普燕，張富春

(新疆生物資源基因工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，新疆烏魯木齊，830046)

凝乳酶最先是以凝乳酶原的形式由胃黏膜細(xì)胞分泌，在胃的酸性環(huán)境下，酶原活化，從凝乳酶原的N端釋放出42個(gè)AA的肽段(propeptide)，形成有活性的凝乳酶［1］。凝乳酶從進(jìn)化上來(lái)源于胃蛋白酶家族，不同種屬動(dòng)物凝乳酶基因與蛋白的序列相似度極高［2］，將genbank獲得的單峰駝凝乳酶與牛凝乳酶編碼序列進(jìn)行比對(duì)，其核酸與氨基酸的相似度分別為87.87% 和83.73%，比對(duì)兩種酶原的propeptide氨基酸序列，相似度為76.2%。有研究報(bào)道，牛凝乳酶與單峰駝凝乳酶的晶體結(jié)構(gòu)也極為相似［3］，但是二者對(duì)牛乳κ-酪蛋白的凝乳活力、非特異蛋白水解活力、對(duì)底物的催化效率卻有顯著差別。Kappeler等［4］克隆表達(dá)的單峰駝重組凝乳酶顯示其凝乳酶活性比牛凝乳酶高70%，而非特異水解活性卻只有其20%。這些研究結(jié)果也顯示兩種酶一級(jí)結(jié)構(gòu)和三級(jí)結(jié)構(gòu)的相似性不能掩蓋其分子水平的差異，而這些分子水平的細(xì)微差異有時(shí)卻顯出其獨(dú)特性。

關(guān)于重組牛凝乳酶的原核表達(dá)研究已經(jīng)有20多年的歷史，1990年即被美國(guó)食品與藥品管理局批準(zhǔn)成為第一個(gè)安全并可運(yùn)用于食品的重組酶［5］。實(shí)驗(yàn)依照重組牛凝乳酶的表達(dá)與復(fù)性方法，獲得了重組單峰駝凝乳酶原，對(duì)其進(jìn)行酸化/中和處理以獲得成熟單峰駝凝乳酶時(shí)，發(fā)現(xiàn)兩者活化速率有顯著差別，牛凝乳酶原活化速率較單峰駝凝乳酶原高很多，用牛凝乳酶原N端序列代替單峰駝凝乳酶原相應(yīng)序列，融合蛋白并沒(méi)有表現(xiàn)出更高的活化速率，本文對(duì)此進(jìn)行了研究與探討。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 菌種和質(zhì)粒

大腸桿菌 E.coli DH5α、E.coli BL21(DE3)、表達(dá)載體 pET30a、pET30a-c-proCHY、pET30a-b-proCHY、pGEX-4T-1-proCHY-BC為本實(shí)驗(yàn)室保存;突變載體pET30a-MUT-1和pET30a-MUT-2由武漢轉(zhuǎn)導(dǎo)生物科技發(fā)展有限公司構(gòu)建;所有重組表達(dá)質(zhì)粒送上海生工公司測(cè)序以保證序列正確。

1.1.2 試劑

蛋白Marker購(gòu)于北京康為世紀(jì)生物科技有限公司和大連寶生物工程有限公司，其他試劑為國(guó)產(chǎn)分析純。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 重組蛋白大量表達(dá)與包涵體復(fù)性［6］

誘導(dǎo)表達(dá)1 L菌液，8 000 r/min離心1 min后除去培養(yǎng)基上清，菌體沉淀用20 mL PBS洗滌3次，加18 mL 細(xì)胞裂解液(50 mmol/L Tris-HCl，2 mmol/L EDTA，pH 8.0)，2 mL 10%Triton X-100，加苯甲基磺酰氟(PMSF)至終濃度為1 mmol/L及添加溶菌酶至終濃度1 mg/mL，冰浴30 min，超聲至菌液不再黏稠。12 000 r/min離心20 min，棄去上清，沉淀加20 mL細(xì)胞裂解液和2 mL 2%脫氧膽酸，冰浴30 min，期間不斷攪拌。12 000 r/min離心15 min，棄去上清，重復(fù)洗滌3次。加6 mol/L尿素溶解包涵體，12 000 r/min離心去除不溶雜質(zhì)，將溶液裝入透析袋中，放入約50倍體積的 TE透析液(20 mmol/L Tris-HCl，1 mmol/L EDTA，pH 8.0)中透析，每12 h換一次尿素含量從高向低逐級(jí)遞減的透析液，最后用不含尿素的透析液透析3次，12 000 r/min離心20 min，將上清液分裝保存。

