角蛋白酶研究进展

角蛋白酶（keratinase）是分解角蛋白的一类蛋白酶,应用广泛,如分解含角蛋白的毛发、羽毛、角蹄、鳞等等,而角蛋白的化学结构稳定,不溶于水,一般的蛋白酶对它们降解不起什么作用。只有角蛋白酶对角蛋白有分解活性,所以称这种酶为角蛋白酶。     

链霉菌降解角蛋白的生化机制研究*

对弗氏链霉菌S-221变种降解角蛋白的生化机制进行了初步研究。该菌在角蛋白底物作用下诱导产生角蛋白酶。它是一种复合蛋白酶,含有二硫键还原酶和多肽水解酶等多种酶活性组分。硫酸钠、亚硫酸钠和巯基乙醇对角蛋白酶具有强烈的激活作用,其主要表现作用于角蛋白酶中的二硫键还原酶。亚硫酸钠在0·01mol/L浓度下不仅作用于二硫键还原酶,而且还作用于多肽水解酶。硫代硫酸钠对二硫键还原酶有强烈的抑制作用。角蛋白酶降解羽毛角蛋白首先是角蛋白酶中的二硫键还原酶使角蛋白中二硫键裂解产生变性角蛋白,然后变性角蛋白在多肽水解酶的共同     

角蛋白单体获得及诱导S.maltophilia DHHJ产角蛋白酶研究

可降解羽毛微生物能以羽毛粉为唯一营养源生长,而羽毛粉是一种大颗粒的不溶性底物,不能直接进入细胞内作为营养源同时作为一级信使来诱导酶基因表达.本文通过化学还原法水解羽毛得到可溶性羽毛角蛋白溶液,利用电泳和质谱验证其分子量约10 kD,为角蛋白单体.分别以该可溶性羽毛角蛋白及角蛋白单体酶解片段为诱导源,在无诱导源、羽毛粉为对照的情况下,测定72 h内嗜麦芽窄食单胞菌(S.maltophilia)DHHJ产生的角蛋白酶的酶活.在无诱导源时,角蛋白酶基因表现本底表达(0.5 U/mL);培养基中添加羽毛粉及角蛋白单体时,角蛋白酶表达量高,分别可达15 U/mL和20 U/mL.并且角蛋白单体酶解片段诱导酶表达较低(2.3 U/mL).该结果初步表明,水溶性角蛋白单体作为信号源与细菌细胞接触或进入细胞内,控制角蛋白酶基因表达.该结果为细菌降解角蛋白分子机制研究奠定基础.     

链霉菌降解角蛋白的生化机制研究

对弗氏链霉菌S-221变种降解角蛋白的生化机制进行了初步研究。该菌在角蛋白底物作用下诱导产生角蛋白酶。它是一种复合蛋白酶,含有二硫键还原酶和多肽水解酶等多种酶活性组分。硫酸钠、亚硫酸钠和巯基乙醇对角蛋白酶具有强烈的激活作用,其主要表现作用于角蛋白酶中的二硫键还原酶。亚硫酸钠在0．01mol／L浓度下不仅作用于二硫键还原酶,而且还作用于多肽水解酶。硫代硫酸钠对二硫键还原酶有强烈的抑制作用。角蛋白酶降解羽毛角蛋白首先是角蛋白酶中的二硫键还原酶使角蛋白中二硫键裂解产生变性角蛋白,然后变性角蛋白在多肽水解酶的共同作用下逐步水解成多肽、寡肽和游离氨基酸,使角蛋白彻底降解。在角蛋白降解过程中,角蛋白中的硫也随之转化成巯基化合物,H2S和硫酸盐3种含硫化合物存在于降解产物中。     

角蛋白酶的结构、功能及应用

角蛋白是广泛存在于羽毛及毛发中的难溶性蛋白质。角蛋白酶可以催化角蛋白的降解，在畜牧、皮革加工、医疗等领域中具有较大的应用价值与潜力。近年来，研究人员对角蛋白酶的来源、分类、结构、功能优化等方面进行了大量的研究，并取得了很多成果，为角蛋白酶的商业化应用提供了很好的基础。本文综述了角蛋白酶结构、功能、应用等方面的研究进展，并提出了今后的研究方向。     

角蛋白酶kerC基因的克隆及序列分析

为克隆分析角蛋白酶ker C基因,本研究以羽毛为底物从11株实验室保存的芽孢杆菌中筛选角蛋白酶产生菌。得到了一株具有高效降解羽毛能力的枯草芽孢杆菌BS10,该菌株3 d即可降解一根完整的羽毛,以羽毛粉、天青角蛋白为底物测定其酶活力,分别达(1.88±0.10)U/mL、(1.79±0.49)U/mL。以同源克隆的方法克隆ker C基因,获得了一条全长1 149 bp的kerC基因(Gen Bank登录号:KX108888),编码383个氨基酸。利用BLAST、ProtParm、SOPMA和MEGA等生物信息学工具对其理化性质、二级结构及系统进化树等进行分析,发现其与NCBI中的角蛋白酶基因相似性达到85%;相对分子质量为39.095 kD,等电点为9.23;该基因蛋白为亲水性蛋白;系统进化树分析结果与菌株信息相吻合。羽毛降解菌的获得可促进废弃羽毛资源化利用;角蛋白酶基因的获得及其分子特征的分析,为进一步通过基因工程手段提高角蛋白酶活性提供了一定的理论依据。     

