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1、酶工程5化学修饰 酶分子化学修分子化学修饰在体外将在体外将酶分子通分子通过人工的方法与一些人工的方法与一些化学物化学物质，特，特别是一些有生物相容性的是一些有生物相容性的物物质进行共价行共价连接，从而改接，从而改变酶的的结构构和性和性质。这些化学物些化学物质称称为修修饰试剂，酶化学修化学修饰主要用于基主要用于基础酶学的研究和学的研究和疾病治疾病治疗。酶化学修化学修饰的的应用用领域域=在基在基础酶学研究上学研究上4探探测酶活性必需氨基酸的性活性必需氨基酸的性质和数目和数目4酶蛋白一蛋白一级结构的构的测定定4酶蛋白的蛋白的结构构变化与运化与运动4酶蛋白部分区域的构象状蛋白部分区域的构象状态4酶的作
2、用机理与催化反的作用机理与催化反应历程程4酶分子的拓扑学以及寡聚分子的拓扑学以及寡聚酶的的亚基基结合状合状态4酶的固定化技的固定化技术4酶纯度的分析与度的分析与检测=在疾病治在疾病治疗上上4克服克服酶在体内的不在体内的不稳定性定性 4消除或降低消除或降低酶的抗原性的抗原性4有助于有助于酶分子到达并集中于病灶部位分子到达并集中于病灶部位=在工在工业上的上的应用用4酶稳定性提高，使生定性提高，使生产成本降低成本降低4反反应条件的改善和条件的改善和酶寿命的延寿命的延长导致生致生产工工艺的技的技术革新和改革新和改进。大多数的化学修大多数的化学修饰的目的在于的目的在于人人为地改地改变天然天然酶的某些性的
3、某些性质，创造天然造天然酶所不具所不具备的某些的某些优良良特性甚特性甚创造出新的活性，造出新的活性，扩大大酶的的应用范用范围。酶经过修修饰后，会后，会产生各种各生各种各样的的变化，概括起来有：化，概括起来有：提高生物活性（包括某些在修提高生物活性（包括某些在修饰后后对效效应物的反物的反应性能改性能改变）增增强在不良在不良环境中的境中的稳定性；定性；针对特异性反特异性反应降低生物降低生物识别能能力，解除免疫原性；力，解除免疫原性；产生新的催化能力。生新的催化能力。主要内容主要内容第一第一节 酶分子的化学修分子的化学修饰方法方法第二第二节 酶化学修化学修饰的基本要求的基本要求第三第三节 修修饰酶的
4、化学性的化学性质 酶的化学修的化学修饰的基本原理的基本原理大量研究表明，大量研究表明，酶分子表面外形的分子表面外形的不不规则、各原子、各原子间极性和极性和电荷的不同、荷的不同、各氨基酸残基各氨基酸残基间相互作用等使相互作用等使酶分子分子结构的局部形成了一种包含了构的局部形成了一种包含了酶活性活性部位的微部位的微环境，不管境，不管这种微种微环境是极境是极性的性的还是非极性的，都直接影响到是非极性的，都直接影响到酶活性部位氨基酸残基的活性部位氨基酸残基的电离状离状态，并，并为活性部位活性部位发挥催化作用提供合适的催化作用提供合适的条件。条件。但天然但天然酶分子中的分子中的这种微种微环境是境是可以通
