酶工程 5化学修饰 ppt课件

1、第五章第五章 酶分子的化学修饰酶分子的化学修饰 酶分子化学修饰酶分子化学修饰在体外将酶分子经过在体外将酶分子经过人工的方法与一些化学物人工的方法与一些化学物质，特别是一些有生物相质，特别是一些有生物相容性的物质进展共价衔接，容性的物质进展共价衔接，从而改动酶的构造和性质。从而改动酶的构造和性质。这些化学物质称为修饰试这些化学物质称为修饰试剂，酶化学修饰主要用于剂，酶化学修饰主要用于根底酶学的研讨和疾病治根底酶学的研讨和疾病治疗。疗。酶化学修饰的运用领域酶化学修饰的运用领域=在根底酶学研讨上在根底酶学研讨上=探测酶活性必需氨基酸的性质和数目探测酶活性必需氨基酸的性质和数目=酶蛋白一级构造的测定酶

2、蛋白一级构造的测定=酶蛋白的构造变化与运动酶蛋白的构造变化与运动=酶蛋白部分区域的构象形状酶蛋白部分区域的构象形状=酶的作用机理与催化反响历程酶的作用机理与催化反响历程=酶分子的拓扑学以及寡聚酶的亚基结合形状酶分子的拓扑学以及寡聚酶的亚基结合形状=酶的固定化技术酶的固定化技术=酶纯度的分析与检测酶纯度的分析与检测=在疾病治疗上在疾病治疗上=抑制酶在体内的不稳定性抑制酶在体内的不稳定性 =消除或降低酶的抗原性消除或降低酶的抗原性=有助于酶分子到达并集中于病灶部位有助于酶分子到达并集中于病灶部位=在工业上的运用在工业上的运用=酶稳定性提高，使消费本钱降低酶稳定性提高，使消费本钱降低=反响条件的改善

3、和酶寿命的延伸导致消反响条件的改善和酶寿命的延伸导致消费工艺的技术革新和改良。费工艺的技术革新和改良。大多数的化学修饰的目的在大多数的化学修饰的目的在于人为地改动天然酶的某些性质，于人为地改动天然酶的某些性质，发明天然酶所不具备的某些优良发明天然酶所不具备的某些优良特性甚发明出新的活性，扩展酶特性甚发明出新的活性，扩展酶的运用范围。的运用范围。酶经过修饰后，会产生各种各样酶经过修饰后，会产生各种各样的变化，概括起来有：的变化，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对效应物的反响性能改动饰后对效应物的反响性能改动加强在不良环境中的稳定性；加强在不良环境中的稳定性；针对特

4、异性反响降低生物识别能针对特异性反响降低生物识别能力，解除免疫原性；力，解除免疫原性；产生新的催化才干。产生新的催化才干。主要内容主要内容第一节第一节 酶分子的化学修饰方法酶分子的化学修饰方法第二节第二节 酶化学修饰的根本要求酶化学修饰的根本要求第三节第三节 修饰酶的化学性质修饰酶的化学性质 酶的化学修饰的根本原理酶的化学修饰的根本原理大量研讨阐明，酶分子外表外形大量研讨阐明，酶分子外表外形的不规那么、各原子间极性和电荷的的不规那么、各原子间极性和电荷的不同、各氨基酸残基间相互作用等使不同、各氨基酸残基间相互作用等使酶分子构造的部分构成了一种包含了酶分子构造的部分构成了一种包含了酶活性部位的微

5、环境，不论这种微环酶活性部位的微环境，不论这种微环境是极性的还是非极性的，都直接影境是极性的还是非极性的，都直接影响到酶活性部位氨基酸残基的电离形响到酶活性部位氨基酸残基的电离形状，并为活性部位发扬催化作用提供状，并为活性部位发扬催化作用提供适宜的条件。适宜的条件。但天然酶分子中的这种微环但天然酶分子中的这种微环境是可以经过人为的方法进展适境是可以经过人为的方法进展适当的改造，经过对酶分子的侧链当的改造，经过对酶分子的侧链基团、酶分子的功能基团等进展基团、酶分子的功能基团等进展化学修饰或改造，就可以获得构化学修饰或改造，就可以获得构造或性能更合理的修饰酶。造或性能更合理的修饰酶。酶经过化学修饰

