脂肪酶A的研究进展.pdf

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201611044
肪晦A的研究进展
何勇锦',周有彩,季潇炜',邱昌扬',王明兹',郭诤,陈必链
1(福建师范大学生命科学学院,福建福州,350108)2(奥胡斯大学工程系,丹麦奥胡斯,800
摘要来自南极假丝酵母( Candida antarctica)产的廃防晦A(CALA)作为ー种生物催化剂,已广泛应用食
品、医药、化妆品等领城,具有熟稳定性、对映体选择性强、反式脂肪酸的选择性等特性。文中就该海的分子结
构、克隆表达、催化特性及其特性应用进行综述,旨在能发爽该醇的新用途和新特性
关键词脂脑酶A(CALA);活性中心;克隆表达;催化特性
当前,脂肪酶在食品、医药、化妆品、饲料等领域,酸(C:1w9和C:1r-1)。近年来,研究者不断地
具有极其重要的应用。在有机溶剂条件下,脂肪酶能发掘脂肪酶A的新特性和新用途,为该酶在食品、医
表现出以下几种常见反应类型:醇解反应、甘油解反药、饲料等领域的可持续应用提供有利的理论和实践
应、喃化反应(包括醇类、糖或氨基酸与脂肪酸的反基础。因此,本文结合作者对脂肪酶A在油脂方面
应)、酯交换反应等。脂肪酶广泛存在于动物、植物、的应用研究,对脂肪酶A的结构及其反应特性进行
微藻、细菌、真菌和基因工程菌等。目前,微生物产的综述。
脂肪酶主要以游离酶或固定化酶的形式流通于市场
并广泛应用于各领域。如,南极假丝酵母( Candida
脂肪酶A的结构
antarctica)能产2种脂肪酶,即脂肪酶A(CALA)和1.1活性中心
脂肪酶B(CALB,其固定化的商用名称为 Novozym
脂肪醇A是441氨基酸残基构成的钙离子依赖
435和 Lipozyme435)。已有大量文献表明,在有机介性酶“],其分子质量约为45ku,等电点为7.51。
质下,脂肪酶B能合成具有特定生物学功能性质的位于a/B亲水区和盖结构之间的区域是脂肪酶A的
甘二脂、单甘脂、结构三甘脂等高附加值的生物制品。空腔结构;与其他脂肪酶相似,该空腔有常见的脂肪
但是,脂肪酶A倾向于水解2位脂肪酸的甘三脂("リ;酶活性中心的三联体氨基酸残基Ser- Asp-his:。丝
而可食用的富含n-3脂肪酸的鱼油和藻油中,甘三脂氨酸残基(Ser)具有亲核特性,能攻击底物形成一个
上的2位的n-3脂肪酸总含量高于1,3位的n3脂脑共价酰化-酶中间体?。另外,分析脂肪薄A的结晶
酸总含量。因这个特性,研究者担心利用脂肪酶A结构还发现,活性中心部分有一个额外的电子域(简
会水解甘三脂的2位脂肪酸,从而降低了生物制品的称为聚乙二醇PEG分子域)。聚乙二醇分子能
营养价值。脂肪酶醇A能催化很广的底物,如甘油脂、Serl84和Asp95两个氨基酸残基共同作用形成较稳
植物甾醇、多分支的酰基和空间位阻的醇类和胺类定的氢键的。但该片段的空间大小有限,可防护大
等。UHM等人2发现,在有机溶剂条件下,利用脂肪量溶剂进入活性中心的回腔。YLVA等り人进一步
酶A使底物(S)-邻氯扁桃酸甲酯结构可以转化为分析指出,脂肪酶A的活性中心有一个较宽的亲核
(R)-邻氯扁桃酸甲酯,为制备抗血栓剂提供了新途结合位点,决定了该酶对底物有较低的立体选择性。
径。 HENRIKE等人川研究发现,黑粉菌( Ustilago在这个亲核结合位点区域还有5个带苯环结枃的氨
maydis)产脂肪酶A( ipumd3410)倾向水解催化底基酸残基,可形成稳定的氢键,从而促进酶与底物催
物对-硝基苯基肉豆寇酯(C14:0);此外,该酶还能表化过程使酶结枃的改变和界面的激活6·。
