制大鼠α-葡萄糖苷酶活性(最低IC50=0.36 mg/mL)的能力，并对酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)和嗜热脂肪芽孢杆菌(Bacillus stearothermophilus)中的α-葡萄糖苷酶活性也具有一定的抑制作用[38].Zhu等分别对从黄芪、平菇和雪莲果中分离纯化出的多糖进行α-葡萄糖苷酶抑制剂活性检测，其中黄芪多糖的抑制效果最优，说明含多糖成分的植物能够作为膳食补充剂，有助于对糖尿病的治疗[39].黄元等对37 种高寒菊科植物提取物进行α-葡萄糖苷酶抑制剂的筛选，首次发现了5 种对α-葡萄糖苷酶具有高抑制效果的物质[40]. 2.3 化学合成与半合成产物利用化学合成或半合成法可以制备新型的α-葡萄糖苷酶抑制剂或对已发现的抑制剂进行结构改良，以期开发出具有高疗效、低副作用的潜在降糖药.Tang等设计并合成了26 种齐墩果酸衍生物，其中的22 种衍生物抑制α-葡萄糖苷酶活性的能力明显高于阿卡波糖[41].Barakat等利用N,N-二甲基巴比妥酸和不饱和羰基化合物衍生物化学合成了具有抑制效果的吡啶-2,4,6-三酮类衍生物，其中一类衍生物对α-葡萄糖苷酶的抑制效果比阿卡波糖高出1 倍多[42].Taha等合成了30 种苯并噻唑衍生物，并通过分子对接的方法验证了这些化合物的抑制活性，其中有25 种化合物对α-葡萄糖苷酶的抑制作用优于阿卡波糖(IC50=(906±6.3) μmol/L)[43].3 α-葡萄糖苷酶抑制剂的新技术和发展趋势研究者通过筛选或合成获得了大量潜在的α-葡萄糖苷酶抑制剂，但为了验证其抑制效果，往往要进行费时费力的筛选工作，即使筛选出有效的α-葡萄糖苷酶抑制剂，也需要对其降血糖效果进行反复验证.国内外研究者在这两个方面进行了一系列创新，这也成为了该类药物的研发趋势.3.1 α-葡萄糖苷酶抑制剂的高通量筛选方法3.1.1 糖尿病动物模型利用化学物质诱导或基因突变的方法使动物出现糖尿病症状，称为糖尿病动物模型.研究中可对糖尿病动物给药并观察其血糖变化，进而确定药物的作用效果.Ablat 等利用烟酰胺-链脲霉素诱导的糖尿病小鼠作为动物筛选模型，对鸦胆子种子萃取物进行了抑制剂活性评估，并证明其有效地降低了血糖水平和提高了胰岛素和糖原含量[44].Shinde等利用海南蒲桃种仁的丙酮提取物对高血糖大鼠进行麦芽糖耐受性试验，发现提取物能够有效地抑制α-葡萄糖苷酶水解麦芽糖[45].Ye等采用中药桑枝的提取物，对糖尿病大鼠进行蔗糖和淀粉的耐受性实验，发现提取物具有与阿卡波糖相似的疗效，从而表明桑枝对α-葡萄糖苷酶具有抑制作用[46].3.1.2 酶抑制剂筛选模型酶抑制剂筛选模型主要有以硝基酚-D-吡喃葡萄糖苷或以淀粉、蔗糖、麦芽糖为底物的体外筛选模型.Arciniegas等分别对黄花稔等的提取物进行抑制剂活性测定，以p-对硝基苯基α-D-吡喃葡糖苷作为底物，发现黄花稔的丙酮提取物具有最高的酶抑制活性，抑制率可达88.52%[47].Dej-Adisai等使用以p-对硝基苯基α-D-吡喃葡糖苷作为底物的酶抑制剂筛选模型，从豆科植物中筛选α-葡萄糖苷酶抑制剂，发现洋金凤叶和紫荆叶的乙醇提取物的酶抑制活性高于阿卡波糖，抑制率分别为95.99%和94.38%[48].以淀粉、蔗糖和麦芽糖为底物的筛选模型更为快捷、简便，并具有定性筛选的特点[49].张冉等通过对酶反应条件的优化，建立了以蔗糖为底物的酶抑制剂筛选模型，并对多种中药提取物的酶抑制活性进行了测定，发现鸭拓草和山慈菇的乙醇提取物具有很强的酶抑制活性，抑制率分别为96.17%和99.36%[50].3.1.3 计算机辅助筛选模型同源建模、分子对接和理性设计等技术能够有效地应用于发现新的α-葡萄糖苷酶抑制剂，并与体外抑制剂筛选模型形成互补.Park等利用分子对接的虚拟筛选方法对85 000 种物质进行筛选，对筛选出的188 种化合物进行体外α-葡萄糖苷酶酶抑制剂模型的检测，发现有13 种化合物的IC50小于50 μmol/L[51].Garlapati等将22 500 种小分子化合物进行模拟筛选，得到了10 种潜在的化合物，并对它们的生物化学活性进行检测，发现有3 种化合物作为α-葡萄糖苷酶抑制剂的IC50小于20 μmol/L[52].3.1.4 其他高通量筛选方法固定化酶和亲和超滤筛选模型等方法也能够用于快速、简便和准确地筛选出新的α-葡萄糖苷酶抑制剂.Xiong等使用接枝聚合法合成了核壳结构的PMMA/CS纳米颗粒载体，然后将α-葡萄糖苷酶固定化在纳米颗粒上，并用其分离和鉴别中草药中具有α-葡萄糖苷酶抑制效果的活性成分，其中从厚朴树皮中分离出的木兰碱(magnoflorine)和异黄酮混合物中分离出的染料木黄酮(Genistein)都表现出了α-葡萄糖苷酶抑制活性.Chen等从匙羹藤提取物中检测出了显著抑制α-葡萄糖苷酶活性的物质，并使用亲和超滤-高效液相-质谱联用技术分离了提取物中的活性组分，其中有9 种组分对α-葡萄糖苷酶具有特异性结合作用，可能成为潜在的酶抑制剂[54].3.2 生物催化在α-葡萄糖苷酶抑制剂研发中的作用传统的化学合成法生产α-葡萄糖苷酶抑制剂成本较为昂贵，从天然产物中提取有效成分的过程较为繁琐，而使用生物催化研发生产α-葡萄糖苷酶抑制剂具有高效和降低成本的优点.