6、后，除了能减少酶经过化学修饰后，除了能减少由于内部平衡力被破坏而引起的酶分由于内部平衡力被破坏而引起的酶分子伸展翻开外，还能够会在酶分子的子伸展翻开外，还能够会在酶分子的外表构成一层外表构成一层“缓冲外壳，能在一缓冲外壳，能在一定程度上抵御外界环境的电荷、极性定程度上抵御外界环境的电荷、极性等变化对酶分子的影响，进而维持酶等变化对酶分子的影响，进而维持酶活性部位微环境的相对稳定，使酶分活性部位微环境的相对稳定，使酶分子能在更广泛的条件下发扬作用。子能在更广泛的条件下发扬作用。酶化学修饰的根本原那么都酶化学修饰的根本原那么都是充分利用化学修饰剂所具有的是充分利用化学修饰剂所具有的各类化学基团的特

7、性，或直接或各类化学基团的特性，或直接或间接地经过一定的活化过程与酶间接地经过一定的活化过程与酶分子中的某种氨基酸残基通常分子中的某种氨基酸残基通常选择非酶活必需基团产生化学选择非酶活必需基团产生化学反响，从而对酶分子的构造进展反响，从而对酶分子的构造进展改造。改造。在酶的化学修饰过程中需求在酶的化学修饰过程中需求涉及被修饰酶、修饰剂的性质以涉及被修饰酶、修饰剂的性质以及修饰反响条件的选择。及修饰反响条件的选择。普通在开场设计酶化学修饰反响时须对被普通在开场设计酶化学修饰反响时须对被修饰酶的活性部位、稳定条件、侧链基团性质修饰酶的活性部位、稳定条件、侧链基团性质等应尽能够全面掌握。等应尽能够全

8、面掌握。在此根底上选择适宜的化学修饰剂进展化在此根底上选择适宜的化学修饰剂进展化学修饰，在选择化学修饰剂时，除了需求思索学修饰，在选择化学修饰剂时，除了需求思索修饰剂的种类、修饰剂上的反响基团的数目和修饰剂的种类、修饰剂上的反响基团的数目和位置以及修饰剂上反响基团的活化方法和条件位置以及修饰剂上反响基团的活化方法和条件以外，还需求思索修饰剂的分子量等其它能够以外，还需求思索修饰剂的分子量等其它能够会影响修饰反响的要素。会影响修饰反响的要素。值得留意的是酶的修饰反响值得留意的是酶的修饰反响普通总是尽能够在酶稳定的条件普通总是尽能够在酶稳定的条件下进展，需求尽能够少破坏酶活下进展，需求尽能够少破坏

9、酶活性功能的必需基团，以提高酶和性功能的必需基团，以提高酶和修饰剂的结合率和酶活回收率。修饰剂的结合率和酶活回收率。酶的化学修饰反响条件主要包括酶的化学修饰反响条件主要包括体系中酶与修饰剂的分子比例、体系中酶与修饰剂的分子比例、反响体系包括溶剂性质、盐浓反响体系包括溶剂性质、盐浓度以及度以及pHpH等等反响温度和时间等反响温度和时间等普通来说，修饰反响条件随酶的普通来说，修饰反响条件随酶的性质、修饰剂的种类、修饰反响的类性质、修饰剂的种类、修饰反响的类型等的不同而不同，一个适宜的修饰型等的不同而不同，一个适宜的修饰反响需求由大量的实验来予以确定。反响需求由大量的实验来予以确定。第一节第一节 酶