1.2.2 酶原活化(即酸化/中和處理)

將獲得的重組凝乳酶原或融合蛋白用1 mol/L HCl調(diào)pH到2.0(或根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要調(diào)至不同的pH)，室溫放置2 h(或根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要放置不同的時(shí)間)，再用1.5 mol/L Tris回調(diào)pH到6.0，制樣，進(jìn)行SDS-PAGE電泳。

1.2.3 牛凝乳酶原不同活化時(shí)間檢測(cè)

將重組牛凝乳酶原(N端融合GST標(biāo)簽)用1 mol/L HCl調(diào)pH到2.0并開始計(jì)時(shí)，分別在活化5 min、10 min、15 min、20 min、25 min、30 min、40 min、50 min、60 min、70 min、90 min、2 h、2.5 h、3 h、3.5 h 和4 h取樣，迅速置于沸水中制樣，用SDS-PAGE電泳檢測(cè)酶原的活化情況。

1.2.4 單峰駝凝乳酶原不同活化時(shí)間檢測(cè)

圖1 兩種融合蛋白的序列設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖Fig.1 The sequence of the two fusion proteins(The different AA were showed in bold and the autocatalytic site was showed with the arrow)

將重組單峰駝凝乳酶原用1 mol/L HCl調(diào)pH到2.0 并開始計(jì)時(shí)，分別在活化 2 h、3 h、4 h、5 h、17 h和3 d時(shí)取樣，迅速置于沸水中制樣，用SDS-PAGE電泳檢測(cè)酶原的活化情況。

1.2.5 驗(yàn)證PBS和PB中能夠加速單峰駝凝乳酶原活化的離子試驗(yàn)

稱取 8 g NaCl、0.2 g KCl、1.44 g Na2HPO4和0.24 g KH2PO4，分別將這4種試劑溶于100 mL滅菌去離子水中，4℃保存。進(jìn)行離子驗(yàn)證試驗(yàn)時(shí)，將這4種溶液分別以1∶10的比例加入到TE透析復(fù)性的單峰駝凝乳酶原中，調(diào)pH到2.0，室溫放置2 h，再將pH回調(diào)至6.0，取樣進(jìn)行SDS-PAGE電泳檢測(cè)分析。

1.2.6 融合蛋白表達(dá)載體的序列設(shè)計(jì)

用牛凝乳酶原propeptide序列部分或全部(見圖1中下劃線序列)代替單峰駝凝乳酶原的相應(yīng)propeptide序列，融合后的序列見圖1所示:融合蛋白MUT-1是將牛凝乳酶原的剪切位點(diǎn)附近的一段氨基酸序列(包括propeptide C端的41和42位氨基酸以及成熟肽N端的1-6位氨基酸)替換了單峰駝凝乳酶原相同位置的氨基酸殘基;融合蛋白MUT-2是將單峰駝凝乳酶原N端的一段序列完全替換成牛凝乳酶原氨基酸序列(包括propeptide全長(zhǎng)以及成熟肽N端的1-6位氨基酸)。

2 結(jié)果

2.1 重組單峰駝凝乳酶原與牛凝乳酶原在相同條件下活化速率比較

2.1.1 兩種凝乳酶原酸化/中和處理2 h結(jié)果

取適量TE透析復(fù)性的單峰駝凝乳酶原和牛凝乳酶原，按照方法1.2.2活化2 h，分別制樣進(jìn)行SDS-PAGE電泳檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)牛凝乳酶原在2 h之內(nèi)全部自剪切形成凝乳酶(圖2B)，而單峰駝凝乳酶原在2 h內(nèi)只產(chǎn)生非常少量的凝乳酶(圖2A)。