5、可以通过人人为的方法的方法进行适当的改行适当的改造，通造，通过对酶分子的分子的侧链基基团、酶分子的功能基分子的功能基团等等进行化学修行化学修饰或或改造，就可以改造，就可以获得得结构或性能更合构或性能更合理的修理的修饰酶。酶经过化学修化学修饰后，除了能减少由后，除了能减少由于内部平衡力被破坏而引起的于内部平衡力被破坏而引起的酶分子分子伸展打开外，伸展打开外，还可能会在可能会在酶分子的表分子的表面形成一面形成一层“缓冲外壳冲外壳”，能在一定，能在一定程度上抵御外界程度上抵御外界环境的境的电荷、极性等荷、极性等变化化对酶分子的影响，分子的影响，进而而维持持酶活活性部位微性部位微环境的相境的相对稳定，
6、使定，使酶分子分子能在更广泛的条件下能在更广泛的条件下发挥作用。作用。酶化学修化学修饰的基本原的基本原则都是充都是充分利用化学修分利用化学修饰剂所具有的各所具有的各类化学基化学基团的特性，或直接或的特性，或直接或间接接地地经过一定的活化一定的活化过程与程与酶分子分子中的某种氨基酸残基（通常中的某种氨基酸残基（通常选择非非酶活必需基活必需基团）产生化学反生化学反应，从而从而对酶分子的分子的结构构进行改造。行改造。在在酶的化学修的化学修饰过程中需要涉程中需要涉及被修及被修饰酶、修、修饰剂的性的性质以及以及修修饰反反应条件的条件的选择。一般在开始一般在开始设计酶化学修化学修饰反反应时须对被被修修饰酶
7、的活性部位、的活性部位、稳定条件、定条件、侧链基基团性性质等等应尽可能全面掌握。尽可能全面掌握。在此基在此基础上上选择合适的化学修合适的化学修饰剂进行化行化学修学修饰，在，在选择化学修化学修饰剂时，除了需要考，除了需要考虑修修饰剂的种的种类、修、修饰剂上的反上的反应基基团的数目和的数目和位置以及修位置以及修饰剂上反上反应基基团的活化方法和条件的活化方法和条件以外，以外，还需要考需要考虑修修饰剂的分子量等其它可能的分子量等其它可能会影响修会影响修饰反反应的因素。的因素。值得注意的是得注意的是酶的修的修饰反反应一般一般总是尽可能在是尽可能在酶稳定的条件定的条件下下进行，需要尽可能少破坏行，需要尽可
8、能少破坏酶活活性功能的必需基性功能的必需基团，以提高，以提高酶和和修修饰剂的的结合率和合率和酶活回收率。活回收率。酶的化学修的化学修饰反反应条件主要包括条件主要包括体系中体系中酶与修与修饰剂的分子比例、的分子比例、反反应体系（包括溶体系（包括溶剂性性质、盐浓度以及度以及pHpH等）等）反反应温度和温度和时间等等一般来一般来说，修，修饰反反应条件随条件随酶的性的性质、修修饰剂的种的种类、修、修饰反反应的的类型等的不同型等的不同而不同，一个合适的修而不同，一个合适的修饰反反应需要由大量需要由大量的的实验来予以确定。来予以确定。第一第一节 酶分子的化学修分子的化学修饰方法方法酶分子的化学修分子的化学
9、修饰方法方法酶的表面修的表面修饰酶分子的内部修分子的内部修饰与与辅因子相关的修因子相关的修饰金属金属酶的金属取代的金属取代酶的表面修的表面修饰化学固定化化学固定化酶的小分子修的小分子修饰作用作用酶的大分子修的大分子修饰作用作用 大分子非共价修大分子非共价修饰 大分子共价修大分子共价修饰分子内交分子内交联分子分子间交交联脂脂质体包埋体包埋反相胶反相胶团微囊化：微囊化：酶的表面修的表面修饰（一）化学固定化（一）化学固定化 一般是直接通一般是直接通过酶表面的氨基酸残表面的氨基酸残基将基将酶分子共价分子共价连接到惰性接到惰性载体上；由体上；由于于载体的引入，使体的引入，使酶所所处的微的微环境境发生生改