10、分子的化学修饰方法酶分子的化学修饰方法酶分子的化学修饰方法酶分子的化学修饰方法酶的外表修饰酶的外表修饰酶分子的内部修饰酶分子的内部修饰与辅因子相关的修饰与辅因子相关的修饰金属酶的金属取代金属酶的金属取代酶的外表修饰酶的外表修饰化学固定化化学固定化酶的小分子修饰酶的小分子修饰作用作用酶的大分子修饰酶的大分子修饰作用作用 大分子非共大分子非共价修饰价修饰 大分子共价大分子共价修饰修饰分子内交联分子内交联分子间交联分子间交联脂质体包埋脂质体包埋反相胶团微囊化：反相胶团微囊化：酶的外表修饰酶的外表修饰一化学固定化一化学固定化 普通是直接经过酶外表普通是直接经过酶外表的氨基酸残基将酶分子共价衔的氨基酸残

11、基将酶分子共价衔接到惰性载体上；由于载体的接到惰性载体上；由于载体的引入，使酶所处的微环境发生引入，使酶所处的微环境发生改动，进而改动了酶的性质，改动，进而改动了酶的性质，特别是动力学性质发生了改动。特别是动力学性质发生了改动。二酶的小分子修饰作用二酶的小分子修饰作用主要是利用一些小分子修饰主要是利用一些小分子修饰试剂，经过共价结合来修饰酶的试剂，经过共价结合来修饰酶的一些基团如一些基团如-COO-COO-、-NH3+-NH3+、-SH-SH、-OH-OH、咪唑基等，提高酶的稳定、咪唑基等，提高酶的稳定性。常用的小分子修饰试剂有乙性。常用的小分子修饰试剂有乙基、糖基和甲基等。基、糖基和甲基等。

12、酶的外表修饰酶的外表修饰三酶的大分子修饰作用三酶的大分子修饰作用 非共价修饰非共价修饰 共价修饰共价修饰大分子非共价修饰大分子非共价修饰利用一些大分子试剂经过与酶非利用一些大分子试剂经过与酶非共价相互作用，对酶进展有效的维护共价相互作用，对酶进展有效的维护例如聚乙二醇、右旋糖苷等经过例如聚乙二醇、右旋糖苷等经过氢键固定于酶分子的外表，同时又有氢键固定于酶分子的外表，同时又有效地与外部水相连，从而维护酶的活效地与外部水相连，从而维护酶的活力；一些多元醇、多糖、多聚氨基酸、力；一些多元醇、多糖、多聚氨基酸、多胺等能经过调理酶的微环境来维护多胺等能经过调理酶的微环境来维护酶活力；另外一些蛋白质可以经

13、过相酶活力；另外一些蛋白质可以经过相互作用，排除分子外表的水分子，降互作用，排除分子外表的水分子，降低介电常数，使酶的稳定性添加。低介电常数，使酶的稳定性添加。大分子共价修饰：大分子共价修饰： 利用一些可溶性大分子，经过利用一些可溶性大分子，经过共价键衔接于酶分子的外表，构成共价键衔接于酶分子的外表，构成一层覆盖层，构成的可溶性酶具有一层覆盖层，构成的可溶性酶具有许多有用的性质。例如用聚乙二醇许多有用的性质。例如用聚乙二醇共价修饰超氧化物歧化酶共价修饰超氧化物歧化酶SODSOD，不仅可以降低或消除酶的抗原性，不仅可以降低或消除酶的抗原性，而且提高了抗蛋白酶的才干，延伸而且提高了抗蛋白酶的才干，

14、延伸了半衰期，从而提高了药效。了半衰期，从而提高了药效。四分子内交联四分子内交联添加酶分子外表的交联键数添加酶分子外表的交联键数目是提高酶稳定性的有效方法之目是提高酶稳定性的有效方法之一，例如胰凝乳蛋白酶上的羧基一，例如胰凝乳蛋白酶上的羧基经过羰二亚胺活化后，可以与一经过羰二亚胺活化后，可以与一系列二胺发生作用，使酶的稳定系列二胺发生作用，使酶的稳定性得到改善。性得到改善。五分子间交联五分子间交联利用一些双功能或多功能试剂将不同的利用一些双功能或多功能试剂将不同的酶交联在一同构成杂化酶。例如用戊二酶交联在一同构成杂化酶。例如用戊二醛把胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶交联在一醛把胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶交联