2.1.2 牛凝乳酶原不同活化時(shí)間檢測(cè)

圖2 凝乳酶原活化2 h的結(jié)果Fig.2 The activation of the two prochymosins within 2 hours

根據(jù)上述結(jié)果，牛凝乳酶原在活化2 h之內(nèi)能全部發(fā)生自剪切形成凝乳酶，為探究該過(guò)程中酶原的剪切與凝乳酶的產(chǎn)生趨勢(shì)，我們進(jìn)行了凝乳酶原活化不同時(shí)間的檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)酶原在活化5 min之內(nèi)就迅速發(fā)生自剪切，大部分酶原被切割形成凝乳酶和GST-propeptide(見圖3中箭頭所示)，2 h內(nèi)酶原能全部水解。

2.1.3 單峰駝凝乳酶原不同活化時(shí)間檢測(cè)

從2.1.1結(jié)果來(lái)看，單峰駝凝乳酶原活化2 h獲得的凝乳酶量很少，延長(zhǎng)活化時(shí)間后，我們發(fā)現(xiàn)在pH2.0的酸性條件下，單峰駝凝乳酶原較緩慢地發(fā)生自剪切，到17 h時(shí)，酶原才切割了一半，在活化3 d時(shí)，凝乳酶原基本自剪切完。但在強(qiáng)酸環(huán)境下，也導(dǎo)致蛋白的降解(見圖4最右邊的泳道)。

2.1.4 比較TE和PBS、PB透析單峰駝凝乳酶原的活化速率

根據(jù)2.1.1和2.1.3結(jié)果來(lái)看，原核表達(dá)并復(fù)性獲得的單峰駝凝乳酶原保留有完全的自剪切功能，只是自剪切的速率較牛凝乳酶原低很多。對(duì)于凝乳酶自身來(lái)說(shuō)，長(zhǎng)時(shí)間的強(qiáng)酸環(huán)境會(huì)導(dǎo)致蛋白降解(見圖4最后一條泳道)。同時(shí)，較慢的活化速率對(duì)今后的工業(yè)化生產(chǎn)不利，會(huì)占用更多設(shè)備，增加成本。是否存在某些離子能加速酶原的自剪切，我們考慮到更換蛋白透析液來(lái)改變酶原溶液中的離子。常用的蛋白透析液除了上述的TE之外，還有PBS、PB、TBS等緩沖液，選擇實(shí)驗(yàn)室常用的PBS和PB對(duì)6 mol/L尿素溶解的單峰駝凝乳酶原包涵體進(jìn)行透析。透析完成后比較TE與PBS、PB透析單峰駝凝乳酶原的活化速率，見圖5，明顯發(fā)現(xiàn)PBS和PB透析的單峰駝凝乳酶原比TE透析的酶原活化速率高，從未剪切的凝乳酶原量來(lái)比較，我們可以看出PBS和PS透析酶原在2 h時(shí)發(fā)生剪切的酶原量相當(dāng)于TE透析蛋白8 h剪切的酶原量。

圖3 融合GST標(biāo)簽的牛凝乳酶原不同活化時(shí)間的檢測(cè)Fig.3 The activation of the bovine prochymosin with GST tag by different time

圖4 單峰駝凝乳酶原不同活化時(shí)間的檢測(cè)Fig.4 The activation of the camel prochymosin by different time

2.1.5 PBS和PB中的Na+能夠加速單峰駝凝乳酶原的活化

PBS和PB兩種緩沖液均能加速單峰駝凝乳酶原的活化，為探究哪種離子最終起到了作用，我們將這兩種緩沖液中包含的4種離子分別以透析時(shí)的濃度加入到TE透析復(fù)性的單峰駝凝乳酶原中，調(diào)pH到2.0，室溫放置2 h，取樣進(jìn)行 SDS-PAGE檢測(cè)分析。結(jié)果顯示，加速酶原活化的是Na+。如圖6所示，加入Na+的酶原活化速率明顯比加入其他離子的酶原活化速率高，比較未加任何離子的酶原活化速率，加入其他離子幾乎沒(méi)有提高酶原的活化速率。

