超氧化物歧化酶SOD1

1、超氧化歧化酶SOD的化学修饰一、超氧化歧化酶(SOD)简介超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase, EC1.15.1.1, SOD)是1938年Marn等人首次从牛红血球中别离得到超氧化物歧化酶开始算起，人们对SOD的研究己有七十多年的历史。1969年McCord等重新发现这种蛋白，并且发现了它 们的生物活性，弄活了它催化过氧阴离子发生歧化反响的性质，所以正式将其命 名为超氧化物歧化酶。超氧化物歧化酶Orgotein (Superoxide Dismutase, SOD),别名肝蛋白、 奥谷蛋白，简称：SOD SOLg一种源于生命体的活性物质，是一种新型酶制剂。 能消除生物体

2、在新陈代谢过程中产生的有害物质。对人体不断地补充SODft有抗 衰老的特殊效果。它在生物界的分布极广，几乎从动物到植物，甚至从人到单细 胞生物，都有它的存在。SOLM视为生命科技中最具神奇魔力的酶、人体内的垃 圾活道夫。SOLg氧自由基的自然天敌，是机体内氧自由基的头号杀手，是生命 健康之本。全球118位科学家发表联合声明：自由基是白病之源，SOLg健康之本。体内的SOD舌性越高，寿命就越长。二、超氧化物歧化酶(SOD的化学修饰1、SODt饰的原因超氧化物歧化酶(SOD广泛存在于自然界一切生物体内，通过催化超氧阴 离子自由基发生歧化反响，减轻或消除？O-2对机体的氧化或过氧化损害。研究 说明，

3、机体的衰老、病变及辐射伤害都与自由基的形成和损伤有关，故SOD勺应用有抗衰老、抗辐射、抗炎症、抗自身免疫性疾病、抑制肿瘤和癌症的功能。研 究还说明，SOD胃病、帕金森综合症、老年痴呆症、心血管疾病等有着密切关 系。目前，在医药、食品、保健品、化装品、美容等彳丁业也已开始使用SOD SOD具有许多独特的生物学特性和生理学功能， 但天然的SOD念定性较差，分子量较 大，半衰期短，细胞膜通透性差，且多来源于异源性，具免疫原性，而限制了其 在相关领域的应用。2、SODt饰改造的方法目前国内外已有很多的研究，化学修饰、基因重组、SOD模拟化合物，而以下那么重点介绍的为化学修饰法.超氧化歧化酶SOD的化学

4、修饰化学修饰大局部酶分子中可供修饰的功能基团主要是氨基、筑基、月瓜基、咪哇基、酚基、羟基和呵噪基等，SOD勺修饰目前主要限于Cu, Zn SOD勺氨基和月瓜基。国内外已进行了大量的SOD勺化学修饰的研究工作，并已取得了理想的结果。所 用的修饰剂包括聚乙二醇PEG、右旋糖酊、玻璃酸、环糊精、低抗凝活性肝素、 多糖类物质等。有些已投入生产，但这些修饰的SO区没有作为药物应用。在美 国，已经进行了PEGSOD0于治疗脑外伤的用期临床试验。因此，从开发新药的 角度，研究修饰SO弘有可为，如口服超氧化物歧化酶Glisodin是经过修饰后 能不被胃液破坏的SOD1聚乙二醇修饰SOD有学者为了解决SO衰期短

5、，易受蛋白酶水解而失活，分子量偏大，不易 透过细胞膜等问题，尝试对SOM行分子修饰，国内外用水溶性高分子物质聚乙 二醇PEGX乍为修饰材料，与SO%子外表赖氨酸残基上的NH2缩合，形成无 蠹，无免疫原性，半衰期长的修饰物，其活化简单但回收率低。动物实验结果显 示，PEG修饰的SOC其他修饰的SOM小鼠肌肉缺血再灌注损伤具有更好的保 护用。聚乙二醇层，在酶外表形成屏障，保护该酶免受体内蛋白酶消化，从而延长SODft体内停留时间。蛋白质的外表抗原决定簇大多由亲水氨基酸组成，亲水性 较强的赖氨酸残基是其中重要组分。聚乙二醇是SODt活性部位赖氨酸残基的化 学修饰剂。CIKZn-SOg 20个赖氨酸残

6、基。蛋白质外表抗原决定簇将局部地或 全部地被掩盖,免疫原性因此下降。研究发现修饰后SOD勺半衰期不同程度地由PEGffi对分子量决定，相对分子 量越大，半衰期越长。而用PEG免疫惰性物质修饰SOD寸，能将SODS面的抗 原决定簇大多数情况下为亲水性较强的赖氨酸残基局部或全部掩盖,从而到达 降低以至消除SOD勺免疫原性，并保存相当程度生物活性的目的。2多糖物质修饰SOD此类修饰剂主要为低抗凝活性肝素LAAH、毯甲基纤维CMC,毯甲基几丁质、硫酸软骨素CHS和甘露聚糖。LAAHffi SOX样，都是体内氧自由基的天然 活除剂，用LAA同SOM行修饰，在SODK辐射和抗炎的应用中能发挥协同作超氧化歧