15、在一同，可以降低胰凝乳蛋白酶的自溶性；同，可以降低胰凝乳蛋白酶的自溶性；将胰蛋白酶与碱性磷酸脂酶交联构成的将胰蛋白酶与碱性磷酸脂酶交联构成的杂化酶可作为部分代谢途径的模型。杂化酶可作为部分代谢途径的模型。六脂质体包埋六脂质体包埋一些医药用酶，如一些医药用酶，如 SOD SOD、溶、溶菌酶等，由于分子量较大，不易菌酶等，由于分子量较大，不易进入人体细胞内，而且在体内半进入人体细胞内，而且在体内半衰期短，产生免疫原性反响；用衰期短，产生免疫原性反响；用脂质体包埋法纪可处理这些问题。脂质体包埋法纪可处理这些问题。脂质体是天然脂类或类固醇组成脂质体是天然脂类或类固醇组成的的 微球体，酶分子包埋在其内部

16、，微球体，酶分子包埋在其内部，可以经过与细胞膜的交融或内吞可以经过与细胞膜的交融或内吞作用而进入细胞内。作用而进入细胞内。七反相胶团微囊化七反相胶团微囊化近年来开展起来的酶在有剂相中进展催近年来开展起来的酶在有剂相中进展催化的技术，反相胶团中酶的稳定性大大化的技术，反相胶团中酶的稳定性大大提高。提高。一些外表活性剂溶解在非极性有机溶剂一些外表活性剂溶解在非极性有机溶剂中时可自发地构成近似球状的反相胶团，中时可自发地构成近似球状的反相胶团，反相胶团是外表活性剂的疏水尾部朝外反相胶团是外表活性剂的疏水尾部朝外而极性头部朝内的微胶团，其内部可包而极性头部朝内的微胶团，其内部可包容一定量的水，酶溶解在

17、其中防止变性。容一定量的水，酶溶解在其中防止变性。 加H2O 疏水尾部 亲水头部 加酶液 S PEEE 图：反相胶团的构造和酶的分布图：反相胶团的构造和酶的分布酶分子的内部修饰酶分子的内部修饰 非催化活性基团的修饰非催化活性基团的修饰 酶蛋白主链的修饰酶蛋白主链的修饰 催化活性基团的修饰催化活性基团的修饰 肽链伸展后的修饰肽链伸展后的修饰一非催化活性基团的修饰一非催化活性基团的修饰经过对非催化残基的修饰可以改经过对非催化残基的修饰可以改动酶的动力学性质，改动酶对特殊底动酶的动力学性质，改动酶对特殊底物的亲和力；通常可被修饰的氨基酸物的亲和力；通常可被修饰的氨基酸残基既可以是亲核的，也可以是亲电

18、残基既可以是亲核的，也可以是亲电子的，还可以是可氧化残基。子的，还可以是可氧化残基。二酶蛋白主链的修饰二酶蛋白主链的修饰主要是靠酶法进展修饰，用主要是靠酶法进展修饰，用蛋白酶对主联进展部分水解，可蛋白酶对主联进展部分水解，可以改动酶的催化特性。以改动酶的催化特性。三催化活性基团的修饰三催化活性基团的修饰经过选择性修饰催化活性氨经过选择性修饰催化活性氨基酸的侧链来实现氨基酸残基的基酸的侧链来实现氨基酸残基的取代，使一种氨基酸侧链转化为取代，使一种氨基酸侧链转化为另一种氨基酸侧链，这种方法又另一种氨基酸侧链，这种方法又称为化学突变法。称为化学突变法。四肽链伸展后的修饰四肽链伸展后的修饰酶蛋白经过脲

