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精氨酸脱亚胺酶能催化L-精氨酸转化为L-瓜氨酸。目前研究证实,精氨酸脱亚胺酶不但能抑制多种恶性肿瘤细胞的体外增殖,还能够抑制体内的恶性肿瘤增生,作为一种新型抗肿瘤物质已经受到越来越多研究者的重视。因此,对于精氨酸脱亚胺酶分离纯化方法的研究,就具有极大的意义。
本实验室筛选得到了产精氨酸脱亚胺酶的新菌株-粪肠球菌(Enterococcusfaecalis)NJ402,发现该菌株安全性好,易于发酵制备,有利于精氨酸脱亚胺酶的大规模生产和临床应用。从自溶的菌体中提取得到精氨酸脱亚胺酶,对该酶进行了传统和新兴的纯化方法研究,为该酶的实际应用提供了依据。
1.经硫酸铵分级沉淀、Q-Sepharose Fast Flow阴离子交换层析、SephadexG-75凝胶柱层析从NJ402自溶细胞超声破碎液中提纯得到精氨酸脱业胺酶(ADI),纯化倍数为34.5,活力回收率为31.4%,经SDS-PAGE以及Native-PAGE测定结果表明,ADI亚基分子量约为46 kD,该酶非变性情况下的分子量约为190kD左右,该酶为同四聚体结构。酶学性质研究结果表明:ADI催化最适温度和最适pH分别为50℃和6.5,在45℃以下和pH5~8之间有很好的稳定性。ADI是L-型脱亚胺酶,具有严格的光学选择性,适当浓度的Mn2+、Mg2+、Co2+对ADI催化活力的促进作用较大,高浓度的Zn2+和Co2+对酶有一定程度的抑制作用,L-瓜氨酸对酶无抑制作用而L-鸟氨酸却表现出较强的抑制作用。ADI在最佳催化条件下作用于L-精氨酸的米氏常数Km为3.2686mmol/L,最大反应速度Vm为2.44μmol/min。
2.利用反胶束体系萃取精氨酸脱亚胺酶(ADI),为精氨酸脱亚胺酶的分离纯化提供了一种方法。在反胶束体系中采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为表面活性剂,正辛烷和丁醇作为溶剂及助溶剂。考察了水相pH、振荡时间、离子强度、表面活性剂浓度及精氨酸脱亚胺酶质量浓度等因素对精氨酸脱亚胺酶分离纯化效果的影响。实验结果表明,当c(CTAB)=0.01 mol/L,pH=7,振荡时间15 min,体系中用于反萃取的c(NaCl)=0.75 mol/L,且起始粗酶质量浓度控制在30 g/L时,通过辛烷/丁醇/CTAB反胶束体系的萃取和反萃取,ADI酶液萃取率E达到85%,比活达到1.107 U/mg,是起始酶液的4.52倍。
3.利用聚乙二醇/硫酸铵双水相体系从自溶菌粗提酶液中分离纯化精氨酸脱亚氨酶(ADI),为精氨酸脱业氨酶的分离纯化提供了一种方法。在双水相体系中采用聚乙二醇(PEG)与(NH4)2SO4为组成成分,考察了聚乙二醇(PEG)平均相对分子质量、PEG质量分数、(NH4)25O4质量分数、pH及NaCl质量分数对精氨酸脱亚氨酶分离纯化效果的影响。最佳双水相体系萃取条件为:聚乙二醇(PEG)平均相对分子质量为1000,w(PEG1000)=15%,w[(NH4)2SO4]=20%,pH=6.5,室温下从自溶NJ402菌粗提酶液中分离纯化精氨酸脱亚氨酶,纯化倍数达到2.35倍,萃取率达91.1%。