以生产1-脱氧野尻霉素及其衍生物为例，Kinast等通过生物催化法将底物1-氨基-1-脱氧-D-山梨醇转化成6-氨基-6-脱氧-L-山梨糖，并偶联加氢反应可以合成高产量的1-脱氧野尻霉素[55].利用微生物催化的方法生产N-丁基-1-脱氧野尻霉素的前体物质，是较为简单和新颖的生产方法.Landis等利用生物催化的方法生产N-丁基-1-脱氧野尻霉素前体物质，通过对催化条件进行优化，前体物质的得率能达到95%，再通过加氢还原可以获得更高产量的N-丁基-1-脱氧野尻霉素[56].生物化学组合法合成米格列醇的重要步骤为氨基山梨糖醇衍生物的生物氧化，所以对生物催化条件的优化有助于米格列醇的合成.顾亚云等利用氧化葡萄糖酸杆菌静息细胞制备米格列醇中间体6-脱氧-6-氨基(N-羟乙基)-α-L-呋喃山梨糖，通过对生物转化条件的优化，合成目的产物的产率为87.5%[57].游庆红等以N-羟乙基葡糖胺为原料，采用单因素试验法优化了米格列醇前体物质的生物催化工艺，在最优转化条件下，底物转化率可达93%[58].4 结论综上所述，α-葡萄糖苷酶抑制剂因其控制糖摄入的作用模式和抑制形式为竞争性抑制的特点，使得它不仅在Ⅱ-型糖尿病的治疗中是一类高疗效、副作用少且安全的治疗药物，并且在抗病毒感染、肿瘤治疗、溶酶体堆积病和肥胖症治疗等方面也具有广阔的应用前景.尽管目前α-葡萄糖苷酶抑制剂类药物仅有3 种进入市场，但通过对微生物的次级代谢产物、天然产物或者化学合成产物进行筛选或开发，结合各种高通量筛选模型或筛选方式，研究者们还在不断地获得新型的α-葡萄糖苷酶抑制剂和候选药物.此外在α-葡萄糖苷酶抑制剂的研发和生产上，具有低成本、高转化率、高选择性特点的生物催化法也逐渐崭露头角.期望上述对α-葡萄糖苷酶抑制剂的研究，能够对新型药物的开发起到一定的借鉴和指导作用.参考文献：[1] FA V D L. Alpha-glucosidase inhibitors in the early treatment of type 2 diabetes[J].Vascular health and risk management, 2008, 4(6):1189-1195.[2] 顾觉奋,黎肇君.微生物来源的α-葡萄糖苷酶抑制剂国内外生产情况及市场分析[J].市场分析,2012,10(1):46-52.[3] 苏杰英,张金苹.α-糖苷酶抑制剂用于2型糖尿病患者的中国证据[J].药物与临床,2015,12(5):27-31.[4] MELO E B D, COMES A D S ,CARVALHO I. α- and β-glucosidase inhibitors:chemical structure and biological activity[J].Tetrahedron, 2006, 62(44):10277-10302.[5] LIN H M, LEE B H, CHANG W J. Small intestine mucosal α-glucosidase:a missing feature of in vitro starch digestibility[J].Food hydrocolloids, 2016, 53:163-171.[6] BEDEKAR A, SHAH K, KOFFAS M. Natural products for type II diabetes treatment[J].Advances in applied microbiology, 2010, 71:21-74.[7] KIM Y M, JEONG Y K, WANG M H, et al. Inhibitory effect of pine extract on α-glucosidase activity and postprandial hyperglycemia[J].Nutrition, 2005, 21(6):756-761.[8] ROUZBEHAN S, MOEIN S, HOMAEI A, et al. Kinetics of α-glucosidase inhibition by different fractions of three species of Labiatae extracts:a new diabetes treatment model[J].Pharmaceutical biology, 2017, 55(1):1483-1488.[9] ZHENG J W, MA L. Silver(I) complexes of 2,4-dihydroxybenzaldehyde-amino acid schiff bases-novel noncompetitive α-glucosidaseinhibitors[J].Bioorganic & medicinal chemistry letters, 2015, 25(10):2156-2161.