氨肽酶的分类与应用

2026/3/11 10:39:30 作者:火星人

氨肽酶是一类从多肽链的N端顺序水解氨基酸,使氨基酸逐个游离出来的酶。不仅能水解多肽,而且能水解完整的蛋白质分子。在许多生物中发现了各种性质的氨肽酶,它不仅存在于高等动物的胰脏、肠液中,也广泛分布于多种真菌、细菌和原生动物体内,一些真菌和细菌的种类还能向胞外分泌这种酶。

氨肽酶

氨肽酶有很多种,不同的氨肽酶对N端氨基酸残基的水解能力表现出差异性。同一种氨肽酶对不同的N端氨基酸残基的水解能力也不同。氨肽酶的作用范围一般都较为广谱,根据最易反应的底物不同可分为亮氨酸氨肽酶、缬氨酸氨肽酶、丙氨酸氨肽酶、苯丙氨酸氨肽酶、脯氨酸氨肽酶等,它们可切除苦味肽氨端的疏水氨基酸从而脱除苦味。

分类

根据不同氨肽酶对水解N端氨基酸残基专一性程度的不同,可以将氨肽酶分为两大类:一类氨肽酶对N端氨基酸残基专一性低,能水解几乎所有的氨基酸残基,如亮氨酰氨肽酶(LAP)、赖氨酰氨肽酶(Pep N)、苯丙氨酰氨肽酶(Pep M);区分这类氨肽酶可依据它们对不同氨基酸残基的水解速度的快慢,如亮氨酰氨肽酶水解末端亮氨酸残基速度最快,而赖氨酰氨肽酶水解末端赖氨酸残基速度最快。另一类氨肽酶对N端氨基 酸残基有严格的专一性,只能特异地水解某一种或几种氨基酸残基,如Pep A只能水解 天冬酰氨和谷氨酰氨残基;其中包含一类很重要的脯氨肽酶,Pep X(水解末端第二位为脯氨酸残基的肽)、Pep P(水解末端脯氨酸残基)、Pep I(水解末端脯氨酸亚氨基)。

氨肽酶的催化机理

氨肽酶有单体酶也有复合酶(一般为相同的单体构成,但也有不同单体的)。根据催化机制可分为金属氨肽酶、半胱氨酸氨肽酶及丝氨酸氨肽酶。三分之二的氨肽酶都为金属酶,Zn2+是最常见的结合离子,其他的结合离子有CO2+及Mn2+,一般每个单体结合一个金属离子,但也有每个单体结合两个的,如A.proteolytica所产的亮氨酸氨肽酶(每个单体上结合两个距离很近的Zn2+),Lactococcus lactis所产的丙氨酸氨肽酶(结合两个CO2+)。金属离子不仅与金属氨肽酶的活性有关还与三级结构的稳定性有关。半胱氨酸氨肽酶和丝氨酸氨肽酶在细菌中较为少见,各占20%不到[1]。

来源

氨肽酶广泛存在于动物组织及植物中,Laura Gilmartin等在猪脑中得到了氨肽酶P,Momca Flores等利用猪肌肉中提取出来的AlaAP水解含Ala的寡肽链,Chao-JungTu等从西红柿中克隆出了两种中性LeuAP的基因,并使其在E.coli中得到表达。动植物中氨肽酶含量较少,一般都采用微生物发酵生产氨肽酶。产氨肽酶的微生物种类繁多,细菌、酵母和霉菌都可产。

测定方法

氨肽酶的测定方法有硝基苯胺(pNA)法及荧光底物法。荧光底物法以AA-AMC为底物,反应一定时间,测定水解产物的荧光性,该法迅速灵敏,可用于在线的连续测定,但成本较高。硝基苯胺是黄色物质,硝基苯胺法是以不同的AA-对硝基苯胺作为底物,利用水解出的pNA405nm显色测定,常用的底物为Leu-pNA。氨肽酶的纯化方法包括IEC离子交换色谱、GFC凝胶过滤色谱、HIC疏水色谱、AC亲和层析、HPLC等。

应用

1、用于脱除蛋白水解液的苦味

氨肽酶最突出的作用在于脱除蛋白水解液的苦味。当蛋白质大分子酶解时,肽链中含有的疏水性氨基酸暴露出来,接触味蕾,产生苦味。因此,用蛋白酶水解后的蛋白质水解液通常都呈现苦味。研究发现,疏水性氨基酸对苦味的形成是必须的,且这些疏水性氨基酸一般都位于肽链末端;如在肽链中残留一定量的脯氨酸其苦味明显增强。蛋白酶解液脱苦方法研究以前主要采用物理、化学方法,即分离提取苦味肽,或添加风味物质掩盖苦味。有研究报道,利用氨肽酶进一步水解蛋白质的酶解液,可以脱除其苦味,1969年Y.Sato等用11种蛋白酶处理酪蛋白水解液,发现亮氨酰氨肽酶可以脱去蛋白质酶解液的苦味,研究还发现各种乳酸菌的粗酶提取物均能够除去或降低酶解液的苦味。此外,需要特别说明的是,脯氨肽酶在脱苦上有特别重要的作用,因为肽链末端脯氨酸残基除去后,其三维结构会发生显著改变,对酶解的敏感性增耐,这种氨肽酶主要存在于乳酸菌中。

2、蛋白质的深度水解

与蛋白酶复合使用,可以大幅度提高蛋白质的水解度。在酱油酿造、干酪生产及其它蛋白水解产品的制备过程中,可以提高蛋白质的利用率,节省成本。如崔春、赵谋明等利用风味蛋白酶(蛋白酶和氨肽酶的复合体)深度酶解蓝园鱼参蛋白,酶解6h后蛋白质的利用率即达3083.3%,21h时水解度达到59.7%。

3、生物活性多肽的制备

生物活性多肽大部分是细胞生长因子,它们在体内含量极低,但生物活性极高,对多种细胞生理功能和代谢活动发挥着生物调节作用,具有保健和美容的功能。通过控制蛋白质的酶解来得到特定的活性肽,是制备活性多肽的一种安全且高效的途径。刘通讯等先用蛋白酶对大豆分离蛋白进行水解,然后再用氨肽酶进行水解,研究发现,产品中的多肽含量相对单一用蛋白酶水解约能提高12%左右。

4、在医学上的特殊用途

脯氨肽酶能有效清除神经毒性化学毒剂及有机磷农药,既可用作医学上的解毒剂,也可以用作环境消毒剂。亮氨酰氨肽酶等还可用作蛋白质序列测定的分子工具[1]。

参考文献

[1] 王俊. 枯草芽孢杆菌氨肽酶的研究[D]. 江苏:江南大学,2009. DOI:10.7666/d.y1584523.

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