19、、盐酸胍处置，酶蛋白经过脲、盐酸胍处置，使肽链充分伸展，对酶分子内部使肽链充分伸展，对酶分子内部的疏水基团进展修饰，然后在适的疏水基团进展修饰，然后在适当条件下，重新进展折叠。当条件下，重新进展折叠。三、与辅因子相关的修饰三、与辅因子相关的修饰 对依赖辅因子的酶可用两种方法对依赖辅因子的酶可用两种方法进展修饰：进展修饰：假设辅因子与酶是非共价结假设辅因子与酶是非共价结合的合的 , ,可以将辅因子共价结合于可以将辅因子共价结合于酶分酶分 子上；子上；引入新的具有更强反响的辅引入新的具有更强反响的辅因子因子四、金属酶的金属取代四、金属酶的金属取代酶分子中的金属离子可以被其酶分子中的金属离子可以被其

20、他金属离子取代，可以改动酶的专他金属离子取代，可以改动酶的专注性、稳定性等。注性、稳定性等。第二节第二节 酶化学修饰的根本要求酶化学修饰的根本要求一、被修饰酶的性质一、被修饰酶的性质 一酶的稳定性：一酶的稳定性： 二酶活性中心的情况：二酶活性中心的情况： 三酶侧链基团的性质与反响性三酶侧链基团的性质与反响性二、修饰反响的条件：二、修饰反响的条件： 一一pHpH与离子强度与离子强度 二修饰反响的温度与时间二修饰反响的温度与时间 三反响体系中酶与修饰剂的比例三反响体系中酶与修饰剂的比例一、被修饰酶的性质一、被修饰酶的性质一酶的稳定性一酶的稳定性包括热稳定性、酸碱稳定性，作用温度以包括热稳定性、酸碱

21、稳定性，作用温度以及及pHpH，酶蛋白解离时的电化学性质，抑制剂，酶蛋白解离时的电化学性质，抑制剂的性质等。的性质等。二酶活性中心的情况二酶活性中心的情况包括酶分子活性中心的组成，如参与活性包括酶分子活性中心的组成，如参与活性中心的氨基酸残基、辅因子等。酶分子的外中心的氨基酸残基、辅因子等。酶分子的外形、大小以及寡聚酶的亚基组成。形、大小以及寡聚酶的亚基组成。三酶侧链基团的性质与反响性三酶侧链基团的性质与反响性1、对巯基的化学修饰：、对巯基的化学修饰：常用的修饰试剂有烷化剂、汞试剂和常用的修饰试剂有烷化剂、汞试剂和Ellman试剂等。试剂等。2、氨基的化学修饰：、氨基的化学修饰：常用的修饰试剂

22、有乙酸酐、常用的修饰试剂有乙酸酐、2，4，6-三三硝基苯磺酸、硝基苯磺酸、2，4-二硝基氟苯、烷基化二硝基氟苯、烷基化试剂、丹磺酰氯试剂、丹磺酰氯(DNS)和苯异硫氰酸酯和苯异硫氰酸酯 PITC)等。等。3、羧基的化学修饰：、羧基的化学修饰：水溶性羰二亚胺或氨化反响、硼氟化三水溶性羰二亚胺或氨化反响、硼氟化三甲锌盐反响、甲醇甲锌盐反响、甲醇-盐酸酯化反响等。盐酸酯化反响等。4、咪唑基的修饰反响：、咪唑基的修饰反响：焦碳酸二乙酯反响、碘代反响、碘化反焦碳酸二乙酯反响、碘代反响、碘化反响等。响等。5、吲哚基的化学修饰：、吲哚基的化学修饰：2-羟基羟基-5-硝基苄溴、光敏试剂、硝基苄溴、光敏试剂、4

