氨肽酶

分类

氨肽酶种类繁多，将氨肽酶按照不同特性进行分类对人们认识和了解氨肽酶有着很大的帮助。关于氨肽酶的分类方式有许多种，如按底物特异性、按在细胞中所处的位置、按催化特性、按最适pH等进行分类，下面介绍主要的三种分类方式：

(1)根据氨肽酶底物特异性的不同将氨肽酶分为两大类：一类是具有严格的底物特异性的氨肽酶，它们只能特异性的水解某一种或一类氨基酸，例如，脯氨酸氨肽酶PepX只能特异性水解N末端第二个氨基酸为Pro的肽段，而氨肽酶A只能特异性的水解N末端第一个氨基酸是酸性氨基酸（天冬氨酸或者谷氨酸）的肽段；另一类氨肽酶具有较广泛的底物谱，能水解大部分氨基酸，这一类氨肽酶一般会按照它们的最适反应底物进行命名，例如，亮氨酸氨肽酶对于N末端是亮氨酸的底物水解能力最高，同时它还能水解其它脂肪族疏水性氨基酸和碱性氨基酸，而赖氨酸氨肽酶除了能有效地水解N末端为赖氨酸和精氨酸的肽段外还能水解其它一些脂肪族疏水性氨基酸。

(2)根据氨肽酶催化方式的不同可将氨肽酶分为三类：金属（metallo）、半胱氨酸（cysteine）、丝氨酸（serine）氨肽酶。大部分报道的氨肽酶都是金属氨肽酶，约占总数的70%左右。常见的金属离子有Zn2+、Co2+、Mn2+等，一般金属氨肽酶的活性中心含有1-2个金属离子，在催化过程或者稳定蛋白质结构方面起着重要的作用。与金属氨肽酶相反，半胱氨酸和丝氨酸氨肽酶催化过程中不需要金属离子的辅助，其活性中心分别含有关键基团Cys和Ser，催化肽链断裂时起亲核攻击的作用，这两类氨肽酶较为少见，各自所占比例不到20%。

(3)根据氨肽酶最适反应pH的不同可将氨肽酶分为三类：酸性（Acidic）、中性（Neutral）和碱性（Alkaline）氨肽酶。一般我们把最适pH为2.0-6.0的叫作酸性氨肽酶，pH为6-8的称为中性氨肽酶，pH为8.5以上的称为碱性氨肽酶。细菌来源的氨肽酶绝大部分属于碱性氨肽酶。氨肽酶的最适反应pH一般为6-9，只有少数氨肽酶不在该范围内。

(4)根据氨肽酶在细胞中的定位不同，有些氨肽酶存在于细胞质中，有些氨肽酶存在于某些革兰氏阳性菌的细胞壁上，还有小部分的氨肽酶可以与膜结合。

氨肽酶根据不同的标准有不同的分类，且这些分类相互交错，相互联系，使得酶的分类更加的系统和完善。

来源

氨肽酶作为一种蛋白酶，广泛存在于不同物种的生物体中，包括哺乳动物、植物、微生物等。在动物体内，日本学者Akihiro okitani首次从兔子的骨骼肌中分离出一种具有氨肽酶活性的蛋白水解酶，并命名为“BANA hydrolase H”。在此之前，我国学者梅传生等首次报道了一种植物来源的氨肽酶，并对该酶在水稻叶片衰老过程中的变化进行了研究。随着人们对氨肽酶研究的深入，越来越多的动植物来源的氨肽酶陆续被报道。

由于动植物体内成分复杂、氨肽酶含量较低，导致提取成本较高。随着酶制剂行业的快速发展，为满足市场需求，利用微生物发酵法生产酶已成为当今的主流趋势和研究热点。1935年，Johnson等在对寄生曲霉所产的酶进行分析时首次在微生物中发现了氨肽酶。报道的产氨肽酶的微生物种类繁多，主要分为两大类：一类是真核微生物，包括毛霉属、青霉属、曲霉属、酵母科等；另一类是原核微生物，包括假单胞菌属、乳酸杆菌属、芽孢杆菌属、放线菌等。