10、改变，进而改而改变了了酶的性的性质，特，特别是是动力学性力学性质发生了改生了改变。（二）（二）酶的小分子修的小分子修饰作用作用主要是利用一些小分子修主要是利用一些小分子修饰试剂，通，通过共价共价结合来修合来修饰酶的一些基的一些基团（如（如-COO-COO-、-NH3+-NH3+、-SH-SH、-OH-OH、咪、咪唑基等），提高基等），提高酶的的稳定性。常用的小分子修定性。常用的小分子修饰试剂有乙基、有乙基、糖基和甲基等。糖基和甲基等。酶的表面修的表面修饰（三）（三）酶的大分子修的大分子修饰作用作用 非共价修非共价修饰 共价修共价修饰大分子非共价修大分子非共价修饰利用一些大分子利用一些大分子试剂
11、通通过与与酶非共价相互作非共价相互作用，用，对酶进行有效的保行有效的保护例如聚乙二醇、右旋糖苷等通例如聚乙二醇、右旋糖苷等通过氢键固定于固定于酶分子的表面，同分子的表面，同时又有效地与外部水相又有效地与外部水相连，从而保从而保护酶的活力；一些多元醇、多糖、多聚的活力；一些多元醇、多糖、多聚氨基酸、多胺等能通氨基酸、多胺等能通过调节酶的微的微环境来保境来保护酶活力；另外一些蛋白活力；另外一些蛋白质可以通可以通过相互作用，相互作用，排除分子表面的水分子，降低介排除分子表面的水分子，降低介电常数，使常数，使酶的的稳定性增加。定性增加。大分子共价修大分子共价修饰： 利用一些可溶性大分子，通利用一些可溶
12、性大分子，通过共价共价键连接于接于酶分子的表面，形成一分子的表面，形成一层覆盖覆盖层，形成的可溶性，形成的可溶性酶具有具有许多有用的性多有用的性质。例如用聚乙二醇共价修。例如用聚乙二醇共价修饰超氧化物超氧化物歧化歧化酶（SODSOD），不），不仅可以降低或消除可以降低或消除酶的抗原性，而且提高了抗蛋白的抗原性，而且提高了抗蛋白酶的能力，的能力，延延长了半衰期，从而提高了了半衰期，从而提高了药效。效。（四）分子内交（四）分子内交联增加增加酶分子表面的交分子表面的交联键数目数目是提高是提高酶稳定性的有效方法之一，定性的有效方法之一，例如胰凝乳蛋白例如胰凝乳蛋白酶上的上的羧基基经过羰二二亚胺活化后，
13、可以与一系列胺活化后，可以与一系列二胺二胺发生作用，使生作用，使酶的的稳定性得定性得到改善。到改善。（五）分子（五）分子间交交联利用一些双功能或多功能利用一些双功能或多功能试剂将不同的将不同的酶交交联在一起形成在一起形成杂化化酶。例如用戊二。例如用戊二醛把胰蛋白把胰蛋白酶和胰凝乳蛋白和胰凝乳蛋白酶交交联在一在一起，可以降低胰凝乳蛋白起，可以降低胰凝乳蛋白酶的自溶性；的自溶性；将胰蛋白将胰蛋白酶与碱性磷酸脂与碱性磷酸脂酶交交联形成的形成的杂化化酶可作可作为部分代部分代谢途径的模型。途径的模型。（六）脂（六）脂质体包埋体包埋一些医一些医药用用酶，如，如 SOD SOD、溶菌、溶菌酶等，由等，由于分
14、子量于分子量较大，不易大，不易进入人体入人体细胞内，而胞内，而且在体内半衰期短，且在体内半衰期短，产生免疫原性反生免疫原性反应；用脂用脂质体包埋法体包埋法纪可解决可解决这些些问题。脂。脂质体是天然脂体是天然脂类或或类固醇固醇组成的成的 微球体，微球体，酶分子包埋在其内部，可以通分子包埋在其内部，可以通过与与细胞膜胞膜的融合或内吞作用而的融合或内吞作用而进入入细胞内。胞内。（七）反相胶（七）反相胶团微囊化微囊化近年来近年来发展起来的展起来的酶在有在有剂相中相中进行催行催化的技化的技术，反相胶，反相胶团中中酶的的稳定性大大定性大大提高。提高。一些表面活性一些表面活性剂溶解在非极性有机溶溶解在非极性