23、-硝基苯硫氯等。硝基苯硫氯等。6、甲硫氨酸侧链基团的化学修饰：、甲硫氨酸侧链基团的化学修饰：H2O2、光敏试剂、碘代乙酰胺等、光敏试剂、碘代乙酰胺等7、二硫键的化学修饰：、二硫键的化学修饰：2-巯基乙醇、二硫苏糖醇、过甲酸等。巯基乙醇、二硫苏糖醇、过甲酸等。8、酚基的化学修饰：、酚基的化学修饰：N-乙酰咪唑、碘化反响、四硝基甲烷、偶氮化试乙酰咪唑、碘化反响、四硝基甲烷、偶氮化试剂、二异丙基氟磷酸。剂、二异丙基氟磷酸。9、胍基的化学修饰：、胍基的化学修饰：丁二酮、丁二酮、1，2-环己二酮、苯乙二醛等。环己二酮、苯乙二醛等。二、修饰反响的条件二、修饰反响的条件修饰反呼应尽量在酶稳定修饰反呼应尽量在

24、酶稳定条件下进展，并尽量不破坏酶条件下进展，并尽量不破坏酶活性必需基团，修饰率高，活活性必需基团，修饰率高，活力回收要高力回收要高一一pHpH与离子强度：与离子强度：pHpH决议了酶分子中反响基决议了酶分子中反响基团的解离形状，酶的解离形状团的解离形状，酶的解离形状不同，其反响性能也不同；另不同，其反响性能也不同；另一方面，有些修饰试剂在不同一方面，有些修饰试剂在不同pHpH下，与同一种基团反响可以下，与同一种基团反响可以构成不同的产物。离子强度对构成不同的产物。离子强度对修饰反响也有重要影响。修饰反响也有重要影响。二修饰反响的温度与时间二修饰反响的温度与时间严厉控制反响温度和时间可严厉控制反

25、响温度和时间可以减少或消除一些非专注性的修以减少或消除一些非专注性的修饰反响。饰反响。三反响体系中酶与修饰剂的比例酶与修饰试剂的比例可以控制酶分子的修饰程度。第三节第三节 修饰酶的性质修饰酶的性质 迄今，已有迄今，已有100多种蛋白质其中许多种蛋白质其中许多是酶被修饰后在很多领域中显出许多是酶被修饰后在很多领域中显出许多优良特性。多优良特性。修饰酶的性质改动主要表现为修饰酶的性质改动主要表现为稳定性提高稳定性提高体内半衰期延伸体内半衰期延伸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浸透性提高膜浸透性提高在体内的生物分布与代谢行在体内的生物分布与代谢行 为和药用酶的疗效得以改善为和药用酶

26、的疗效得以改善在有机溶剂中的溶解度在有机溶剂中的溶解度耐有机溶剂变性的才干提高等耐有机溶剂变性的才干提高等 例：例：大肠杆菌大肠杆菌L-天冬酰胺酶作为治疗天冬酰胺酶作为治疗淋巴性白血病、恶性淋巴肿瘤的酶制淋巴性白血病、恶性淋巴肿瘤的酶制剂已在国外运用于临床，并且是治疗剂已在国外运用于临床，并且是治疗急性淋巴性白血病治疗指数最高的药急性淋巴性白血病治疗指数最高的药物。物。缺陷：缺陷： 由于它来源于微生物，对人而由于它来源于微生物，对人而言是一种外源性蛋白，有较强的免言是一种外源性蛋白，有较强的免疫原性，临床上常见进展性免疫反疫原性，临床上常见进展性免疫反响和全身性过敏反响，而限制了其响和全身性过

27、敏反响，而限制了其临床运用。临床运用。改良方法改良方法利用聚乙二醇修饰后的天冬利用聚乙二醇修饰后的天冬酰胺酶不仅可降低或消除酶的抗酰胺酶不仅可降低或消除酶的抗原性，而且可以提高酶的抗蛋白原性，而且可以提高酶的抗蛋白水解的才干，延伸酶在体内半衰水解的才干，延伸酶在体内半衰期，提高药效。期，提高药效。结果结果 美国美国FDA正式同意的用于治疗急性淋正式同意的用于治疗急性淋巴细胞白血病的培门冬酶巴细胞白血病的培门冬酶Pegaspargase,商品名为商品名为Oncaspar即为即为L-天冬酰胺酶的天冬酰胺酶的聚乙二醇螯合物，该产品已于聚乙二醇螯合物，该产品已于1994年首先年首先在美国上市。在美国上

