12蛋白质分子的化学修饰.pptVIP

酶作为生物催化剂，其高效性和专一性是其他催化剂所无法比拟的。因此，日益增多的酶制剂已用于食品发酵、疾病诊治和预防、环境保护和监测、化工产品的生产，以及基因工程等生物技术领域。 但是酶在实际应用中有局限性： 1、作为异体蛋白在体内难于吸收、易引起免疫反应和被识别降解(具有抗原性)； 2、酶蛋白经不起温度、酸碱、有机溶剂及时间的考验， 半衰期短、易变性失活(细胞外稳定性差)； 3、酶的活性、作用专一性和最适条件不一定能适应生产工艺要求，限制了酶制剂的应用范围(酶活性不够高)。 3. 酶化学修饰的概念 （原理 、方法、应用）酶的化学修饰（chemical modification）： 通过化学基团的引入或除去，使蛋白质共价结构发生改变。 化学修饰是分子酶工程的重要手段之一。只要选择合适的修饰剂和修饰条件，在保持酶活性的基础上，能够在较大范围内改变酶的性质，创造天然酶所不具备的优良特性，甚至创造出新的活性。酶选择性化学修饰： 肽链侧链基团被化学试剂专一性地修饰 化学修饰方法虽多，但基本都是利用修饰剂所具有的各种化学基团特性，或直接或经过一定的活化过程，与酶分子上某氨基酸残基（一般尽量选酶活性非必需基团）产生化学反应，对酶分子结构进行改造。 第三节 酶化学修饰的原理 3、大分子修饰后酶性质的变化 （1）提高酶活力 （2）增加酶的稳定性 半衰期：酶活力降低原来活力一半所经过的时间。 （3）降低抗原抗体反应 1. 化学修饰反应的类型 1) 烷基化反应 试剂特点：烷基上带活泼卤素，导致酶分子的亲核基团（如－NH2，-SH等）发生烷基化。 可作用基团： 氨基（Lys，Arg），巯基（Cys），羧基（Asp、Glu），甲硫基（Met），咪唑基（His）。 修饰剂：2，4－二硝基氟苯、碘乙酸、碘乙酰胺等。 烷基化反应 2) 酰基化反应 试剂特点： 含有 结构，作用于侧链基团上的亲核基团，使之酰基化。 可作用基团： 氨基，巯基，醇羟基（Ser、Thr），酚羟基（Tyr） 酰基化反应 3) 氧化和还原反应 试剂特点：具有氧化性或还原性。 氧化剂：H2O2 ，N-溴代琥珀酰亚胺 可被氧化的侧链基团：巯基，甲硫基，吲哚基（Trp）、咪唑基，酚基等。 还原剂：2－巯基乙醇、DTT等。 可被还原的侧链基团：二硫键。 酶化学修饰的应用 在医药方面：化学修饰可以提高医用酶的稳定性，延长 它在体内半衰期，抑制免疫球蛋白的产生，降低免疫原性 和抗原性。 在生物技术领域：化学修饰酶能够提高酶对热，酸，碱 和有机溶剂的耐性，改变酶的底物专一性和最适pH等酶学 性质。 在酶结构功能研究中： 1.研究酶空间结构与功能的关系，如酶的活性中心研究； 2.确定氨基酸残基的功能； 3.测定酶分子中某种氨基酸的数量。 化学修饰效果举例 用纤维蛋白的专一性单克隆抗体修饰尿激酶，使其溶血栓性提高了100倍 用乙醛酸修饰胰凝乳蛋白酶的表面氨基，形成亲水性的α－NHCH2COOH后，该酶对60°C热处理的稳定性增高了1000倍。 超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)、L－谷氨酰胺酶、L－天门冬酰胺酶、尿酸酶等用PEG(聚乙二醇)修饰后，完全消除了酶的抗原性和免疫原性，减慢了它们在动物血液循环中被清除的速度，酶的活力可以保存15％－45％。 酶蛋白化学修饰的局限性 1. 某种修饰剂对某一氨基酸侧链的化学修饰专一性是相对的，很少有对某一氨基酸侧链绝对专一的化学修饰剂。 2. 化学修饰后酶的构象或多或少都有一些改变，因此这种构象的变化将妨碍对修饰结果的解释。 3. 酶的化学修饰只能在具有极性的氨基酸残基侧链上进行，目前还不能用化学修饰的方法研究非极性氨基酸残基在酶结构与功能关系中的作用。 4. 酶化学修饰的结果对于研究酶结构与功能的关系能提供一些信息，如某一氨基酸残基被修饰后，酶活力完全丧失，说明该残基是酶活性所“必需”的，为什么是必需的，还得用X射线和其他方法来确定。因此化学修饰法研究酶结构与功能关系尚缺乏准确性和系统性。 （二）金属离子置换修饰 1、概念 通过改变酶分子中所含金属离子，使酶的特性和功能发生改变的方法。 2、作用范围含有金属离子的酶 金属酶特点：金属离子往往是酶活性中心的组成部分，对酶的活性起重要作用。 （ 1 ）若除去酶活性中心的金属离子，酶会失活，重新加入原离子则酶复活。 （ 2 ）加入不同的金属离子（即金属离子置换）则可使酶呈现不同特性。