7、化酶SOD的化学修饰用，且可以加强SOD勺抗心血管疾病的能力。CHS广泛存在于人和动物软骨组织 中，具有防治冠心病，防治动脉粥样硬化、抗炎、抗肿瘤、加速伤口愈合的作用 .(3)右旋糖酊修饰SOD右旋糖酊对SOM行化学修饰已获得成功，它是利用右旋糖酊分子结构中的 羟基经过BrCN或NaIO4活化，形成有活性的衍生物，再与SO贝价结合。SOD经化学修饰后不仅保存了天然酶活性，而且在耐热、耐酸碱及抗蛋白酶水解能力 等方面明显优于天然酶，特别是酶经修饰后大大延长了在体内停留时间，如天然牛血SOD勺t 1/2为6 min,而右旋糖SOD低分子聚蔗糖(Ficoll)SOD、高分 子聚蔗糖SOD聚乙二醇SO

8、D勺t 1/2分别为7、14、24、35h。(4)月桂酰氯修饰SOD国内均坤生物工程以低分子月桂酰氯为修饰剂，对SODS行共价修饰，获得了半衰期长、比活高、稳定性强、无蠹性、低分子量的月桂酰氯修饰SOD(Lauricacid SOD LA SOD,并进行了透皮吸收、稳定性等试验和化装品应 用效果的观察，结果说明LA SOD勺热稳定性显著高于未修饰SOD SOD勺修饰是 通过将SO*月桂酰氯分子中存在的多个活性反响基团形成多点交联，使酶的天然构象产生“刚性，不易伸展翻开，同时减小酶分子内部基团的热震动，从而 增强了酶的稳定性。SOC月桂酰氯修饰后扩大了pH稳定范围， 这是由于修饰 酶被“固定于更

9、活泼状态，当基质pH下降、上升时酶仍能保持这种活性状态，使催化剂功能不受影响。另外，将同一浓度的LA SOD和天然SO阶别参加10%胃蛋白酶溶液，导致蛋白多肽键断裂，交联于SODh的月桂酰氯能产生空间障碍， 阻挡蛋白水解酶接近SOD能“遮盖SOD子敏感键遭破坏，说明其具有抗蛋 白酶水解能力.三、化学修饰SOD开展方向的展望现今SOD的化学修饰的研究主要集中在3个方向 新的修饰剂的开发寻找或合成没有生物蠹性，且具有一定的生理药理成效的修饰剂，以求发 挥其与SOD的协同作用，同时要求修饰剂在修饰过程中对SOD活性的不利影响 尽可能低。而带负电荷的修饰剂因为有助于降低SOD在血液中的廓除率， 成为了

10、 近期研究的热点。而对于传统的修饰剂，如PEG等，由于对其修饰机理研究得超氧化歧化酶SOD的化学修饰比拟透彻，可以尝试作为SOD的活化臂连接那些无法直接连接在SOD上的物 质。此外通过考察SOD在人体生理，病理过程中的作用机制，也可以开掘出新 的修饰剂。 新的修饰方法的开发可以用适宜的交联剂对体内的抗氧化酶系：SOD, CAT,过氧化物酶(POD)进 行交联，以降低H2O2对SOD的底物抑制作用。也可将SOD与其他具有抗炎活 性或抗血栓活性的酶结合，发挥它们的协同效力。修饰酶新的应用方向的开发在开展SOD治疗自身免疫性疾病，治疗心血管疾病，增强肝肺功能和修复 肺部损伤，消除某些药物的副作用等临床实验的同时，探索SOD对其他疾病的 药理学成效。彳歹如：成为一种病理指示剂，即通过对SOD上单一氨基酸残基进 行修饰，对某些修饰剂引发的疾病进行病理学研究。四、结语SODS临床上主要用于延缓人体衰老，防止色素沉着，消除局部炎症，特别 是治疗风湿性关节炎、慢性多发性关节炎及辐射防护，是很有临床价值的治疗酶。 但半衰期短、稳定性差、免疫原性等因素限制了SOD勺临床应用。为解决这些问 题，目前国内外用化学修饰、基因重组和SOD饰物等改造方法来延长半衰期、增强酶的稳定性、降低酶的免疫原性，且取得了很大的进展。这对于SOM来的 应用前景有着重要的意义。文献参考1张艳红，寥晓全，袁勤生，