15、有机溶剂中中时可自可自发地形成近似球状的反相胶地形成近似球状的反相胶团，反相胶反相胶团是表面活性是表面活性剂的疏水尾部朝外的疏水尾部朝外而极性而极性头部朝内的微胶部朝内的微胶团，其内部可容，其内部可容纳一定量的水，一定量的水，酶溶解在其中避免溶解在其中避免变性。性。 加加H2O 疏水尾部疏水尾部 亲水水头部部 加加酶液液 S PEEE 图：反相胶：反相胶团的的结构和构和酶的分布的分布酶分子的内部修分子的内部修饰 非催化活性基非催化活性基团的修的修饰 酶蛋白主蛋白主链的修的修饰 催化活性基催化活性基团的修的修饰 肽链伸展后的修伸展后的修饰（一）非催化活性基（一）非催化活性基团的修的修饰通通过对非
16、催化残基的修非催化残基的修饰可以改可以改变酶的的动力学性力学性质，改，改变酶对特殊底物特殊底物的的亲和力；通常可被修和力；通常可被修饰的氨基酸残的氨基酸残基既可以是基既可以是亲核的，也可以是核的，也可以是亲电子子的，的，还可以是可氧化残基。可以是可氧化残基。（二）（二）酶蛋白主蛋白主链的修的修饰主要是靠主要是靠酶法法进行修行修饰，用蛋，用蛋白白酶对主主联进行部分水解，可以行部分水解，可以改改变酶的催化特性。的催化特性。（三）催化活性基（三）催化活性基团的修的修饰通通过选择性修性修饰催化活性氨基催化活性氨基酸的酸的侧链来来实现氨基酸残基的取氨基酸残基的取代，使一种氨基酸代，使一种氨基酸侧链转化化
17、为另另一种氨基酸一种氨基酸侧链，这种方法又称种方法又称为化学突化学突变法。法。（四）（四）肽链伸展后的修伸展后的修饰酶蛋白蛋白经过脲、盐酸胍酸胍处理，理，使使肽链充分伸展，充分伸展，对酶分子内部分子内部的疏水基的疏水基团进行修行修饰，然后在适，然后在适当条件下，重新当条件下，重新进行折叠。行折叠。三、与三、与辅因子相关的修因子相关的修饰 对依依赖辅因子的因子的酶可用两种方法可用两种方法进行修行修饰：如果如果辅因子与因子与酶是非共价是非共价结合的合的 , ,可以将可以将辅因子共价因子共价结合于合于酶分分 子上；子上；引入新的具有更引入新的具有更强反反应的的辅因子因子四、金属四、金属酶的金属取代的
18、金属取代酶分子中的金属离子可以被其他金属分子中的金属离子可以被其他金属离子取代，可以改离子取代，可以改变酶的的专一性、一性、稳定定性等。性等。第二第二节 酶化学修化学修饰的基本要求的基本要求一、被修一、被修饰酶的性的性质 （一）（一）酶的的稳定性：定性： （二）（二）酶活性中心的状况：活性中心的状况： （三）（三）酶侧链基基团的性的性质与反与反应性性二、修二、修饰反反应的条件：的条件： （一）（一）pHpH与离子与离子强度度 （二）修（二）修饰反反应的温度与的温度与时间 （三）反（三）反应体系中体系中酶与修与修饰剂的比例的比例一、被修一、被修饰酶的性的性质（一）（一）酶的的稳定性定性包括包括热