角蛋白酶的研究与应用前景

角蛋白酶(keratinase) 是一种可以特异性降解角蛋白的酶类,其来源广泛,多种微生物在羽毛降解过程中均可产生角蛋白酶。不同菌种来源的角蛋白酶,其结构、理化性质、活性和底物也不同。其在饲料行业、制革工业和环境废弃物处理等多个方面具有广泛的应用前景,能够产生巨大的社会效益和经济效益。本文系统总结了角蛋白酶的来源、分类、理化性质、作用机理及其在基因工程研究等方面的一些最新进展,简要介绍了其应用研究现状,并展望了角蛋白酶的应用前景。     

角蛋白酶研究进展

角蛋白化学结构稳定,不易被一般的蛋白酶降解;但作为角蛋白酶的专一性底物,角蛋白可被角蛋白酶降解.本就角蛋白酶的生产菌、降解角蛋白的生化机制、角蛋白酶的生化及分子生物学特性等方面的最新研究进展作一综述.     

Stenotrophomonas maltophilia产角蛋白酶对羊毛的作用机理探讨

采用Stenotrophomonas maltophilia产角蛋白酶降解羊毛角朊蛋白,通过测定反应前后残液中巯基和肽键的变化探讨角蛋白酶作用机理。结果表明,角蛋白酶主要作用是断裂角蛋白中的二硫键,也能降解大分子蛋白质,但作用效果不强。羊毛胱氨酸分析结果进一步证明角蛋白酶能断裂羊毛鳞片层中胱氨酸二硫键。SEM结果显示单独使用角蛋白酶对羊毛鳞片去除效果不佳,但角蛋白酶和蛋白酶二浴法工艺能有效降解、剥离羊毛鳞片。     

高温放线菌YT06降解羽毛的研究

前期研究筛选获得1株能在60℃、48 h内降解完整羽毛的菌株YT06,通过形态学和16S r DNA分析,该菌株属于高温放线菌属(Thermoactinomyces sp.)。利用单因素和正交试验优化YT06的产高温角蛋白酶条件,结果发现:最适培养条件为蔗糖15 g/L、Na NO38 g/L、羽毛5 g/L,初始p H 9,培养温度60℃,转速180 r/min,摇床培养48 h后,角蛋白酶酶活为43.5 U/m L。当羽毛添加量为10 g/L时,降解产物中游离氨基酸含量高达3.328 mg/m L,其中,近50%的游离氨基酸为甘氨酸、缬氨酸和天冬氨酸。应用扫描电镜观察YT06对羽毛的降解过程,发现菌丝能穿透羽毛表面沿纵向生长,破坏羽毛角蛋白紧密的表面结构。红外光谱显示羽毛角蛋白的C—S键在降解之后消失,该结果能对高温放线菌降解羽毛角蛋白机制的研究提供依据。     

羽毛降解菌的分离鉴定及角蛋白酶基因克隆

为了从废弃羽毛堆积土壤中分离筛选具有高效降解羽毛角蛋白的细菌,采用形态学观察、生化测定和16S rDNA序列分析鉴定菌株,测定蛋白水解研究酶活性及酶特性,鉴定该菌为假单胞菌属的嗜麦芽窄食单胞菌,降解羽毛的最适发酵培养温度为30℃,最适pH 7.0,最适接种量1%,最适发酵时间48 h,羽毛含量在0.25~0.5 g/50m L时产酶酶活性最高且较稳定,适合降解羽毛和头发。嗜麦芽窄食单胞菌角蛋白酶的作用温度和pH宽泛、稳定性好,具有良好的开发价值和应用前景。     

提高微生物角蛋白酶产量和催化性能的研究进展

角蛋白酶是一类能水解难溶性角蛋白废物的广谱蛋白酶,在饲料、肥料、医疗、制革和洗涤剂等领域具有良好应用前景。但目前已报道的天然角蛋白酶存在产量低、活性低和稳定性差的问题,限制了角蛋白酶的应用。提高角蛋白酶产量和催化性能的策略主要包括寻找新的角蛋白酶资源、改造天然宿主、异源表达、优化发酵条件和通过随机突变与（半）理性设计修饰角蛋白酶。利用上述一种或多种策略,有望提高角蛋白酶产量和催化性能,缩短生产时间,降低生产成本,促进角蛋白酶在各领域的应用。     

微生物角蛋白酶的特性及其应用研究进展

角蛋白作为家禽加工和农业废弃物的主要成分,因其结构中富含能抵抗普通蛋白酶和化学催化剂降解的稳定交联二硫键而难以被利用,因此每年都在环境中大量积累,造成了严重的环境污染。微生物角蛋白酶可将角蛋白废弃物转化为可再次利用的产物,带来了经济的可行性及环境的可持续发展。本文主要综述了角蛋白酶的生物化学特性、角蛋白酶的基本结构及其表达特性,总结了其应用价值及角蛋白降解机制,最后展望了微生物角蛋白酶的进一步研究方向。     