[10] SCOTT L J, SPENCER C M. Miglitol:a review of its therapeutic potential in type 2 diabetes mellitus[J].Drugs, 2000, 59(3):521-549.[11] GHANI U. Re-exploring promising α-glucosidase inhibitors for potential development into oral anti-diabetic drugs:finding needle in the haystack[J].European journal of medicinal chemistry, 2015, 103(48):133-162.[12] MAO X M, HE K, SHI J C. Safety and efficacy of acarbose in the treatment of diabetes in Chinese patients[J].Therapeutics and clinical risk management, 2014, 10:505-511.[13] HANEFELD M. Cardiovascular benefits and safety profile of acarbose therapy in prediabetes and established type 2 diabetes[J].Cardiovascular diabetology, 2007, 6(1):1-10.[14] KAKU K. Efficacy of voglibose in type 2 diabetes[J].Expert opinion on pharmacotherapy, 2014, 15(8):1181-1190.[15] SUZUKI K, KATSURA D, SAGARA M, et al. Postprandial reactive hypoglycemia treated with a low-dose alpha-glucosidaseinhibitor:voglibose may suppress oxidative stress and prevent endothelial dysfunction[J].Internal medicine, 2016, 55(8):949-953.[16] VICHAYANRAT A, PLOYBUTR S, TUNLAKIT M, et al. Efficacy and safety of voglibose in comparison with acarbose in type 2 diabeticpatients[J].Diabetes research and clinical practice, 2002, 55(2):99-103.[17] BANDO Y, USHIOGI Y, TOYA D. Three diabetic cases of acute dizziness due to initial administration of voglibose[J].Internal medicine, 1998,37:753-756.[18] 艾娜,王端好.治疗2型糖尿病的新药物米格列醇的研究进展[J].广东化工,2011,38(6):113-115.[19] CAMPBELL L K, BAKER D E, CAMPBELL R K. Miglitol:assessment of its role in the treatment of patients with diabetes mellitus[J].Annals of pharmacotherapy, 2000, 34(11):1291-1301.[20] SHIMADA Y, NISHIDA H, NISHIYAMA Y, et al. Proteasome inhibitors improve the function of mutant lysosomal α-glucosidase in fibroblasts from Pompe disease patient carrying c.546G>T mutation[J].Biochemical and biophysical research communications, 2011, 415(2):274-278.[21] TORMO M A, GIL-EXOJO I, ROMERO DE TEJADA A, et al. White bean amylase inhibitor administered orally reduces glycaemia in type-2 diabetic rats[J].British journal of nutrition, 2006, 96(3):539-544.[22] BOMBARDELLI E, CAIROLI G. Formulations of alpha-amylase inhibitors with alpha-glucosidase inhibitors useful in the treatment of diabetes and obesity:7553502B2[P]. 