19、稳定性、酸碱定性、酸碱稳定性，作用温度以及定性，作用温度以及pHpH，酶蛋白解离蛋白解离时的的电化学性化学性质，抑制，抑制剂的的性性质等。等。（二）（二）酶活性中心的状况活性中心的状况包括包括酶分子活性中心的分子活性中心的组成，如参与活性中成，如参与活性中心的氨基酸残基、心的氨基酸残基、辅因子等。因子等。酶分子的形状、分子的形状、大小以及寡聚大小以及寡聚酶的的亚基基组成。成。（三）（三）酶侧链基基团的性的性质与反与反应性性1、对巯基的化学修基的化学修饰：常用的修常用的修饰试剂有有烷化化剂、汞、汞试剂和和Ellman试剂等。等。2、氨基的化学修、氨基的化学修饰：常用的修常用的修饰试剂有乙酸有乙酸
20、酐、2，4，6-三硝基苯磺酸、三硝基苯磺酸、2，4-二硝基氟苯、二硝基氟苯、烷基化基化试剂、丹磺、丹磺酰氯(DNS)和和苯异硫苯异硫氰酸酸酯（ PITC)等。等。3、羧基的化学修基的化学修饰：水溶性水溶性羰二二亚胺或氨化反胺或氨化反应、硼氟化三甲、硼氟化三甲锌盐反反应、甲醇甲醇-盐酸酸酯化反化反应等。等。4、咪、咪唑基的修基的修饰反反应：焦碳酸二乙焦碳酸二乙酯反反应、碘代反、碘代反应、碘化反、碘化反应等。等。5、吲哚基的化学修基的化学修饰：2-羟基基-5-硝基硝基苄溴、光敏溴、光敏试剂、4-硝基苯硫硝基苯硫氯等。等。6、甲硫氨酸、甲硫氨酸侧链基基团的化学修的化学修饰：H2O2、光敏、光敏试剂、
21、碘代乙、碘代乙酰胺等胺等7、二硫、二硫键的化学修的化学修饰：2-巯基乙醇、二硫基乙醇、二硫苏糖醇、糖醇、过甲酸等。甲酸等。8、酚基的化学修、酚基的化学修饰：N-乙乙酰咪咪唑、碘化反、碘化反应、四硝基甲、四硝基甲烷、偶氮化、偶氮化试剂、二异丙基氟磷酸。二异丙基氟磷酸。9、胍基的化学修、胍基的化学修饰：丁二丁二酮、1，2-环己二己二酮、苯乙二、苯乙二醛等。等。二、修二、修饰反反应的条件的条件修修饰反反应应尽量在尽量在酶稳定条定条件下件下进行，并尽量不破坏行，并尽量不破坏酶活活性必需基性必需基团，修，修饰率高，活力率高，活力回收要高回收要高（一）（一）pHpH与离子与离子强度：度：pHpH决定了决定
22、了酶分子中反分子中反应基基团的解离的解离状状态，酶的解离状的解离状态不同，其反不同，其反应性性能也不同；另一方面，有些修能也不同；另一方面，有些修饰试剂在不同在不同pHpH下，与同一种基下，与同一种基团反反应可以可以形成不同的形成不同的产物。离子物。离子强度度对修修饰反反应也有重要影响。也有重要影响。（二）修（二）修饰反反应的温度与的温度与时间严格控制反格控制反应温度和温度和时间可以可以减少或消除一些非减少或消除一些非专一性的修一性的修饰反反应。（三）反应体系中酶与修饰剂的比例酶与修与修饰试剂的比例可以控的比例可以控制制酶分子的修分子的修饰程度。程度。第三第三节 修修饰酶的性的性质 迄今，已有
23、迄今，已有100多种蛋白多种蛋白质（其（其中中许多是多是酶）被修）被修饰后在很多后在很多领域域中中显出出许多多优良特性。良特性。修修饰酶的性的性质改改变主要表主要表现为稳定性提高定性提高体内半衰期延体内半衰期延长免疫原性和毒性降低或消除免疫原性和毒性降低或消除膜渗透性提高膜渗透性提高在体内的生物分布与代在体内的生物分布与代谢行行 为和和药用用酶的的疗效得以改善效得以改善在有机溶在有机溶剂中的溶解度中的溶解度耐有机溶耐有机溶剂变性的能力提高等性的能力提高等 例：例：大大肠杆菌杆菌L-天冬天冬酰胺胺酶作作为治治疗淋巴性白血病、淋巴性白血病、恶性淋巴性淋巴肿瘤的瘤的酶制制剂已在国外已在国外应用于用于
