文献综述

摘要：褐藻胶是一种来源丰富、用途广泛的酸性海洋多糖，是由α-L-古罗糖醛酸(G)及β-D-甘露糖醛酸(M)随机组合形成的线性高分子量聚合物。褐藻胶裂解酶是通过β消去机制降解褐藻胶，它不但作为工具酶用于褐藻寡糖的制备，而且本身具有一定的药用价值，褐藻胶裂解酶可降解胞外褐藻多糖生物膜恢复病原菌对抗生素的敏感性，在治疗囊性纤维化(CF)患者肺部感染时效果明显。另外，褐藻胶裂解酶还用于藻类原生质体的制备，对藻类生理生化特征等基础研究具有重要作用。褐藻胶裂解酶作为生产褐藻胶寡糖的工具酶，反应效率高，反应条件温和，可控性强，便于定向制备褐藻胶寡糖，其研究具有深远理论意义和应用前景。本文对海洋弧菌中褐藻胶裂解酶的分离纯化及酶学性质研究等问题进行了综述.

关键词：褐藻胶裂解酶 分离纯化 酶学性质

1.1褐藻胶裂解酶的研究进展

褐藻胶裂解酶目前的应用包括制备褐藻胶寡糖、原生质体分离、治疗肺囊性纤维化病和进行褐藻胶结构微细化研究等。由于褐藻胶及其寡糖所具有的生理活性，酶选择性降解褐藻胶的性质使其成为寡糖工业生产中潜在的重要工具酶。除了可以利用酸解法、化学氧化法等方法获得褐藻胶单体产物，也可以利用褐藻胶裂解酶与D－甘露糖醛酸C5 异构酶，以不同褐藻胶为原料生产预期结构的新型褐藻胶片段。通过红外光谱、质谱、核磁共振等手段获得酶切产物的结构信息，如M/G 比值、聚合度、单糖连接顺序、糖苷键位置等，从而推断出每种褐藻胶裂解酶的酶切方式。同时，通过对每种特定结构寡糖的抗肿瘤、促进根系生长等生理活性的分析，进而确定要生产某种特定用途的寡糖可以利用何种褐藻胶裂解酶以何种方式生产^[1]。

目前已有各种来源的50 多种褐藻胶裂解酶被分离并得到纯化。有关褐藻胶裂解酶早期的工作主要描述其特性并通过酶的特异性应用于褐藻胶多糖结构分析研究。近年来的研究重点转向酶的构效关系研究和降解产物的生物学研究。同时分子生物学技术的发展使得多种褐藻胶裂解酶基因得到克隆、测序并在工程菌中过量表达，这些研究工作都将为实现褐藻胶裂解酶向商业酶转化并大量应用于工业中奠定重要的研究基础，而大量的褐藻胶裂解酶或酶与底物复合物的晶体结构的获得将为人们不断深入认识褐藻胶裂解酶的作用机制并利用其特性在药物分子设计的进一步应用中奠定基础^[2]。

1.2 褐藻胶裂解酶的来源以及分离纯化

褐藻胶裂解酶主要来源于海洋藻类、海洋软体动物、棘皮动物等体内和多种微生物 (包括海洋细菌、陆生真菌和极少数的病毒)，其中细菌类是褐藻胶裂解酶研究最为广泛的来源。在海洋软体动物和棘皮动物体内也存在褐藻胶裂解酶。2009 年，Hata 等^[15]对分离自一些腹足类软体动物肝胰腺的褐藻胶裂解酶的基本性质进行了比较研究。

分离纯化一般采用硫酸铵沉淀、离子交换层析等方法。宋凯，于文功，韩峰等人从海带糜烂物中分离到一株高产胞外褐藻胶裂解酶的海洋弧菌( Vibrio sp.QY101) , 利用硫酸铵沉淀、离子交换层析、凝胶过滤层析等方法从发酵液中分离纯化了褐藻胶裂解酶^[3]。由于Vibrio sp . QY101为海洋细菌,生存环境中的高盐浓度可能导致了NaCl 对于这种酶获得最大活性是必须的。也可能NaCl通过破坏包围在底物褐藻酸钠附近的水分子, 或者通过影响褐藻胶-酶复合物的电荷起到促进酶活性的作用^[14]。

李京宝，于文功，韩峰，韩文君等人从马尾藻表面分离到一株产生高效胞外褐藻胶裂解酶的海洋弧菌( Vibrio sp. ) QY102。以褐藻胶为唯一碳源发酵培养后, 发酵液上清通过0.22um滤膜过滤、DEAE-Sepharose 离子交换和Superdex75 凝胶过滤得到电泳纯的褐藻胶裂解酶^[4]。