2009-06-30.[23] BLOCK T M, GUO J T, CHANG J. Antiviral therapies targeting host ER alpha-glucosidases:current status and future directions[J].Antiviral research ,2013, 99(3):251-260.[24] WHITBY K, TAYLOR D, PATEL D. Action of celgosivir (6 O-butanoyl castanospermine) against the pestivirus BVDV:implications for the treatment of hepatitis C[J].Antiviral chemistry & chemotherapy, 2004,15(3):141-151.[25] SHU Y. Possible FDA-approved drugs to treat Ebola virusinfection[J].Infectious diseases of poverty, 2015, 4(1):1-10.[26] 郭风霞,曾阳,徐萌.α-葡萄糖苷酶抑制剂的药理研究进展[J].青海师范大学学报,2011,27(1):63-66.[27] PILI R, CHANG J, PARTIS R A, et al. The a-glucosidase I inhibitor castanospermine alters endothelial cell glycosylation, prevents angiogenesis, and inhibits tumor growth[J].Cancer research, 1995,55(13):2920-2926.[28] LIU J B, CHEN C H, WU F Y, et al. Study on the synthesis and biological activities of α-substituted arylacetates derivatives[J].Bioorganic & medicinal chemistry letters, 2016, 26(7):1715-1719.[29] CHINTHALA Y, KUMAR DOMATTI A, SARFARAZ A, et al. Synthesis, biological evaluation and molecular modeling studies of some novel thiazolidinediones with triazole ring[J].European journal of medicinal chemistry, 2013, 70(12):308-314.[30] BUTTERS T D. Pharmacotherapeutic strategies using small molecules forthe treatment of glycolipid lysosomal storage disorders[J].Expert opinion on pharmacotherapy, 2007, 8(4):427-435.[31] KHANNA R, SOSKA R, LUN Y, et al. The pharmacological chaperone 1-deoxygalactonojirimycin reduces tissue globotriaosylceramide levels in a mouse model of Fabry disease[J].Molecular therapy the journal of the American society of gene therapy, 2010, 18(1):23-33.[32] MACHACZKA M, HAST R, DAHLMAN I, et al. Substrate reduction。
α葡萄糖苷酶分类
α葡萄糖苷酶分类α-葡萄糖苷酶是一类广泛存在于生物体中的酶，其主要功能是催化α-葡萄糖苷的水解反应。
本文将对α-葡萄糖苷酶进行分类和介绍。
一、α-葡萄糖苷酶的分类根据催化反应和底物的不同，α-葡萄糖苷酶可以分为多个亚类。
常见的亚类包括α-amylase（α-淀粉酶）、β-glucosidase（β-葡萄糖苷酶）、α-glucosidase（α-葡萄糖苷酶）等。
1. α-amylase（α-淀粉酶）α-amylase是一类能够催化淀粉水解的酶。
它主要存在于唾液和胰液中，参与食物的消化过程。
α-amylase能够将淀粉分解为糊精、麦芽糊精和麦芽糖等可溶性糖类，为后续消化提供可利用的底物。
2. β-glucosidase（β-葡萄糖苷酶）β-glucosidase是一类能够催化葡萄糖苷的水解反应的酶。
它广泛存在于植物和微生物中，参与多种生物化学反应。