微生物角蛋白酶的分子生物学研究进展

角蛋白酶具有分解角蛋白的活性,在饲料,食品加工,环境废物处理等方面,具有广泛的应用前景。本文综述了微生物角蛋白酶的来源,角蛋白酶的理化性质,作用机理,基因分离和表达等分子生物学和基因工程研究进展,并对其应用前景进行了展望,对其今后的发展趋势进行了讨论。     

一株羽毛降解菌产酶特性的初步研究

通过富集培养从土壤中分离到一株能降解羽毛角蛋白的芽孢八叠球菌（编号为GIMN1.015）。以天然羽毛为底物,初步研究了温度、起始pH、辅助碳源以及羽毛底物含量对该菌株的蛋白酶水解活性的影响。结果表明,在羽毛发酵培养基中,菌株GIMN1.015在初始pH 11.0、温度30℃时,蛋白酶活力最强;与培养基中只含有羽毛的发酵过程相比,添加葡萄糖有利于提高蛋白酶的活性;底物浓度为1.5%时蛋白酶活性最高。本试验结果为进一步利用角蛋白降解微生物实现羽毛角蛋白的资源化利用奠定了基础。     

产碱性蛋白酶芽孢杆菌的鉴定

通过测量比较在碱性蛋白平板上产生的蛋白水解圈直径,从土壤中筛选到一株高产蛋白酶菌株Bacillus sp.HFBL0079,根据生理生化特性、16S rDNA序列,鉴定为B.amyloliquefaciens。其最适培养温度为35°C-37°C,最适生长pH 8.0,在特定培养条件下16 h达到稳定期,菌体生长和蛋白酶合成同步进行。以大豆分离蛋白为氮源时发酵液具有最高酶活。发酵液在pH 10时具有最高酶活,表明为碱性蛋白酶。该菌株产生的碱性蛋白酶可水解多种天然蛋白质,对胶原蛋白水解度高于其他蛋白质,对羽毛角蛋白也有一定水解能力,提示该酶具有一定新颖性。     

Bacillus coagulans X3角蛋白酶的酶学性质及其应用研究

为了提高凝结芽孢杆菌(Bacillus coagulans)X3角蛋白酶的水解效率,对其粗酶液的酶学性质及降解羽毛角蛋白的效果进行了研究。结果表明,粗酶液的最适反应温度为60℃,最适pH为7.0～8.0,在70～80℃时具有较好的热稳定性。金属离子中Ca²⁺、Mn²⁺对角蛋白酶活性起促进作用,Cu²⁺、Ni²⁺强烈抑制角蛋白酶活性,而Na⁺、Mg²⁺、Fe³⁺对酶活性无显著影响。化学试剂苯甲基磺酰氟(PMSF)、乙二胺四乙酸(EDTA)对酶活性有较强的抑制作用,β-巯基乙醇和二硫基苏糖醇(DTT)可显著提高酶活性,十二烷基磺酸钠(SDS)和二甲基亚砜(DMSO)对酶活性没有显著影响。优化条件下降解羽毛,产物中游离氨基酸的总量高达4.322 6 mg/mL,主要种类为缬氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、谷氨酸。研究结果为菌株X3酶解角蛋白废弃物提供了技术支撑。     

细菌蛋白酶的致病作用

细菌通过分泌胞外蛋白酶来分解宿主蛋白质,并激活血管舒张素－派肽级联系统,为其生长,繁殖提供所需要的营养物质,同时,细菌蛋白酶能破坏补体和（或）免疫球蛋白,从而使细菌逃避宿主的防御机制,保证其级在宿主体内生存,由此可见,蛋白酶在细菌感染过程中起重要作用。因此,人工合成不影响宿主蛋白酶的活性,而能特异地抑制某些特定细菌蛋白酶的蛋白酶抑制剂,可能是一种有用的抗菌物质,用以治疗细菌感染。     

角蛋白降解菌的筛选及其UV诱变选育

从长年堆积废羽毛的土壤,屠鸡场下水道、池塘底污泥中分离出一株角蛋白降解菌C-1,摇瓶发酵测得其角蛋白酶活达35.6U,经形态观察和生理生化鉴定该菌株属于芽孢杆菌属.对菌株进行Uv诱变,在照射时间为100 s下得到一株产角蛋白酶活较高突变株C-1-4,其酶活比原始出发菌株提高了122%,且遗传性状稳定.     

一株高效羽毛降解菌株的分离与鉴定

采用以羽毛粉为唯一碳源和氮源的培养基,从自然界中分离到一株能够高效降解羽毛角蛋白的细菌,经形态学观察,生理生化实验和16SrRNA基因鉴定,初步确定该菌株为短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus),且命名为短小芽孢杆菌WHK4。发酵48 h时,羽毛粉降解率达到85.76%。本研究为微生物降解羽毛角蛋白提供了优良的菌株,在蛋白饲料生产中具有潜在的广泛的应用前景。