24、临床，并且是治床，并且是治疗急性淋巴性白血病治急性淋巴性白血病治疗指数最高的指数最高的药物。物。缺点：缺点： 由于它来源于微生物，由于它来源于微生物，对人而人而言是一种外源性蛋白，有言是一种外源性蛋白，有较强的免的免疫原性，疫原性，临床上常床上常见进行性免疫反行性免疫反应和全身性和全身性过敏反敏反应，而限制了其，而限制了其临床床应用。用。改改进方法方法利用聚乙二醇修利用聚乙二醇修饰后的天冬后的天冬酰胺胺酶不不仅可降低或消除可降低或消除酶的抗原的抗原性，而且可以提高性，而且可以提高酶的抗蛋白水的抗蛋白水解的能力，延解的能力，延长酶在体内半衰期，在体内半衰期，提高提高药效。效。结果果 美国美国FD
25、A正式批准的用于治正式批准的用于治疗急性淋急性淋巴巴细胞白血病的培胞白血病的培门冬冬酶（Pegaspargase,商品名商品名为Oncaspar）即）即为L-天冬天冬酰胺胺酶的聚乙二醇螯合物，的聚乙二醇螯合物，该产品已于品已于1994年首先在美国上市。年首先在美国上市。 热稳定性定性一般来一般来说，经过化学修化学修饰的的酶，热稳定定性有性有较大的提高。大的提高。主要是由于修主要是由于修饰试剂的多个功能基的多个功能基团与与酶分子的多个功能基分子的多个功能基团相互交相互交联增加了增加了酶分子构象的分子构象的稳定性。定性。天然天然酶和修和修饰酶的的热稳定性比定性比较 酶 修修饰剂 修修饰酶 天然天然
26、酶 处理条件理条件(/(/时间) ) 残留残留酶活活(%)(%)腺苷脱腺苷脱氢酶 胰蛋白胰蛋白酶 过氧化氧化氢酶 溶菌溶菌酶 尿激尿激酶糜蛋白糜蛋白酶 右旋糖苷右旋糖苷 右旋糖苷右旋糖苷 右旋糖苷右旋糖苷 右旋糖苷右旋糖苷 人血清白蛋白人血清白蛋白 肝肝 素素 37/100min 37/100min 100/30min 100/30min 50/10min 50/10min 100/30min 100/30min 37/48h 37/48h 37/24h 37/24h 70 70 100 100 46 46 64 64 40 40 90 90 20 20 99 99 80 80 0 0 95
27、95 50 50体内半衰期体内半衰期经过化学修化学修饰后很多后很多酶的抗蛋的抗蛋白水解白水解酶、抗抑制、抗抑制剂和抗失活因和抗失活因子的能力以及子的能力以及对热稳定性都有增定性都有增加和提高，也就相加和提高，也就相应提高了提高了酶在在生物体内的半衰期，生物体内的半衰期，这一点一点对提提高高药用用酶的的疗效至关重要。效至关重要。 天然天然酶与修与修饰酶在生物体内半衰期的比在生物体内半衰期的比较酶修修饰剂半衰期或半衰期或酶活残留率活残留率(%)/时间天然天然酶修修饰酶羧肽酶C精氨酸精氨酸酶 -淀粉淀粉酶谷氨谷氨酰胺胺酶-天天门冬冬酰胺胺酶L-天天门冬冬酰胺胺酶尿酸尿酸酶 -葡萄糖苷葡萄糖苷酶超氧化
28、岐化超氧化岐化酶尿激尿激酶氨基己糖苷氨基己糖苷酶A精氨酸精氨酸酶酰苷脱氨苷脱氨酶L-天天门冬冬酰胺胺酶过氧化氧化氢酶右旋糖右旋糖酐右旋糖右旋糖酐右旋糖右旋糖酐糖糖肽聚丙氨酸聚丙氨酸白蛋白白蛋白白蛋白白蛋白白蛋白白蛋白白蛋白白蛋白PVPPEGPEGPEGPEGPEG3.5 h1.4 h16%/2 h1 h3 h4 h10 min6 min20 min5 min1 h30min2 h0%/6 h18%/3 h17 h12 h75%/2 h8.2 h21 h20 h3 h4 h90 min35 min12 h28 h24 h10%/8 h65%/3 h修修饰酶的抗原性的抗原性由于由于酶分子分子结构上