β-glucosidase 能够将葡萄糖苷分解为葡萄糖和相应的配基，如苦杏仁配基和花青素等，具有重要的生物学功能。
3. α-glucosidase（α-葡萄糖苷酶）α-glucosidase是一类能够催化α-葡萄糖苷水解反应的酶。
它主要存在于肠道细胞膜上，参与碳水化合物的消化和吸收。
α-glucosidase能够将α-葡萄糖苷分解为单糖，如葡萄糖、半乳糖和甘露糖等，为人体提供能量和营养。
二、α-葡萄糖苷酶的功能和应用α-葡萄糖苷酶在生物体中具有重要的功能和应用价值。
1. 食物消化α-amylase和α-glucosidase是消化系统中的重要酶类。
它们能够帮助人体消化淀粉和糖类食物，将其分解为可被吸收利用的单糖，提供能量和营养。
2. 生物能源生产α-葡萄糖苷酶可以用于生物质能源的生产。
通过利用微生物中的α-葡萄糖苷酶，可以将植物纤维素等多糖类废弃物转化为可用于发酵生产生物燃料的单糖。
3. 医药领域α-glucosidase是糖尿病治疗中的重要靶标。
通过抑制α-glucosidase的活性，可以减缓肠道吸收葡萄糖的速度，从而控制血糖水平。
α-葡萄糖苷酶应用开发现状
α-葡萄糖苷酶应用开发现状杨震;胡先望;陈朋;梁宁;严晓娟【摘要】阐述了α-葡萄糖苷酶作用于糖的α-1,4或α-1,6糖苷键产生α-异头单一或低聚糖,或逆向催化这种糖苷键的链接反应.在糖的催化反应方面α-葡萄糖苷酶具有水解和转糖苷双重作用.介绍了α-葡萄糖苷酶在基础和开发研究领域的应用现状,以及淀粉水解、酒精发酵、低聚异麦芽糖生产、化学合成、代谢机理研究、临床检测、疾病预防和治疗等,为相关领域的研究提供了参考依据.%α-Glucosidases (EC 3.2.1.20) acting on a-glycosidic bonds to produce α-anomeric mono- or oligosaccharides form α-l, 4 or α-1,6 glycosidic linkages, or a reverse combination of both of these catalytic activities are discussed. These enzymes can catalyse the hydrolysis of saccharides and promote transglucosylation reactions. The present application and development of α-glucosidases is introduced, involving starch hydrolysis, alcoholic fermentation, production of isomalto-oligosaccharide, chemical synthesis, and the study on metabolic mechanisms, clinical examination,therapy and prevention of human diseases. The report provides reference for related researches.【期刊名称】《甘肃科学学报》【年(卷),期】2011(023)002【总页数】4页(P54-57)【关键词】α-葡萄糖苷酶;催化反应;转糖苷反应;应用开发【作者】杨震;胡先望;陈朋;梁宁;严晓娟【作者单位】甘肃省商业科技研究所,甘肃兰州730020;甘肃省商业科技研究所,甘肃兰州730020;甘肃省商业科技研究所,甘肃兰州730020;甘肃省商业科技研究所,甘肃兰州730020;甘肃省商业科技研究所,甘肃兰州730020【正文语种】中文【中图分类】Q93-3α-葡萄糖苷酶（EC 3.2.1.20，α－glucosidases或α-D-glucoside glucohydrolase）为淀粉水解酶类中的一种，它可从多糖的非还原末端水解底物的α－葡萄糖苷键，产生α-D-葡萄糖[1].同时，它还具有转糖苷作用，能将低聚糖中的α-1，4-糖苷键转化成α-1，6-糖苷键或其他形式的链接[2]，从而得到非发酵性的低聚异麦芽糖或糖酯、糖肽等.α－葡萄糖苷酶在自然界广泛分布，种类繁多，几乎存在于所有生物体内.不同来源的α－葡萄糖苷酶性质各异，所起的生理生化功能各不相同.α－葡萄糖苷酶在糖的催化反应方面具有水解和转糖苷双重作用.目前，α－葡萄糖苷酶已广泛应用于基础和开发研究领域，主要包括淀粉水解、酒精发酵、低聚异麦芽糖生产、化学合成、代谢机理研究、临床检测、疾病预防和治疗等.以下对国内外α－葡萄糖苷酶的应用开发现状进行较为全面的概述.淀粉的完全降解以及可发酵性糖的产生是α－淀粉酶、β－淀粉酶、支链淀粉酶以及α－葡萄糖苷酶等协同作用的结果.因此，在淀粉水解制糖及酿造的过程中高温α－葡萄糖苷酶可以用作糖化酶制剂，与α－淀粉酶一起用于生产高葡萄糖浆，可提高葡萄糖产出率[3].近年来嗜热淀粉水解酶因在商业和淀粉加工中具有重要作用，越来越受到重视.在很多工艺上，嗜热酶具有很强的优势.地衣芽孢杆菌α－葡萄糖苷酶可在95～105℃条件下将淀粉液化为麦芽糊精，其作用与葡萄糖酶在10～20℃处理效果一样.