28、市。 热稳定性热稳定性普通来说，经过化学修饰的普通来说，经过化学修饰的酶，热稳定性有较大的提高。酶，热稳定性有较大的提高。主要是由于修饰试剂的多个主要是由于修饰试剂的多个功能基团与酶分子的多个功能基功能基团与酶分子的多个功能基团相互交联添加了酶分子构象的团相互交联添加了酶分子构象的稳定性。稳定性。天然酶和修饰酶的热稳定性比较天然酶和修饰酶的热稳定性比较 酶酶 修饰剂修饰剂 修饰酶修饰酶 天然酶天然酶 处置条件处置条件(/(/时间时间) ) 残留酶活残留酶活(%)(%)腺苷脱氢酶腺苷脱氢酶 胰蛋白酶胰蛋白酶 过氧化氢酶过氧化氢酶 溶菌酶溶菌酶 尿激酶尿激酶糜蛋白酶糜蛋白酶 右旋糖苷右旋糖苷 右旋

29、糖苷右旋糖苷 右旋糖苷右旋糖苷 右旋糖苷右旋糖苷 人血洁白蛋白人血洁白蛋白 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 95 50 50体内半衰期体内半衰期经过化学修饰后很多酶的抗经过化学修饰后很多酶的抗蛋白水解酶、抗抑制剂和抗失活蛋白水解酶、抗抑制剂和抗失活因子的才干以及对热稳定性都有因子的

30、才干以及对热稳定性都有添加和提高，也就相应提高了酶添加和提高，也就相应提高了酶在生物体内的半衰期，这一点对在生物体内的半衰期，这一点对提高药用酶的疗效至关重要。提高药用酶的疗效至关重要。 天然酶与修饰酶在生物体内半衰期的比较天然酶与修饰酶在生物体内半衰期的比较酶酶修饰剂修饰剂半衰期或酶活残留率半衰期或酶活残留率(%)/时间时间天然酶天然酶修饰酶修饰酶羧肽酶羧肽酶C精氨酸酶精氨酸酶 -淀粉酶淀粉酶谷氨酰胺酶谷氨酰胺酶-天门天门冬酰胺酶冬酰胺酶L-天门冬酰胺酶天门冬酰胺酶尿酸酶尿酸酶 -葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶超氧化岐化酶超氧化岐化酶尿激酶尿激酶氨基己糖苷酶氨基己糖苷酶A精氨酸酶精氨酸酶酰苷脱氨酶酰苷

31、脱氨酶L-天门冬酰胺酶天门冬酰胺酶过氧化氢酶过氧化氢酶右旋糖酐右旋糖酐右旋糖酐右旋糖酐右旋糖酐右旋糖酐糖肽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修饰酶的抗原性修饰酶的抗原性由于酶分子构造上除了有蛋白水由于酶分子构造上除了有蛋白水解酶的作用位点蛋白

32、水解酶解酶的作用位点蛋白水解酶“切点切点外，还有一些可以组成抗原决议外，还有一些可以组成抗原决议簇的氨基酸残基，当酶作为异源蛋白簇的氨基酸残基，当酶作为异源蛋白进入机体后就会诱发产生抗体，产生进入机体后就会诱发产生抗体，产生抗体与抗原之间的反响，这一反响不抗体与抗原之间的反响，这一反响不但能使酶失活，而且还会对机体呵斥但能使酶失活，而且还会对机体呵斥严重的损伤，甚至会危急生命。严重的损伤，甚至会危急生命。处理的方法处理的方法有抗原性的天然酶可以经过有抗原性的天然酶可以经过化学修饰使酶分子中的一些组成化学修饰使酶分子中的一些组成抗原决议簇的基团与修饰剂之间抗原决议簇的基团与修饰剂之间经过共价键相