圖5 TE、PBS、PB透析單峰駝凝乳酶原的活化速率比較Fig.5 The activation rate comparison of the different camel prochymosins which dialysed by TE，PBS and PB

2.2 單峰駝凝乳酶原序列與牛凝乳酶原序列融合蛋白的表達(dá)與檢測(cè)

圖6 TE透析單峰駝凝乳酶原中加入不同離子的活化速率檢測(cè)Fig.6 The activation rate comparison of the camel prochymosins(TE dialysis)by adding different ions

使用相同的表達(dá)條件和酸化/中和步驟，獲得的重組牛凝乳酶原和單峰駝凝乳酶原活化速率差別顯著，這是否與牛凝乳酶原和單峰駝凝乳酶原的自剪切位點(diǎn)及propeptide序列有關(guān)，將牛凝乳酶原自剪切位點(diǎn)附近的氨基酸序列和propeptide序列替換單峰駝凝乳酶原相應(yīng)序列，構(gòu)建了兩個(gè)融合蛋白，并進(jìn)行了融合蛋白的原核表達(dá)純化與自剪切功能的檢測(cè)。

2.2.1 融合蛋白表達(dá)載體的設(shè)計(jì)與構(gòu)建

用DNAMAN軟件將牛凝乳酶原和單峰駝凝乳酶原氨基酸序列進(jìn)行比對(duì)，見圖7，發(fā)現(xiàn)二者propeptide序列中有10個(gè)氨基酸不同，牛propeptide序列比單峰駝propeptide少一個(gè)堿性氨基酸。比對(duì)結(jié)果還可以看出在自剪切位點(diǎn)附近，二者氨基酸序列差異很大，尤其是氨基酸的帶電荷情況差異明顯。是否因?yàn)檫@些氨基酸殘基的不同而導(dǎo)致兩種酶原活化速率的懸殊，我們?cè)O(shè)計(jì)了兩個(gè)融合蛋白，即用活化速率高的牛凝乳酶原propeptide序列部分或全部代替單峰駝凝乳酶原的propeptide(序列設(shè)計(jì)見方法1.2.6)，一方面驗(yàn)證propeptide的序列能否決定酶原的活化速率，另一方面也期望獲得較高活化速率的融合單峰駝凝乳酶原。

圖7 牛凝乳酶原與單峰駝凝乳酶原propeptide序列比對(duì)(框中顯示兩種酶原的propeptide序列，箭頭指示酶原自剪切位點(diǎn))Fig.7 The sequence alignment between the bovine and camel propeptide(the propeptide sequences were framed and the autocatalytic site was showed with the arrow)

2.2.2 融合蛋白大量表達(dá)與活化情況的檢測(cè)

將兩個(gè)融合蛋白核酸序列構(gòu)建到pET30a原核表達(dá)載體上，經(jīng)測(cè)序確定序列正確后進(jìn)行大量表達(dá)與純化，獲得MUT-1和MUT-2兩個(gè)融合蛋白。

用HCl調(diào)酶液pH到2.0，分別在不同時(shí)間(10 min、20 min、30 min、1h、2h、4h)取樣，進(jìn)行 SDS-PAGE電泳檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)融合蛋白MUT-1無(wú)論活化時(shí)間長(zhǎng)短，均不能進(jìn)行剪切，而MUT-2表現(xiàn)出類似于單峰駝凝乳酶原的活化速率(見圖8)。

將融合蛋白MUT-1在不同的pH(1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0)條件下進(jìn)行活化處理，發(fā)現(xiàn)MUT-1均不能發(fā)生剪切(見圖9)。

在MUT-2酶液中加入終濃度為0.9 g/L NaCl，SDS-PAGE電泳檢測(cè)活化1～6 h的情況，發(fā)現(xiàn)其自剪切情況與單峰駝凝乳酶極其相似(見圖10)，Na+能大大提高酶原的活化速率。

圖8 檢測(cè)MUT-1和MUT-2在pH 2.0條件下不同時(shí)間的活化情況Fig.8 The activation of the MUT-1 and MUT-2 in pH2.0 by different time