此酶在淀粉水解工艺中可实现淀粉液化，完成后不需降温处理就进入糖化过程，是一种很具开发前景的高温淀粉酶[4].出芽短梗霉菌可产生淀粉水解复合酶，包括一种α－淀粉酶、2种葡萄糖化酶、一种α－葡萄糖苷酶，它们可用于乙醇发酵工业，提高以淀粉为原料发酵生产酒精的产品出品率[5].α－葡萄糖苷酶在工业上可应用于低聚异麦芽糖的生产.低聚异麦芽糖又称分支低聚糖，是一种以淀粉为原料采用全酶法工艺生产的糖浆，由2～10个葡萄糖残基构成，分子中至少有1个α-1，6糖苷键，其他为α-1，4糖苷键.商品化低聚异麦芽糖是一种含异麦芽糖、潘糖、异麦芽三糖以及四糖以上的其他分支低聚糖组成的糖浆，分支低聚糖含量占总糖份的50%～55%以上，其他是葡萄糖、麦芽糖等，甜度为蔗糖的40%～50%.低聚异麦芽糖是世界上功能性低聚糖中生产和销售最大的产品，它主要具有以下功能：① 促进人体肠道内有益菌群双歧杆菌的增殖，抑制许多病原菌和腐败菌的生长，增强人体免疫力；② 降低血清胆固醇、甘油三酯、游离脂肪酸的含量，清理体内环境，消除心血管疾患的病因；③ 抗龋齿性甚佳，不易被蛀牙病原菌—变异链球菌发酵，所以产酸少，牙齿不易被腐蚀；④ 低聚异麦芽糖甜度相当于蔗糖的50%，又因为人体内没有分解低聚异麦芽糖的酶系统，很难或不被人体消化吸收，提供的能量很低或根本没有，可作为糖尿病人、肥胖病人和低血糖病人的保健甜味剂；⑤ 其他作用包括农作物增产促进剂、抗病毒和真菌临床治疗剂、化学合成中间体等.目前低聚异麦芽糖的制备方法主要有2种：一是利用糖化酶的逆催化作用，在高浓度的葡萄糖溶液中发生逆转催化，将葡萄糖缩合为异麦芽低聚糖、麦芽糖低聚糖等，但低聚糖产量只有20%～30%，且产物复杂，生产周期长，故不适合工业化生产.二是利用α－葡萄糖苷酶或其他酶的转苷作用，麦芽糖在α－葡萄糖苷酶的作用下水解，生成两分子葡萄糖，游离出的葡萄糖残基再被α－葡萄糖苷酶转移到另一葡萄糖分子上，通过α-1，6糖苷键连接而形成异麦芽糖.此生产工艺相对成熟，工业化应用较广.文献已报道的α－葡萄糖苷酶大部分不能用于工业生产低聚糖，其原因是大多数α－葡萄糖苷酶均不耐高温.因此开发新的耐高温、稳定性好的α－葡萄糖苷酶，以满足不同生产需要，是今后α－葡萄糖苷酶应用开发的方向之一[6].从海洋软体动物海兔（Aplysia fasciata）纯化出的一种胞外α－葡萄糖苷酶，此酶在麦芽糖存在时对不同的受体表现出很高的转糖苷作用.利用这种酶转糖苷作用可高效合成维生素B6.在最佳反应条件下，维生素B6的收率可达80%[7].深海地芽孢杆菌HTA-462是从深海淤泥中分离出的海洋微生物.从它体内分离α－葡萄糖苷酶有很强的转糖苷作用，具有专一性、效率高、安全等特点.此酶在胞外专一性水解低聚糖的α-1，4糖苷键，当麦芽糖存在时对非糖分子具有糖基化功能，可用来催化合成具有生物活性的化合物[8].文献[10]报道了利用啤酒酵母α－葡萄糖苷酶的转苷作用合成一种新型的维生素E 衍生物.合成初始底物为2－羟甲基-2，5，7，8-四甲基－苯并二氢吡喃-6-OL和麦芽糖，底物溶于DMSO（二甲基亚砜）中.转糖苷产物使用质谱和核磁共振鉴定为TMG吡喃葡萄糖基）甲基-2，5，7，8-四甲基－苯并二氢吡喃-6-OL，简称TMG].转糖苷最适pH5.5，当麦芽糖浓度增加时产物增加.TMG极易溶于水（溶解度＞1 000mg／mL），对自由基的清除作用与维生素E相同[9].利用酵母α－葡萄糖苷酶反转苷活性还可合成α-D-葡萄糖苷-D-果糖.文献报道了2种合成方法，一种是批次合成方法，另一种为柱层析反应方法[10].极端微生物α－葡萄糖苷酶的稳定性非常好，因此在生物催化和生物合成等方面展现出广阔的应用前景.新型的α－葡萄糖苷酶发现和性质研究为酶催化化学合成提供了基础[8].在昆虫体内，α－葡萄糖苷酶在生理和代谢方面起着很重要的作用：① 能量储存和血淋巴糖水平调节.昆虫体内的碳水化合物储存以肝糖原形式储存.在生理上，这种储存可保持昆虫体内血淋巴中海藻糖循环的平衡，也就是说海藻糖活性在昆虫代谢中起着重要的作用[11]；② 体内外的碳水化合物消化.家蝇通过唾腺分泌淀粉酶可体外消化淀粉，酶的作用除了为机体直接提供碳水化合物外，还可以通过刺激细菌生长使果蝇得到喂养.在果蝇的中肠中，酶固定于肠膜上，可对不同程度的淀粉进行消化产生葡萄糖[12]；③ 生长.在昆虫形体变化进程中需对幼虫组织自溶，释放出肝糖原，在这个过程中，会出现淀粉酶.与之相似的是在哺乳动物中则是酸性麦芽糖酶水解肝糖原.对昆虫来说，若缺乏相应的α－葡萄糖苷酶，则会产生形体上的严重缺陷.而对哺乳动物是否一样，目前还不清楚[13]；④ 环境敏感.在成年果蝇唾腺中的α－葡萄糖苷酶可以起到与环境交换信息的作用.当α－葡萄糖苷酶与底物相遇，会引发体内神经元反应，从而产生与环境交换信息的过程[14]；⑤N-端相关的糖基化.昆虫和真核生物一样合成一种碳水化合物前体Glc3Man9GlcNAc2，前体可转化为蛋白质、葡萄糖和其他残余物，在蛋白质离开内质网前，前体可被α－葡萄糖苷酶I和II除去.葡萄糖需被修饰，并在检查点被检查是否正确折叠后才会进入合成糖蛋白[15]；⑥ 生理作用.