【好文推荐】链球菌噬菌体透明质酸裂解酶的异源表达及酶学性质表征

2023-08-20

微生物疗法临床研究

未经授权，不得转载链球菌噬菌体透明质酸裂解酶的异源表达及酶学性质表征Heterologous Expression and Enzymatic Property Characterization of Hyaluronate Lyase from Streptococcus Bacteriophage延泉德1，马瑞2，邱旭1，吴金鸿3，张勇1*(1. 上海交通大学生命科学技术学院，微生物代谢国家重点实验室，上海 200240；2. 菏泽市立医院，山东菏泽 274000；3. 上海交通大学农业生物技术学院，食品科学与工程系，上海 200240)摘要：透明质酸酶是一类能降解透明质酸的酶的总称，在生物医药及药物递送等多方面具有重要的应用价值。为了挖掘高活性、高底物特异性及高稳定性的透明质酸酶，对来自链球菌噬菌体的透明质酸裂解酶(HylP) 进行了异源表达及酶学性质表征。结果表明HylP 由337 个氨基酸残基构成，是多糖裂解酶家族16(PL16) 新成员，重组HylP 可在大肠埃希菌BL21(DE3) 中可溶性表达，纯化产率可达到30 mg/L，最适酶活反应条件为40 ℃、pH 6.0，且在35 ℃及pH 6.0 ～ 7.0 的中性条件下较为稳定。HylP 专一性作用于透明质酸，比活力为24 u/mg；该酶的米氏常数(Km) 为0.13 mg/mL，催化常数(kcat)为13.80 s–1，具有较好的催化活性。链球菌噬菌体来源的HylP 具有中温、高特异性、高酶活的特性，在绿色制备功能性低分子透明质酸上有潜在应用价值。关键词：透明质酸裂解酶；噬菌体；重组；异源表达；酶学性质以下为文章节选透明质酸(hyaluronic acid，HA) 是由D- 葡萄糖醛酸和N- 乙酰氨基葡萄糖以β-1,3- 糖苷键连接构成二糖单元，再以β-1,4- 糖苷键连接而成的高分子糖胺聚糖[1]。HA 作为细胞间基质的主要成分，对细胞的黏附、迁移和分化都有重要作用。不同相对分子质量的HA 以其独特的理化性质在机体内有不同的生理功能，高分子HA(5×106 ～ 2×1011)有较强的保湿性和润滑性，常被制成注射液治疗关节炎症，以及制成滴眼液润滑眼球等；低分子HA(1×104 ～ 5×104) 则具有促进骨生成与免疫调节等功能；寡聚HA(<1×104) 具有促进血管生成、刺激内皮细胞增殖等生理作用。透明质酸酶(hyaluronidase，HAase) 是一类分解HA 的酶的总称[2]。根据酶的底物特异性和作用机制不同，可将HAase 分为3 类。第1 类多来源于哺乳动物以及动物毒液，如牛睾丸、蜂毒等，为内切-β-N- 乙酰氨基葡萄糖苷酶(EC 3.2.1.35)，可特异性水解二糖单元间的β-1,4- 糖苷键，生成四糖或者六糖终产物；第2 类多来源于水蛭唾液腺，为内切-β- 葡糖苷酸酶(EC 3.2.1.36)，可水解二糖单元内的β-1,3- 糖苷键，生成四糖终产物；第3 类多来源于微生物，属于透明质酸裂解酶(hyaluronate lyase，HylP，EC 4.2.2.1)，可裂解二糖单位间的β-1,4- 糖苷键，生成不饱和二糖。在医疗及美容领域，HAase 有广泛应用，如从牛和绵羊的睾丸中提取的HAase 可用于局部浸润麻醉、作为药物注射添加剂促进机体对药物的吸收及鞘内注射用以治疗结核性脑膜炎；而重组人HAase 可用于治疗注射HA后引发的术后并发症，如血运障碍、血管栓塞等[3]。HAase 在工业中可用于制备低分子及寡聚HA，具有重要的实用价值[4]。生物酶法的特异性好，且具有反应温和、重复性好、降解可控等优点[5—6]。噬菌体是能够侵染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物的病毒。一些噬菌体在与寄主微生物共进化的过程中，产生了多种多糖解聚酶来降解宿主细胞表面的多糖基质，促进自身与细菌的膜表面结合以完成侵染。化脓性链球菌(Streptococcus pyogenes) 即A 组链球菌，是一种革兰阳性致病球菌，主要通过呼吸道和皮肤接触感染宿主，一定条件下可引发猩红热、风湿性心脏病等。目前已知S.pyogenes 菌株基因组编码数个HAase，其中含有注释为噬菌体来源的HylP[7]。由于天然噬菌体蛋白分离纯化困难，对噬菌体HylP 的酶学特性了解相对较少。本研究对链球菌噬菌体的HylP 进行了异源重组表达及酶学性质表征。结果显示纯化得到的重组HylP 为同源三聚体，在35 ℃及中性pH 条件下稳定，能特异性降解HA，在绿色制备功能性低分子HA 中有潜在应用价值。↑长按二维码阅读全文基金项目：国家重点研发计划(2019YFD0901901)作者简介：延泉德(1995—)，男，硕士研究生，专业方向：应用酶学。通信作者：张勇(1977—)，男，博士，副研究员，从事酶分子机制及酶工程研究。E-mail：yzhang2011@sjtu.edu.cn文章详情欢迎登录《中国医药工业杂志》官网查看。年度发布2023年《全球药研新动态》《中国医院市场用药格局》（2023版）2023年《数图药讯》权威发布2021年度中国医药工业百强榜单解读中国仿制药发展报告（2022版）《2023年专利到期药品概述》医药行业专项报告中国医药中间体和原料药行业调研报告中国非甾体抗炎类原料药市场调研报告中国祛痰类原料药市场调研报告中国钙拮抗剂类原料药市场调研报告中国血管紧张素Ⅱ受体拮抗剂类原料药市场调研报告中国口服血糖调节类原料药市场调研报告中国中枢兴奋类原料药市场调研报告中国抗痛风类原料药市场调研报告中国脑血管病类原料药市场调研报告END如需获取更多数据洞察信息或公众号内容合作，请联系医药地理小助手微信号：pharmadl001