3 討論

圖9 檢測(cè)MUT-1在不同的pH條件下的活化情況Fig.9 The activation of the MUT-1 in different pH values

圖10 加入0.9 g/L NaCl的MUT-2活化情況Fig.10 The activation of the MUT-2 by adding 0.9g/L NaCl

單峰駝凝乳酶于2006年被克隆表達(dá)及酶學(xué)特性鑒定，發(fā)現(xiàn)其c/p值優(yōu)于牛凝乳酶［4］，2009年報(bào)道其制備的干酪擁有更好的質(zhì)地與風(fēng)味，比小牛凝乳酶更適合制作cheddar干酪［7］后，同年黑曲霉發(fā)酵生產(chǎn)的重組單峰駝凝乳酶上市出售，同時(shí)，駱駝凝乳酶的基因與蛋白序列［8］以及用駱駝凝乳酶制備干酪［9］等均被申請(qǐng)國(guó)際專利。由于駱駝凝乳酶具有比牛凝乳酶更高的催化活性，目前很多研究圍繞駱駝凝乳酶展開，如檢測(cè)其對(duì)牛乳中 κ-酪蛋白［10］以及 αs1-、β-酪蛋白［11］的水解肽譜，凝乳酶與底物的結(jié)合等［3，12-14］，其已然成為凝乳酶催化的分子機(jī)理研究和如何對(duì)凝乳酶進(jìn)行點(diǎn)突變以提高凝乳活力的研究材料。Jensen等人［3］對(duì)黑曲霉表達(dá)的重組單峰駝凝乳酶進(jìn)行了分離和鑒定，他們分離出了6種不同的酶類型(variant)，其中有4種酶類型被黑曲霉進(jìn)行了糖基化，兩種沒(méi)有被糖基化，并且發(fā)現(xiàn)沒(méi)有被糖基化的酶活力比糖基化的酶高。本實(shí)驗(yàn)利用大腸桿菌成功表達(dá)重組駱駝凝乳酶原并獲得有活性的重組駱駝凝乳酶，而大腸桿菌不具有蛋白翻譯后加工的特性，故不會(huì)對(duì)重組駱駝凝乳酶進(jìn)行糖基化，由此我們認(rèn)為大腸桿菌表達(dá)純化獲得的重組駱駝凝乳酶將會(huì)有更優(yōu)的凝乳活力。

在哺乳動(dòng)物體內(nèi)，凝乳酶原活化發(fā)生在胃酸環(huán)境中。體外實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論，當(dāng)pH低于5.0時(shí)，凝乳酶原發(fā)生活化，剪切特定位點(diǎn)的肽鍵，釋放N端的42個(gè)AA(propeptide)，形成有活性的凝乳酶［15］。凝乳酶屬于天冬氨酸蛋白酶家族，該家族已有的晶體結(jié)構(gòu)顯示出各個(gè)成員結(jié)構(gòu)極其相似，均包含很多β折疊，形成兩個(gè)類似對(duì)稱的結(jié)構(gòu)域，中間是底物結(jié)合區(qū)［15］。目前只報(bào)道了牛凝乳酶的晶體結(jié)構(gòu)，沒(méi)有牛和駱駝凝乳酶原的晶體結(jié)構(gòu)，我們用已報(bào)道的豬胃蛋白酶原A的晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行酶原結(jié)構(gòu)的描述。酶原中propeptide形成3個(gè)短α螺旋，在N端形成一個(gè)β折疊，該β折疊剛好位于酶的活性中心，覆蓋了底物結(jié)合位點(diǎn)，防止底物進(jìn)入酶活中心，同時(shí)讓酶在中性條件下保持無(wú)活性狀態(tài)。當(dāng)在酸性環(huán)境下，propeptide與酶的靜電結(jié)合作用被破壞，從而引起構(gòu)象改變，propeptide被切割后釋放，propeptide與酶活性中心解離后，酶的活性位點(diǎn)暴露，從而對(duì)底物具有催化活性［16-17］。