α－葡萄糖苷酶转糖苷活性生理重要性已在临床和微生物领域得到证明，出生第一年内先天转糖苷紊乱可导致肝肿大[16]；抑制病毒α－葡萄糖苷酶活性会产生病毒颗粒组装缺陷；当细胞内无α－葡萄糖苷酶活性时植物会发生形态失常.在真菌中，α－葡萄糖苷酶缺乏与分生孢子减少有关，会导致分隔缺陷、极性生长缺陷和细胞壁组成缺陷等[18].人体内α－葡萄糖苷酶主要存在于肾上皮细胞刷状缘，属于溶酶体酶.此酶在血清中含量很微，且分子量较大（＞90kDa），不易通过肾小球，因而尿中α－葡萄糖苷酶主要来自肾小管上皮细胞.在各种肾实质疾患及药物中毒性作用等造成肾小管损伤时此酶活性增高，可初步应用于肾损伤的判定[18].一些产孢子菌的嗜热α－葡萄糖苷酶可作为控制不育的快速指示剂，它们可和其他淀粉酶联用完成淀粉的全水解.自20世纪80年代日本首先从黑曲霉中筛选出α－葡萄糖苷酶生产菌种，α－葡萄糖苷酶开始得到广泛应用.在淀粉糖行业，α－葡萄糖苷酶主要与α－淀粉酶一起用于生产高葡萄糖浆，或用于生产具有双歧因子功能的低聚异麦芽糖等.另外α－葡萄糖苷酶在食品、饲料、化工、医药及基础研究等方面也具有良好的应用前景.国外α－葡萄糖苷酶已实现工业化生产，而我国对α－葡萄糖苷酶研究还处于起步阶段，对其性质、化学结构、催化机制等方面的报道很少，且酶源菌的筛选、酶的提取和应用也尚待进行更深入研究.目前，国内α－葡萄糖苷酶产品均为国外少数几个大的酶制剂厂生产，酶活不同，用途不同，产品价格也不一样.产品酶水解淀粉酶活力为1 000～30 000U活力单位，转葡萄糖苷酶活力为30～5 000U活力单位.在国际3大酶制剂生产厂家中，只有日本天野酶制品株式会社生产单一的α－葡萄糖苷酶，其他厂家的产品均为含有α－葡萄糖苷酶活性的复合酶产品.α－葡萄糖苷酶主要生产企业和产品性质见表1.综上所述，α－葡萄糖苷酶在基础研究和工业生产上都有着越来越广泛的应用，但已开发的α－葡萄糖苷酶主要来源于黑曲霉、米曲霉、地衣芽孢杆菌和真菌，单一的α－葡萄糖苷酶产品其耐热性还有待于提高.近年来嗜热淀粉水解酶因在淀粉加工和其他商业应用上具有重要作用，越来越受到重视.一般情况下，酶法制糖的淀粉糖化过程中主要使用的是α－淀粉酶，它只水解直链α-1，4糖苷键，而不能水解淀粉中的α-1，6糖苷键支链连接.为了提高产品的出品率，在生产糖浆时，常使用一种以上的脱支酶和糖化用酶.以前，当淀粉液化完成后，必须将温度从95℃降到55℃，pH从6.5降到4.3，此时才能使用脱支酶和糖化酶，而且酶水解化过程需要很长时间，葡萄糖才达到最高浓度[19].现在，使用高温嗜热的α－葡萄糖苷酶或脱支酶与α－淀粉酶联用，可解决这一问题.因此，具有合适pH及嗜热特性的α－葡萄糖苷酶、普鲁兰酶或脱支酶在淀粉加工中具有广泛的应用并将产生良好的经济效益.【相关文献】[1]Chiba S.Molecular Mechanism inα－glucosidase and Gluco-amylase[J].Biosci Biotechnol Biochem，1997，61：1 233-1 239.[2]Maarel van der MJEC，Veen van der B，Uitdehaag JCM，etal.Properties and Applications of Starchconverting Enzymes of the a-amylase Family[J].Biotechno，2002，194：137-155.[3]Yuzuru Suzuki，Ritsuko Tanak.Production of p-Nitrophenylα-D-Glucopyranoside-Hydrolyzing α-Glucosidase by Bacillus cereus ATCC 7064[J].Appl Microbiol Biotechnol，1981，11：161-165.[4]Arzu Coleri Cihan，Birgul Ozcan，Cumhur Cokm us.Characterization of Thermostableα－glucosidases from Newly Isolated Geobacillus sp.A333and Thermophilic BacteriumA343[J].World J Microbiol Biotechnol，2009，25：2 205-2 217.[5]Werner H，Christian W，Maria-Regina K.Studies on Immobilized Glucosidase from Brewers Yeast.Saccharomyces Carlsbergensis[J].Appl.Microbiol，1977，3：245-256. [6]Meissner H，Liebl W .Thermotoga Maritima Maltosyltransferase，a Novel Type of Maltodextrin Glycosyltransferase Acting on Starch and Malto-oligosaccharides[J].Eur J Biochem，1998，250：1 050-1 058.