枯草桿菌蛋白酶

枯草桿菌蛋白酶催化水解蛋白質為氨基酸 ,在有機溶劑中也能催化多肽的合成。這些鹼性蛋白酶具有重要的應用價值 ,被廣泛應用於洗滌劑、製革及絲綢工業。產生這類酶的菌有地衣芽孢桿菌、解澱粉芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、緩慢芽孢桿菌、嗜鹼芽孢桿菌和南極嗜冷芽孢桿菌等。它們產生的酶分別被稱為枯草桿菌蛋白Carlsberg、BPN’、E、BL 、YaB 等。對於枯草桿菌蛋白酶結構與功能的研究已有較長的歷史 ,其蛋白結構、生化特性、催化機理等均有了較清晰的了解。這些酶的三維結構及編碼基因都基本研究清楚。大部分枯草桿菌蛋白酶是由 270多個氨基酸殘基組成。枯草桿菌蛋白酶BPN’與E 的區別是43 個氨基酸殘基發生替換,Carlsberg 與E 在序列上的區別是89 個氨基酸殘基替換再加上第 56位殘基缺失 ,BL與 BPN’的區別是在275 個氨基酸殘基上有103 個殘基替換再加上4 個殘基(160～163)缺失。南極嗜冷芽孢桿菌分泌的鹼性蛋白酶酶原由 419個氨基酸殘基組成 ,成熟的酶蛋白由 309個氨基酸殘基組成 ,與嗜溫枯草桿菌蛋白酶有52 %的氨基酸序列相同。由於枯草桿菌蛋白酶的高解析度的結構已經清楚 ,而且有合適的克隆、表達系統以及準確的定量分析酶的催化活性的方法 ,因此它是進行蛋白質工程研究的合適的對象。迄今為止對枯草桿菌蛋白酶所做的定位誘變已有 400多個 ,在理論和應用上都取得了相當的進展和成功。另外 ,利用體外誘變和體外重組技術對該酶的改造也取得了一些很好的成績。人們對細菌進行基因工程改造 ,其目的就是為了使產物高表達或獲得性能改進的產物 ,這一目的在枯草桿菌蛋白酶中已經取得很多成功的例子。

10 年前，所謂洗滌用酶簡直就是枯草桿菌蛋白酶的同義詞 ,目前枯草桿菌蛋白酶仍然是最基本、最重要和使用最廣泛、最成熟的酶種。國外 60年代推出枯草桿菌蛋白酶 ,目前洗滌劑的 90 %為加酶洗滌劑。國內 1979年推出枯草桿菌蛋白酶 ,1990年國內枯草桿菌蛋白酶產量約 13000噸 ,加酶洗衣粉占洗滌劑總量約 10 %。因此 ,國際上許多研究單位或公司競相對枯草桿菌蛋白酶進行多方面的工程研究 ,其商業價值是不言而喻的。另一方面 ,枯草桿菌蛋白酶作為蛋白質工程的一個對象 ,對它的研究不僅僅改善了其性能 ,更為重要的是豐富了蛋白質工程的理論 ,為其它酶 ,尤其是其它工業酶(主要為水解酶類)的性能改造提供了範例和理論指導。