關(guān)于酶原的激活，以牛凝乳酶原為例，其propeptide有兩個(gè)切割位點(diǎn)，當(dāng)pH為4～5時(shí)，酶原自剪切去除N端1-42 AA肽段，形成有活性的凝乳酶;當(dāng)pH為2.0時(shí)，酶原自剪切去除N端1-27 AA肽段，形成假凝乳酶。假凝乳酶在pH低于3和pH高于6時(shí)相對(duì)穩(wěn)定，但在pH 5.5時(shí)，會(huì)繼續(xù)加工形成凝乳酶。同時(shí)，假凝乳酶和凝乳酶都具有相同的活性［18］。目前，關(guān)于牛凝乳酶原常用的活化方法是，將酶原pH調(diào)至2.0，室溫放置2h，再回調(diào)pH到6.0，后續(xù)進(jìn)行凝乳酶的純化。單峰駝凝乳酶原的原核表達(dá)目前還沒(méi)有見報(bào)道，kappeler等［4］表達(dá)的重組單峰駝凝乳酶是在黑曲霉宿主中表達(dá)的，該文中沒(méi)有提到單峰駝凝乳酶原的活化，有可能在發(fā)酵過(guò)程中酶原發(fā)生自動(dòng)剪切直接產(chǎn)生成熟的單峰駝凝乳酶，Vallejo等用真核表達(dá)系統(tǒng)表達(dá)牛凝乳酶原或水牛凝乳酶原，同樣是直接表達(dá)出凝乳酶而不是酶原［19-21］。本實(shí)驗(yàn)原核表達(dá)的重組單峰駝凝乳酶原是通過(guò)包涵體溶解復(fù)性獲得的，采用牛凝乳酶原活化常用方法對(duì)其進(jìn)行活化，發(fā)現(xiàn)其活化效率比牛凝乳酶原低很多。牛凝乳酶原在pH 2.0條件下，2 h內(nèi)完全活化，而單峰駝凝乳酶原需要3 d以上，這種差異可能是由于兩者propeptide序列不同造成的。不同酶原由于一級(jí)氨基酸序列不同，其propeptide與酶活性位點(diǎn)的靜電結(jié)合作用強(qiáng)弱不同，從而導(dǎo)致酶原的活化速率不同。如人胃蛋白酶原的兩種同工酶原A-3、A-5，序列上只有1個(gè)氨基酸的區(qū)別，前者43位是Glu，而后者是Lys，與此同時(shí)，A-5的活化速率比A-3低，理論上推測(cè)是由于A-5多了1個(gè)帶正電荷的氨基酸，故與酶活位點(diǎn)靜電荷作用增強(qiáng)之故［15］。對(duì)駱駝凝乳酶原和牛凝乳酶原進(jìn)行propeptide序列比對(duì)，其相似度為76.2%，有10個(gè)氨基酸殘基不同，且單峰駝凝乳酶原的propeptide序列比牛凝乳酶原多一個(gè)堿性氨基酸。在自剪切位點(diǎn)附近，兩個(gè)序列因?yàn)榘被岬牟顒e而導(dǎo)致極性與所帶電荷差別很大(見圖7)。是否因?yàn)閜ropeptide的這些差異導(dǎo)致2種重組酶原活化速率的差異，本試驗(yàn)做了2種突變。

將牛凝乳酶原自剪切位點(diǎn)附近序列和牛凝乳酶原的N端序列分別代替單峰駝凝乳酶原中的相應(yīng)序列，構(gòu)建2個(gè)融合蛋白MUT-1和MUT-2(具體方法見1.2.6)，以期獲得具有牛凝乳酶原高活化速率的融合單峰駝凝乳酶原，這樣該酶原進(jìn)行工業(yè)化發(fā)酵生產(chǎn)時(shí)，能縮短生產(chǎn)周期，節(jié)約成本。