[7]Annabella Tramice，Assunta Giordano，Giuseeppina Andreotti，etal.High-Yielding Enzymaticα-Glucosylation of Pyridoxine by Marineα-Glucosidase from AplysiaFasciata[J].Marine Biotechnology，2006，8：448-452.[8]Vo Si Hung，Yuji Hatada，Saori Goda，eta l.α-Glucosidase from a Strain of Deep-sea Geobacillus：a Potential Enzyme for the Biosynthesis of Complex Carbohydrates[J].Appl Microbiol Biotechnol，2005，68：757-765.[9]Hironobu Murasea，Ryo Yamauchia，Koji Kato，etal.Synthesis of a Novel Vitamin E Derivative，2-（α-D-glucopyranosyl）methyl-2，5，7，8-tetramethyl-chroman-6-ol，byα-Glucosidase-Catalyzed Transglycosylation[J].Lipids，1997，1：73-78.[10]Hiroshi Fujimoto，Katsumi Ajisaka.Syntheses ofα-Glucosyl-D-fructoses by Use of a Reversed Hydrolysis Activity ofα－Glucosidase[J].Biotechnology Letters，1988，2：107-112.[11]Steele，J.Glycogen Phosphorylase in Insects[J].Insect Biochem，1982：12（2）：131-147.[12]Terra W R，Ferreira C.The Physiological Role of the Peritrophic Membrane and Trehalase Digestive Enzymes in the Midgut and Excreta of Starved Larvae of Rhynchosciara[J].Insect Physiol，1981，27（5）：325-331.[13]LeJune N，Thines-Sempoux P，Hers H G.Tissue Fractionation Studies：Intracellular Distribution and Properties ofαglucosidases in Rat Liver[J].Biochem，1963，86：16-21. [14]Teiichi T，Keisuke K，Tomoko F，etal.Purification and Partial Characterization of Three Forms of a-Glucosidase from the Fruit Fly Dosophila melanogaster[J].Biochem，1979，85：123-130.[15]Herbert D N，Foellmer B，Helenius A.Glucose Trimming and Reglucosylation Determine Glycoprotein Association with Calnexin in the Endoplasmic Reticulum[J].Cell，1995，81：425-433.[16]Jaeken J，Matthijs G.Congenital Disorders of Glycosylation[J].Annu Rev Genomics Hum Genet，2001，2：129-151.[17]Chapel C，Garcia C.Roingeard P，etal.Antiviral Effe ct ofαglucosidase Inhibitors on Viral Morphogenesis and Binding Properties of Hepatitis C Virus-like Particles[J].Gen Virol，2006，87：861-871.[18]蔡军，蒋云华，包乐媛，等.色原底物法测定尿液α－葡萄糖苷酶及临床应用[J].中国医学检验杂志，2003，4（1）：51-54.[19]Bradley M.Krohn，James A.Purification and Ch aracterization of a Thermostableα-Glucosidase from a Bacillus Subtilis High-Temperature Growth TransformantLindsay[J].Current Microbiology，1991，22：273-278.。