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赖氨酸氨肽酶(lysineaminopeptidase,LysAP)是一类对赖氨酸残基切割效率最高的氨肽酶。作为必需氨基酸,赖氨酸可以调节人体代谢平衡,提高钙的吸收以及在体内的积累,加速骨骼生长;促进生长发育、增加食欲和增强体质等作用。LysAP的切割特性决定了其酶解产物为游离氨基酸和小肽,而游离氨基酸和小肽对于食品风味的组成有重要意义。鱼体死亡后,体内的各种内切酶将肌肉蛋白降解为小肽,氨肽酶对肽链进行进一步降解,释放出游离氨基酸,导致肌肉嫩化,风味改善。另外,LysAP可以切除苦味肽氮端的疏水氨基酸残基从而脱除苦味,因而受到食品加工等行业的广泛关注。
本文以海水鱼牙鲆为研究对象,通过硫酸铵盐析、DEAE-Sephaccel阴离子交换层析、Phenyl-Sepharose疏水层析及DEAE-Sepharose阴离子交换层析等步骤从牙鲆肌肉中分离纯化得到目的蛋白酶,并对其性质进行了分析研究。实验结果表明:
1)从300g牙鲆肌肉中分离纯化得到1.2mg目的蛋白酶,纯化倍数为2249.7,得率为19.7%。肽质量指纹图谱结果表明,该酶属于氨肽酶。底物特异性实验表明,该酶对赖氨酸残基的荧光合成底物的分解效率最高,所以命名为赖氨酸氨肽酶(LysAP)。
2)SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)结果显示,纯化得到的牙鲆LysAP为单体结构,分子量为100kDa左右。通过双向电泳(2D-PAGE)检测纯化的LysAP,得到单一的点,该酶的等电点为5.7。
3)牙鲆LysAP的最适反应温度为45℃,热稳定性较差。通过热失活动力学方法测定该酶表观热失活速度常数可知,在一定温度范围内随着温度的升高,酶促反应速度提高,同时酶失活所需要的时间也变短。牙鲆LysAP最适反应pH为7.5,在中性或弱碱性范围内酶活力较高,同时酶也较稳定。
4)牙鲆LysAP对赖氨酸残基分解效率最高。该酶对疏水氨基酸残基的切割效率较高。这一特性对于该酶在食品工业中的应用具有重要的意义。另外,该酶不具有内肽酶活性。
5)利用双倒数作图法,计算求得分别以Lys-MCA、Leu-MCA、Arg-MCA等为底物时牙鲆LysAP动力学参数,牙鲆LysAP对这三种底物的kcat/Km分别为7.2、6.8、4.6(μM-1·S-1)。根据Arrhenius公式计算得到该酶的活化能(Ea)为72.5kJ/mol。
6)EDTA、EGTA和1,10-phenanthroline三种金属螯合剂均能有效地抑制牙鲆LysAP的活性,说明该酶属于金属蛋白酶。特异性针对氨肽酶的抑制剂Bestatin能够很强地抑制其活性,表明该酶属于氨肽酶。
7)不同的二价金属离子对LysAP的作用不同。Zn2+、Mn2+均可将LysAP经EDTA透析丧失的酶活性几乎完全恢复。表明该酶属于结合Zn2+和(或)Mn2+的金属蛋白酶。
8)利用抗真鲷亮氨酸氨肽酶(LeuAP)多克隆抗体的免疫交叉反应表明,牙鲆LysAP与真鲷亮氨酸氨肽酶具有很高的同源性,并且该酶在牙鲆体内广泛存在,其中,LysAP在牙鲆肌肉、心脏、肝脏和肾脏中分布较多。