33、互结合，从而破坏经过共价键相互结合，从而破坏了酶分子中抗原决议簇的构造，了酶分子中抗原决议簇的构造，进而使天然酶的抗原性降低，甚进而使天然酶的抗原性降低，甚至完全消除。至完全消除。原理原理大分子的修饰剂还有能够起大分子的修饰剂还有能够起到到“遮盖天然酶上的抗原决议簇遮盖天然酶上的抗原决议簇以妨碍抗原与抗体之间的结合反以妨碍抗原与抗体之间的结合反响。响。经过化学修饰后修饰酶的抗原性变化经过化学修饰后修饰酶的抗原性变化酶酶修饰剂修饰剂修饰酶的抗原性变化修饰酶的抗原性变化胰蛋白酶胰蛋白酶过氧化氢酶过氧化氢酶精氨酸酶精氨酸酶酰苷脱氨酶酰苷脱氨酶尿酸酶尿酸酶谷氨酰胺酶谷氨酰胺酶- -天门冬酰胺酶天门冬酰

34、胺酶超氧化岐化酶超氧化岐化酶L-L-天门冬酰胺酶天门冬酰胺酶超氧化岐化酶超氧化岐化酶L-L-天门冬酰胺酶天门冬酰胺酶 - -葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶尿酸酶尿酸酶尿酸氧化酶尿酸氧化酶核糖核酸酶核糖核酸酶链激酶链激酶胰蛋白酶胰蛋白酶L-L-天门冬酰胺酶天门冬酰胺酶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

35、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，并不是一切值得指出的是，并不是一切的修饰剂都能在对酶进展修饰后的修饰剂都能在对酶进展修饰后就消除或降低天然酶的抗原性，就消除或降低天然酶的抗原性，有些修饰剂在降低和消除天然酶有些修饰剂在降低和消除天然酶的抗原性上并没有作用。的抗原性上并没有作用。 例如，包括右旋糖酐在内的例如，包括右旋糖酐在内的多糖类物质就不容易消除或降低多糖类物质就不容易消除或降低天然酶的抗原性。天然酶的抗原性。 目前比较公认的在消除或降目前比较公认的在消除或降低天然酶抗原性的修饰剂主要有低天然酶抗原性的修饰剂主要有PEGPEG和人血洁白蛋白。和人血洁白蛋白。 最适

36、最适pH部分酶经过化学修饰后，其部分酶经过化学修饰后，其催化的最适催化的最适pH会发生变化，修饰会发生变化，修饰酶的最适酶的最适pH与天然酶的最适与天然酶的最适pH相相比往往不同，且有些酶的最适比往往不同，且有些酶的最适pH会有一定的范围，更适宜于酶的会有一定的范围，更适宜于酶的运用，尤其是在生理或临床运用运用，尤其是在生理或临床运用上有较大的意义。上有较大的意义。 天然酶与修饰酶的最适天然酶与修饰酶的最适pH酶酶修饰酶修饰酶天然酶天然酶修饰剂修饰剂糜蛋白酶糜蛋白酶猪肝尿酸酶猪肝尿酸酶吲哚吲哚-3 -链烷羟化酶链烷羟化酶猪肝尿酸酶猪肝尿酸酶产朊假丝酵母尿酸酶产朊假丝酵母尿酸酶白蛋白白蛋白PEGPEG聚丙烯酸聚丙烯酸肝肝 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酶的最适来源于猪肝的天然尿酸酶的最适pH值为值为10.5，在，在pH 为为7.4的生理环境中酶活的生理环境中酶活损失达损失达90%95%，不适宜直接运用；，不适宜直接运用；假设用白蛋白进展修饰后，修饰酶的假设用白蛋白进展修饰