蛋白酶也叫做枯草杆菌蛋白酶，它是芽孢杆菌属细菌分泌的胞外碱性蛋白酶，属于丝氨酸蛋白水解酶类，其催化活性依赖于由天冬氨酸、组氨酸和丝氨酸残基组成的催化三联体。蛋白酶主要来源于地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌等菌株，蛋白酶广泛应用于洗涤剂、制革、丝绸等工业领域，尤其在洗涤剂中可高效分解蛋白质污垢，在食品加工中可用于肉类嫩化和蛋白水解。
图1 蛋白酶的性状图
来源
蛋白酶是经原生质体诱变方法选育的枯草杆菌通过深层发酵、提取及精制而成的一种蛋白水解酶。能水解蛋白质分子肽链生成多肽或氨基酸，在有机溶剂中还可、催化多肽的合成。蛋白酶通过活性位点丝氨酸残基对肽键的亲核进攻而造成蛋白质的水解。典型的分子量为2万至4.5万道尔顿，除可从枯草杆菌中获得外，还可从解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）等土壤细菌中获得。许多芽孢杆菌属细菌均可大量分泌枯草杆菌蛋白酶。[1]
性质
蛋白酶根据菌种差异被命名为Carlsberg、BPN’等变体，不同变体间存在氨基酸序列及结构差异，典型的分子量在2万至4.5万道尔顿之间，主要来源于地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌等菌株。蛋白酶具有耐热性和碱性pH耐受性，最适作用温度为50-60°C，最适pH为8-10，其热稳定性常依赖于钙离子的结合。[2]
形态
蛋白酶作为一种丝氨酸蛋白酶，其分子量约为27,500 Da，由275个氨基酸残基组成；该蛋白酶的晶体结构已于20世纪70年代通过X射线晶体学解析，呈现出经典的丝氨酸蛋白酶折叠模式，包括两个六股β-折叠桶域。在结构特征方面，枯草杆菌蛋白酶的活性中心由天冬氨酸、组氨酸和丝氨酸残基形成催化三联体，例如Asp32-His64-Ser221，其中丝氨酸的OH基团通过组氨酸催化形成酰基-酶中间体，从而实现对肽键的亲核攻击；该蛋白酶属于A族丝氨酸蛋白酶家族（亦称S8肽酶家族），具有高度保守的催化三联体结构。在功能特性上，蛋白酶表现出优异的耐热性和碱性pH耐受性，其最适温度为50-60°C，最适pH为8-10，即使在70°C以上仍可保留约50%活性；这种稳定性得益于蛋白酶表面的离子键网络、内部疏水核心以及钙离子依赖性，结合Ca²⁺后可有效稳定其三维结构。此外，蛋白酶的底物结合口袋较为宽大且具有疏水化特征，偏好识别大而疏水的侧链如苯丙氨酸或亮氨酸，因此对芳香族或脂族氨基酸形成的肽键表现出高特异性。
应用
蛋白酶是一种细菌丝氨酸蛋白酶 (bacterial serine protease)。它可诱导凋亡 (Apoptosis)，可刺激促过敏细胞因子 (IL-1α、IL-33) 表达。蛋白酶可诱导原型过敏性肺部炎症，它还对乳腺癌和结肠癌具有抗癌活性，该物质具有防污活性可作为洗涤剂添加剂。蛋白酶的工业化生产始于1960年，由丹麦人首先利用地衣芽孢杆菌生产了被称为Subtilisin Carlsberg的碱性蛋白酶，随后该酶被用于生产加酶洗涤剂。蛋白酶自20世纪60年代首次被应用于洗涤剂工业后，至90年代国外加酶洗涤剂中蛋白酶的占比已达90%；在中国，蛋白酶于1979年被引入，至1990年其产量约为1.3万吨，加酶洗衣粉占洗涤剂总量的10%。蛋白酶因其明确的三维结构和基因编码特性，成为蛋白质工程研究的理想模型，通过定位诱变、体外重组及定向进化等技术的应用，研究者已成功实现蛋白酶酶性能的定向改良与高效表达。当前全球研究持续聚焦蛋白酶的催化机制与性能优化，例如通过理性设计获得热稳定性提升的突变体，以期进一步提升蛋白酶在工业化应用中的潜力。
参考文献
[1] 张晓燕, 国立东, 刘晓艳. 枯草芽孢杆菌中性蛋白酶的研究进展[J]. 中国酿造, 2018, 37(4): 12-15.
[2] Bott R, Ultsch M, Kossiakoff A, et al. The three-dimensional structure of Bacillus amyloliquefaciens subtilisin at 1.8 A and an analysis of the structural consequences of peroxide inactivation[J]. Journal of Biological Chemistry, 1988, 263: 7895-7906.