应用

用于脱除蛋白水解液的苦味

当蛋白质大分子酶解时，肽链中含有的疏水性氨基酸暴露出来，接触味蕾，产生苦味。因此，用蛋白酶水解后的蛋白质水解液通常都呈现苦味。研究发现，疏水性氨基酸对苦味的形成是必须的，且这些疏水性氨基酸一般都位于肽链末端；如在肽链中残留一定量的脯氨酸其苦味明显增强。蛋白酶解液的脱苦方法的研究以前主要采用物理、化学方法，即分离提取苦味肽，或添加风味物质掩盖苦味。有研究报道，利用氨肽酶进一步水解蛋白质的酶解液，可以脱除其苦味，1969年Y.Sato等用11种蛋白酶处理酪蛋白水解液，发现亮氨酰氨肽酶可以脱去蛋白质酶解液的苦味，研究还发现各种乳酸菌的粗酶提取物均能够除去或降低酶解液的苦味。此外，需要特别说明的是，脯氨肽酶在脱苦上有特别重要的作用，因为肽链末端脯氨酸残基除去后，其三维结构会发生显著改变，对酶解的敏感性增强，这种氨肽酶主要存在于乳酸菌中。

蛋白质的深度水解

与蛋白酶复合使用，可以大幅度提高蛋白质的水解度。在酱油酿造、干酪生产及其它蛋白水解产品的制备过程中，可以提高蛋白质的利用率，节省成本。如崔春、赵谋明等利用风味蛋白酶（蛋白酶和氨肽酶的复合体）深度酶解蓝园鱼参蛋白，酶解6h后蛋白质的利用率即达到83.3%，21h时水解度达到59.7%。

生物活性多肽的制备

生物活性多肽大部分是细胞生长因子，它们在体内含量极低，但生物活性极高，对多种细胞生理功能和代谢活动发挥着生物调节作用。具有保健和美容的功能。通过控制蛋白质的酶解来得到特定的活性肽是制备活性多肽的一种安全且高效的途径。刘通讯等先用蛋白酶对大豆分离蛋白进行水解，然后再用氨肽酶进行水解，研究发现，产品中的多肽含量相对单一用蛋白酶水解约能提高12%左右。

在医学上的特殊用途

脯氨肽酶能有效清除神经毒性化学毒剂及有机磷农药，既可用作医学上的解毒剂，也可以用作环境消毒剂。亮氨酰氨肽酶等还可用作蛋白质序列测定的分子工具。

生产

氨肽酶在自然界中分布较广泛，不同来源的氨肽酶在表达量和底物特异性上存在着较大的差别。有关动物组织和植物来源的氨肽酶的报道已屡见不鲜，但从动植物中提取氨肽酶步骤较复杂、成本较高。

虽然产氨肽酶的微生物种类较多，但大多数菌种由于产酶能力低或者存在安全隐患等原因并不适合大规模生产氨肽酶。报道的能用于氨肽酶工业生产的野生菌种主要有曲霉菌、芽孢杆菌和乳酸菌。2003年Basten等从Aspergillusniger中分离提纯了一种新型苯丙氨酸氨肽酶，它能有效水解氨基末端为芳基侧链的氨基酸残基，其中以水解苯丙氨酸残基能力最强。2004年Murai等从温泉土壤中筛选到了一株能产脯氨酸氨肽酶的Aneurinibacillusthermoaerophilus，该菌所产的氨肽酶与其它内切蛋白酶协同作用能有效降解富含脯氨酸的胶原蛋白质，在蛋白质加工和水解产物脱苦方面中有一定的应用潜力。虽然国际已有氨肽酶产品出售，但有关微生物发酵产氨肽酶的产量的报道却比较少。台湾学者LinSJ等人进行的Aspergillus oryzae LL1大罐发酵的研究结果显示，在5L、20L、250L、2000L发酵罐中发酵产氨肽酶的水平分别能达到0.22、0.16、0.19、0.12LAP·mL-1。有关商品酶的资料显示，诺维信和天野公司生产的商品氨肽酶活性分别为1200LAP·g-1和500LAP·g-1。江南大学谷海先、赵光鳌等通过N+注入诱变选育氨肽酶高产A.oryzae，并对发酵条件进行了初步优化，使产酶水平提高了77.5%。Junichiro等将来源于地衣芽孢杆菌的氨肽酶在枯草芽孢杆菌表达体系中实现了分泌表达，其产量达到9U·mL-1。

参考资料