29、除了有蛋白水解构上除了有蛋白水解酶的作用位点（蛋白水解的作用位点（蛋白水解酶“切点切点”）外，）外，还有一些可以有一些可以组成抗原决定成抗原决定簇的氨基酸残基，当簇的氨基酸残基，当酶作作为异源蛋白异源蛋白进入机体后就会入机体后就会诱发产生抗体，生抗体，产生生抗体与抗原之抗体与抗原之间的反的反应，这一反一反应不不但能使但能使酶失活，而且失活，而且还会会对机体造成机体造成严重的重的伤害，甚至会危急生命。害，甚至会危急生命。解决的方法解决的方法有抗原性的天然有抗原性的天然酶可以通可以通过化化学修学修饰使使酶分子中的一些分子中的一些组成抗成抗原决定簇的基原决定簇的基团与修与修饰剂之之间通通过共价共价键
30、相互相互结合，从而破坏了合，从而破坏了酶分子中抗原决定簇的分子中抗原决定簇的结构，构，进而使天然而使天然酶的抗原性降低，甚至的抗原性降低，甚至完全消除。完全消除。原理原理大分子的修大分子的修饰剂还有可能起到有可能起到“遮盖遮盖”天然天然酶上的抗原决定簇上的抗原决定簇以阻碍抗原与抗体之以阻碍抗原与抗体之间的的结合反合反应。通通过化学修化学修饰后修后修饰酶的抗原性的抗原性变化化酶修修饰剂修修饰酶的抗原性的抗原性变化化胰蛋白胰蛋白酶过氧化氧化氢酶精氨酸精氨酸酶酰苷脱氨苷脱氨酶尿酸尿酸酶谷氨谷氨酰胺胺酶- -天天门冬冬酰胺胺酶超氧化岐化超氧化岐化酶L-L-天天门冬冬酰胺胺酶超氧化岐化超氧化岐化酶L-L
31、-天天门冬冬酰胺胺酶 - -葡萄糖苷葡萄糖苷酶尿酸尿酸酶尿酸氧化尿酸氧化酶核糖核酸核糖核酸酶链激激酶胰蛋白胰蛋白酶L-L-天天门冬冬酰胺胺酶PEGPEGPEGPEGPEGPEGPEGPEGPEGPEGPEGPEGPEGPEGPEGPEG白蛋白白蛋白白蛋白白蛋白白蛋白白蛋白白蛋白白蛋白PEGPEG聚聚DL-DL-丙氨酸丙氨酸PEGPEG聚聚DL-DL-丙氨酸丙氨酸聚聚DL-DL-丙氨酸丙氨酸消除消除消除消除消除消除消除消除消除消除消除消除消除消除消除消除消除消除消除消除消除消除消除消除消除消除降低降低消除消除降低降低降低降低 值得指出的是，并不是所有的得指出的是，并不是所有的修修饰剂都能在都能在
32、对酶进行修行修饰后就后就消除或降低天然消除或降低天然酶的抗原性，有的抗原性，有些修些修饰剂在降低和消除天然在降低和消除天然酶的的抗原性上并没有作用。抗原性上并没有作用。 例如，包括右旋糖例如，包括右旋糖酐在内的多在内的多糖糖类物物质就不容易消除或降低天就不容易消除或降低天然然酶的抗原性。的抗原性。 目前比目前比较公公认的在消除或降的在消除或降低天然低天然酶抗原性的修抗原性的修饰剂主要有主要有PEGPEG和人血清白蛋白。和人血清白蛋白。 最适最适pH部分部分酶经过化学修化学修饰后，其催化的后，其催化的最适最适pH会会发生生变化，修化，修饰酶的最适的最适pH与天然与天然酶的最适的最适pH相比往往不
