国内外超氧化物歧化酶最新研究动向


国内外“SOD热”的几个比较活跃的领域为:

1、SOD的化学修饰

SOD具有广泛的医用价值,但天然的SOD稳定性较差,具免疫原性,而限制了其应用面,化学修饰是增强酶稳定性降低免疫原性的有效方法。成为当今酶结构与功能研究中的一个热点。酶分子中可供修饰的功能基团主要是:氨基、巯基、胍基、咪唑基、酚基、羟基和吲哚基等,对SOD来说,目前主要限于Cu,Zn—SOD的氨基和胍基。

(1)SOD活性部位精氨酸(Arg)胍基的修饰

Maliuavski等采用丁二酮或苯乙二醛对牛血SOD进行化学修饰,发现修饰后的酶活性丧失了10—20%,从SOD活性中心Arg的化学修饰和功能的研究为推测R141的Arg对牛血Cu,Zn—SOD催化活性是重要的。

(2)SOD非活性部位赖氨酸(lys)中ε—氨基的化学修饰

对SOD非活性部位lys上ε—氨基的修饰,主要采用聚乙二醇(PEG),右旋糖酐(dextran)和聚蔗糖(ficols)三种水溶性大分子修饰剂。用右旋糖酐对SOD进行化学修饰已获得成功[1],它是利用右旋糖酐分子结构中的羟基经过BrCN或NaIO4活化,形成有活性的衍生物,再与SOD共价结合。此外,Bocui[2]还把固定化酶技术应用于SOD修饰,也取得了较好的结果。SOD经化学修饰后不仅保留了天然酶活性,而且在耐热,耐酸碱及抗蛋白酶水解能力等方面明显优于天然酶,特别是酶经修饰后大大延长了在体内停留时间,如天然牛血SOD的t1/2为6min,而右旋糖酐—SOD、低分子聚蔗糖(Ficoll)—SOD,高分子聚蔗糖—SOD、聚乙二醇—SOD的t1/2分别为7,14,24,35h。这为SOD的临床作用提供了美好的前景。

2、应用基因工程手段开发新品种

应用基因工程方法制备SOD的研究早在法国巴黎生物化学研究所[3]和美国马里兰大学等实验室进行,他们都以E•••••coli为材料,被克隆和表达的是Fe和Mn—SOD。此外,Stein man还发表了用基因工程方法从E·coliB得到的Mn-SOD的氨基酸全序列。可以预计,随着研究工作的深入,不久的将来我们就可以用基因工程方法制备人的SOD。

3、制备方法的改进

现在应用最广的是MccordFridovich法。得到的SOD纯度一般在10000u/mg蛋白(用连苯三酚测活)。为了简化工艺,制备高纯度的SOD,国外近年来已采用亲和层析法,利用抗原抗体特异结合的特点,将SOD注射于兔体内,纯化兔抗体,使之与经活化的Sepharose_4B结合,用这样方法得到的SOD其纯度是很高的[5]。制备的离子交换HPLC也应用于SOD纯化,此法纯化SOD特点为:①处理量大,每次可得80—85mg的SOD精品;②比活高,纯化了的SOD其比活可达15000u/mg蛋白;③周期短,制备周期为2h;④操作方便,粗酶液可直接上柱。

4、多酶的协同效应

研究表明,生物体内O-2和H2O2的彻底清除是由SOD、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、谷胱甘肽过氧化氢酶GPX的共同作用。所以在搞药用剂型时应考虑复合酶,并注意各种酶的比例。在制备时应考虑多酶联产。