將這2個(gè)融合蛋白通過(guò)相同表達(dá)體系大量表達(dá)并復(fù)性后，經(jīng)活化處理檢測(cè)其活化速率，發(fā)現(xiàn)融合蛋白MUT-1在任何pH條件均不能獲得有活性的單峰駝凝乳酶。這可能由于替換的序列位于自剪切位點(diǎn)附近，該序列不能被酶識(shí)別并剪切，或是對(duì)propeptide與酶的結(jié)構(gòu)有一定影響，不能發(fā)生構(gòu)象改變及切割。融合蛋白MUT-2的活化速率以及添加NaCl能提高活化速率的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與單峰駝凝乳酶原自身活化情況很相似。這也提示酶原的剪切不僅僅涉及propeptide序列和自剪切位點(diǎn)，成熟酶的結(jié)構(gòu)、酶活以及其與propeptide的相互作用等都可能對(duì)酶原的活化有影響。

Ka?par等［23］在牛凝乳酶原的N端第5個(gè)殘基前插入了不同長(zhǎng)度的SV40病毒的小t抗原序列，包括小t抗原 N 端93、63、47、12和1個(gè) AA，構(gòu)建出幾個(gè)融合酶原。經(jīng)檢測(cè)，只有融合47和12個(gè)AA的酶原產(chǎn)生穩(wěn)定的蛋白產(chǎn)物并且只有后者能活化產(chǎn)生凝乳酶，融合93和63個(gè)AA的酶原都不穩(wěn)定而被降解。這說(shuō)明，在酶原的N端融合不同長(zhǎng)度的肽對(duì)酶原的正確折疊有影響。我們實(shí)驗(yàn)中表達(dá)載體使用的是pET30a，該表達(dá)載體會(huì)在外源蛋白前融合一個(gè)6 His標(biāo)簽，同時(shí)標(biāo)簽與酶原中還存在一段連接序列，共50個(gè)AA，這些 AA都位于酶原的 N端，也許會(huì)對(duì)propeptide序列的三級(jí)結(jié)構(gòu)形成有一定影響，或是空間位阻不利于酶對(duì)自剪切位點(diǎn)的催化。當(dāng)然，關(guān)于相同標(biāo)簽位于牛凝乳酶原的N端為何沒(méi)有對(duì)牛凝乳酶原的活化產(chǎn)生影響，推測(cè)這些差異可能還是源自兩種酶原分子水平氨基酸序列的不同，如組成凝乳酶的氨基酸所帶電荷不同，propeptide與酶活性中心的靜電作用強(qiáng)度不同等，還需深入研究。

Justesen等［24］將牛凝乳酶原的propeptide部分序列插到標(biāo)簽和異源蛋白之間，目的是通過(guò)標(biāo)簽方便純化目的蛋白，然后再通過(guò)凝乳酶對(duì)目的蛋白進(jìn)行切割，最終得到不帶任何標(biāo)簽的天然目的蛋白。Justesen等人只選取了牛凝乳酶propeptide C端的15氨基酸(理論 pI值低于7，而全長(zhǎng) propeptide pI值接近10)作為凝乳酶的識(shí)別位點(diǎn)連接到目的蛋白N端，結(jié)果融合蛋白在溫和的條件下(pH6.2)就可以被凝乳酶識(shí)別并切割去除標(biāo)簽。利用網(wǎng)站(http://web.expasy.org/compute_pi/)分析牛凝乳酶原和單峰駝凝乳酶原的propeptide的pI值，分別為9.7和10.37，若計(jì)算N端的his標(biāo)簽和連接序列(共50個(gè)AA)，二者pI值分別為6.70和8.12，的確牛凝乳酶的序列所帶電荷更少?？s短重組凝乳酶原的propeptide序列可以降低propeptide與酶活性位點(diǎn)的靜電作用，能在偏中性的pH條件下被切割。酶原propeptide與成熟酶之間是靜電結(jié)合作用，減少其之間的靜電作用可以提高酶原的活化速率，這可能是因?yàn)檩^弱的靜電作用使propeptide與成熟酶結(jié)合較松，這樣更容易進(jìn)行活化所必需的構(gòu)象轉(zhuǎn)變［15］。下一步將對(duì)單峰駝凝乳酶原的propeptide序列進(jìn)行氨基酸點(diǎn)突變，減少帶正電荷的數(shù)量，或是縮短propeptide序列，以期提高酶原的活化速率，為該酶的工業(yè)化生產(chǎn)提供技術(shù)支持。

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