33、同，相比往往不同，且有些且有些酶的最适的最适pH会有一定的范会有一定的范围，更适合于更适合于酶的的应用，尤其是在生理或用，尤其是在生理或临床床应用上有用上有较大的意大的意义。 天然天然酶与修与修饰酶的最适的最适pH酶修修饰酶天然天然酶修修饰剂糜蛋白糜蛋白酶猪肝尿酸猪肝尿酸酶吲哚-3 -链烷羟化化酶猪肝尿酸猪肝尿酸酶产朊假假丝酵母尿酸酵母尿酸酶白蛋白白蛋白PEGPEG聚丙聚丙烯酸酸肝肝 素素10.57.4 - 8.55.0 - 5.59.08.83.58.28.28.09.0例例1：来源于猪肝的天然尿酸来源于猪肝的天然尿酸酶的最适的最适pH值为10.5，在，在pH 为7.4的生理的生理环境中境中
34、酶活活损失达失达90%95%，不适合直接，不适合直接应用；用；如果用白蛋白如果用白蛋白进行修行修饰后，修后，修饰酶的最的最适适pH范范围扩大，在大，在pH为7.4时仍有仍有60%的的酶活得以保留；活得以保留；与天然尿酸与天然尿酸酶比比较，修，修饰酶就更有利于就更有利于在生理条件的机体内在生理条件的机体内发挥作用。作用。例例2：天然的天然的吲哚-3-链烷羟化化酶经过修修饰后，修后，修饰酶的最适的最适pH从从3.5变到到5.5，在，在pH为7时，修，修饰酶的的酶活比天然活比天然酶要增加要增加5倍，相倍，相应地修地修饰酶在生理在生理环境下的抗境下的抗肿瘤效果瘤效果就要比天然就要比天然酶大得多。大得多
35、。酶学性质的变化天然酶经过修饰后，绝大多数酶的最大反应速度Vmax没有变化，但有些酶被修饰后，其米氏常数Km会增大 天然酶与修饰酶的Km的对比酶修修饰剂Km天然天然酶修修饰酶苯丙氨酸解氨苯丙氨酸解氨酶尿酸尿酸酶(猪肝猪肝)产朊假假丝酵母尿酸酵母尿酸酶L-天天门冬冬酰胺胺酶尿酸尿酸酶腺苷脱氨腺苷脱氨酶吲哚-3-链烷羟化化酶吲哚-3-链烷羟化化酶尿酸氧化尿酸氧化酶(猪肝猪肝)产朊假假丝酵母尿酸氧化酵母尿酸氧化酶精氨酸精氨酸酶谷氨谷氨酰氨氨酶-天天门冬冬酰氨氨酶胰蛋白胰蛋白酶L-天天门冬冬酰氨氨酶PEGPEGPEG白蛋白白蛋白白蛋白白蛋白右旋糖右旋糖酐聚丙聚丙烯酸酸聚聚顺丁丁烯二酸二酸PEGPEGP
36、EG糖糖肽右旋糖右旋糖酐聚丙氨酸聚丙氨酸6 10-52 10-55 10-54 10-53.5 10-53 10-52.4 10-62.4 10-62 10-55 10-56 10-31.2 10-47 10-55.6 10-56.5 10-58 10-57 10-57 10-63.4 10-66.9 10-55.6 10-51.2 10-2不不变不不变不不变对各各类失活因子的抵抗力失活因子的抵抗力化学修化学修饰酶与天然与天然酶相比相比, ,对蛋白蛋白酶、抑制、抑制剂等失活因子的抵抗力均有等失活因子的抵抗力均有不同程度的提高不同程度的提高 天然天然酶和修和修饰酶抗失活因子能力比抗失活因子能力比较酶抗抑制抗抑制剂抗蛋白抗蛋白酶修修饰剂抗失活抗失活剂过氧化氧化氢酶核糖核酸核糖核酸酶溶菌溶菌酶胰蛋白胰蛋白酶 - - 葡萄糖苷葡萄糖苷酶尿激尿激酶右旋糖苷右旋糖苷右旋糖苷右旋糖苷右旋糖苷右旋糖苷右旋糖苷右旋糖苷白蛋白白蛋白右旋糖苷右旋糖苷抗胰蛋白抗胰蛋白酶抗蛋白抗蛋白酶抗糜蛋白抗糜蛋白酶抗胰蛋白抗胰蛋白酶抗抗SDSSDS抗大豆抑制抗大豆抑制剂抗胃蛋白抗胃蛋白酶抗胎抗胎盘抑制抑制剂抗尿素抗尿素抗抗SDSSDS作业题：1、名词解释：酶分子修饰2、酶分子的化学修饰方法有哪些？4、分析说明修饰酶的性质。
