蛋白酶的分类及来源介绍

蛋白酶的分类及来源介绍

蛋白酶是生物化学领域中一类重要的酶，主要负责水解蛋白质肽链。它们在人体的消化吸收、生理活性肽活化等过程中发挥着重要作用。据统计，蛋白酶在全球酶制剂的生产销售中占到6成以上的份额。本文将详细介绍蛋白酶的分类及来源，帮助读者更好地理解这一重要生物催化剂。

蛋白酶的来源

蛋白酶按来源可分为三大类：微生物蛋白酶、动物蛋白酶和植物蛋白酶。

• 微生物蛋白酶：包括中性蛋白酶和碱性蛋白酶。微生物来源的蛋白酶由于来源广泛（已报道的种类超过900种）、制取成本低，用途最为广泛。芽孢杆菌、曲霉（如米曲霉、黑曲霉）、根霉、毛霉和栗疫霉等都是常用的生产菌种。

• 动物蛋白酶：主要为胰酶，来源于动物胰腺。

• 植物蛋白酶：如木瓜蛋白酶和菠萝蛋白酶，来源于植物果实。

蛋白酶的分类

蛋白酶有多种分类方法：

• 按水解多肽方式：可分为内肽酶和外肽酶
• 按最适pH：可分为中性蛋白酶、酸性蛋白酶和碱性蛋白酶
• 按来源：可分为动物来源、植物来源和微生物来源
• 学术分类：以活性中心来划分，可分为半胱氨酸蛋白酶、金属蛋白酶、丝氨酸蛋白酶和天门冬氨酸蛋白酶四大类

半胱氨酸蛋白酶

木瓜蛋白酶、无花果蛋白酶、菠萝蛋白酶等植物蛋白酶属于半胱氨酸蛋白酶，也称为巯基蛋白酶。这类酶最适pH除个别酶为酸性外在中性，可受到对氯汞苯甲酸(PCMB)的专一性抑制。链球菌生产的streptopain，溶组织梭菌生产的clostripain也属半胱氨酸蛋白酶。已知这类酶约有20族，广泛存在于原核生物和真核生物中，其活性中心含一双氨基酸即Cys2His，不同族的酶中Cys与His前后顺序不同。通常这类酶需有还原剂如HCN或半胱氨酸存在下才有活性。根据它们侧链的专一性可分为1、木瓜蛋白酶型；2、胰蛋白酶型，可优先切开精氨酸残基，3、对谷氨酸残基构成之肽键有专一性。

金属蛋白酶

中性蛋白酶属于金属蛋白酶，其最适pH7～8，活性中心大多数含Zn2+等二价金属，可受到金属螯合剂EDTA或 菲绕呤(O2pHenanthroline，OP)的抑制，此类蛋白酶较不稳定，用途有限，其重要性不及碱性和酸性蛋白酶。金属蛋白酶中也包括了铜绿色假单孢杆菌的碱性蛋白酶、蛇毒和胶原酶。微生物金属中性蛋白酶如细菌、霉菌中性蛋白酶可切开氨基端由疏水性或其他氨基酸残基构成的肽键。枯草杆菌中性蛋白酶不耐热，在60℃就迅速失活，酶活只残存10%，而热解蛋白芽孢杆菌生产的中性蛋白酶在80℃加热60min可保存50%的活性，由于中性蛋白酶易自溶以致酶的提取和应用产生困难。中性蛋白酶广泛存在于曲霉、芽孢杆菌、链霉菌等中，许多曲霉生产中性蛋白酶外还产生碱性和酸性蛋白酶及外肽酶。芽孢杆菌中有的菌株还同时可生产碱性蛋白酶，但也有些芽孢杆菌只产中性蛋白酶一种。

丝氨酸蛋白酶

胰蛋白酶、碱性蛋白酶属于丝氨酸蛋白酶，活性中心含丝氨酸残基，酶活性可受到二异丙基磷酰氟(DFP)，PMSF和马铃薯抑制剂(PI)等的专一性抑制。酶的最适pH在9.5～10.5 是碱性蛋白酶，但个别丝氨酸蛋白酶是中性蛋白酶，有些酶因活性中心也含半胱氨酸残基而可被巯基试剂对氯汞苯甲酸(PCMB)所抑制。对底物的专一性类似于糜胰蛋白酶，可优先切开羧基侧是芳香族氨基酸如酪氨酸、苯丙氨酸或疏水性氨基酸如亮氨酸所构成的肽键，酶分子量在15～30kDa，等电点PI约9，在低温下于pH9～10稳定，但在65℃时迅速失活。某些嗜碱芽孢杆菌碱性蛋白酶最适pH达11～12，PI在11左右在碱性甚稳定。

天门冬氨酸蛋白酶

胃蛋白酶、真菌酸性蛋白酶属于天门冬氨酸蛋白酶，这类酶的最适pH2.0～5.0，在酸性稳定，在pH高于6迅速失活，酶的PI3 ～4.5，重氮乙酰正亮氨酸甲酯(DAN)和1，22环氧232(对硝基苯氧)丙烷(EPNP)是这类酶的专性抑制剂，酶的分子量30～45kDa。微生物酸性蛋白酶可 分成两大类型，即胃蛋白酶型和凝乳酶型，产生前一类型酶的微生物主要是曲霉、根霉、青霉，产生后一类型酶的菌种有栗疫霉、毛霉等。微生物的酸性蛋白酶的专一性类似胃蛋白酶，但不像胃蛋白酶那样严格，它可切开广泛氨基酸所构成的肽键，尤其切开点是由芳香族氨基酸与其它氨基酸所构成的肽键。