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南美白对虾(Penaeus vannamei)是全世界三大养殖对虾中单位产量最高的虾种。N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶(N-Acetyl-β-D-glucosaminidase,简称NAGase,EC.3.2.1.52)在对虾的蜕壳发育和营养代谢中发挥着重要作用。因此探讨该酶的酶学特性、活力调控、催化作用机理将有利于对虾养殖业发展,并在填补国内外在这方面的研究空白。 以南美白对虾内脏为提酶材料,通过含30%乙醇缓冲液处理、硫酸铵分级分离、Sephadex G-100及DE-32柱层析纯化,获得电泳单一纯、比活力为1560 U/mg的N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶制剂。该酶的等电点为4.8,分子量为105kDa,含756个氨基酸残基,由两个同型亚基组成。该酶水解pNP-NAG的最适pH为5.2,最适温度45℃,温度在40℃以下,pH在4.0-10.0范围内稳定。Li+、Na+、K+对酶活力没有影响,Ca2+、Mg2+、Mn2+有激活作用,Co2+、Zn2+、Cd2+、Hg2+、Al3+、Fe3+有不同程度的抑制。 化学修饰研究结果表明:半胱氨酸的巯基、色氨酸的吲哚基、组氨酸的咪唑基、酸性氨基酸的侧链羧基和赖氨酸的ε-氨基是酶的活性功能基团。并采用邹承鲁的底物反应动力学方法推算出酶分子中仅有一个色氨酸残基是酶活性所必需的。以动力学方法测定酶活性功能基团的解离性质,测得酶活性中心解离常数pKe为4.80;解离热焓△Ho为1.65 kcal/mol,表明与酶活性有关的可解离基团是酸性氨基酸的侧链羧基。根据产物或产物类似物对酶的抑制机理及Cleland规则判断酶催化底物pNP-NAG水解反应属有序双双机理。 研究几种氨基酸、单糖、抗坏血酸、盐酸甜菜碱、柠檬酸、亚硒酸钠等效应物对酶活力调控。结果表明:低浓度的碱性氨基酸、亚硒酸钠对酶有激活作用;酸性氨基酸、糖、抗坏血酸、盐酸甜菜碱、柠檬酸对酶有抑制作用;其它氨基酸、磺胺对酶活不影响。谷氨酸、天冬氨酸、葡萄糖、半乳糖、果糖、柠檬酸对酶表现为竞争性抑制;蔗糖表现为非竞争性抑制;盐酸甜菜碱为混合型抑制。 采用邹氏方法研究盐酸胍、二氧六环、甲醛、苯酚、醋酸酐、过氧化氢、NBS、溴乙酸、盐酸甜菜碱、柠檬酸、NAG等对酶的抑制作用动力学,建立动力学模型,测定抑制剂与游离酶(E)和酶-底物络合物(ES)结合的微观速度常数,并加以比较,除了NAG外,其它都表明底物对酶的抑制作用有明显的保护作用。 以荧光发射光谱研究酶经不同浓度盐酸胍变性后的分子构象变化。南美白对虾NAGase在不同浓度胍变性后,339.8 nm荧光发射峰逐渐红移至360 nm,说明酶分子充分伸展,变性完全。比较酶经胍变性后的活力与构象变化的关系,表明酶在胍溶液中的失活先于其去折叠的过程,这种活力丧失快于酶分子整体构象变化的现象表明酶活性中心处于对变性剂较为敏感的区域。