现出脂肪酶A的特性,即易水解反式单不饱和脂肪12盖
解析脂肪酶的结构中还发现有,一个可变动的双
第一作者:博士研究生(陈必链教授为通讯作者,E-mail: chenbi
亲性结构,简称盖(id)l。它掩盖了大部分酶的活
基金项目:福建省科技厅农业引导性项目(2015NO00
性中心,阻止了酶与底物的结合。盖结构的氨基酸残
收稿日期:2016-03-17,改回日期:2016-05-22
基长度及其复杂性直接决定了脂肪酶的活性、稳定性
2016年第42機署1期(总第247)255
万方数据
食品与发酵エ业 DOD AND FERMENTATON INDUSTRIES
和选择性?-?。 GIAHILUCA等人通过PCR定点选择性的影响,得出以下结论:(1)Tyr149和Asn150
突变假单胞菌( Pseudomonas fragi)脂肪酶的盖结构会提高脂肪酶A的高度对映体选择性;(2)Phe431
上137138、141位的氨基酸对酶的专一性和热稳定是位于脂肪酶A的底物通道入口,当更大的疏水性
性的影响,结果发现:当改变脂肪酶的137和138位氨基酸残基替换Phe431,限制了酶对底物直径大小
上的氨基酸,会增强酶对短链脂肪酸(辛酸)的选择的选择;(3)e36是脂肪酶A的保守氨基酸残基。
性,但热稳定性下降;当改变脂肪酶的141位氨基酸,
会影响酶对月桂酸的催化,突变后的酶蛋白结构极其
不稳定。 KARIN等人指出,脂肪酶A的Phe233
和Gly237两个氨基酸残基对底物的立体选择性有很
13366
Glv2:
大相关性。有文献报道过,脂肪酶A的盖结构是由
Asp344
Ser184
91个氨基酸残基(217~308)构成的;而脂肪酶B(2
Gly185 Fhel49
和脂肪酶TL( Thermomyces lanuginosus)的盖结构
Tyr183
分别是由5个氨基酸残基(142-146)和8个氨基酸
残基(86~93)构成的。与其他脂肪酶相比,脂肪酶
A的盖结构的差异性,决定了该酶对反式脂肪酸具有
很强的选择性]。 ANDERS等人利用定点突变技
术研究脂肪酶A对底物的对映选择性,发现Phe233
是脂肪酶A的盖结构上的重要位点,决定该酶是否
oxyanion hole
对底物具有很强的对映选择特性。
1.3氧阴离子洞
Serl8lal
脂肪酶A的活性中心周围有一个氧阴离子洞,
它能与含有羟基的物质结合形成稳定的氢键,进而稳
图1脂肪酶A的活性中心(A)和氧阴离子洞
定过渡态中间物。 MAEVA等人研究来自近平滑
(B)结构(其中,脂肪酶A的活性中心区域有5个
假丝酵母( Candida parapsilosis)的脂肪酶A(CAL-A)
含苯环的氨基酸残基)
的3D结构模型,脂肪酶A水解脂肪酸乙酯的强弱取
Fig. I The structure of active site (ser184-asp344-his366
决于该酶的活性中心、 GXSXG和 YAPEL肽段。他们
(A)and oxyanion hole 5. 0(B)of lipase A
还进一步得出:该酶的疏水性区域的G181氨基酸残
from Candida Antarctica. There are five amino acids with
基,对形成氧阴离子洞有重要作用。因氧阴离子洞会
aromatic ring near the active site (A )of lipase A
与底物体系中的带有羟基物质结合形成氢键,进而诱
导酶结构界面的激活,影响了酶的催化速率和底物的
2脂肪酶A基因的克隆表达