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腈水合酶(nitrile hydrates,简称NHase)可催化腈类化合物转变为酰胺类化合物,在丙烯酰胺和烟酰胺的工业生产上已被广泛应用。NHase是一种金属酶,按照所含金属离子的不同,分为含钴型和含铁型。放线菌Rhodococcus rhodochrous J1是目前工业上生产丙烯酰胺的第三代工业用菌,含有高分子量型(H-NHase)和低分子量型(L-NHase)两种含钴NHase。虽然NHase已被广泛应用,但它们的合成机理,还没有完全解明。L-NHase是由a,b两个亚基相互结合而成,钴粒子包含在a亚基中。在对L-NHase研究过程中,我们发现了L-NHase的一种活性化聚合体NhlAE(ae2),由L-NHase的a亚基和另外一个蛋白质NhlE(e)结合而成。这种聚合体可输送钴离子进入L-NHase酶原,形成含钴的活化的L-NHase。钴离子进入L-NHase酶原是通过ae2中含钴的a亚基和L-NHase酶原中不含钴的a亚基之间相互交换实现的。这是一种全新的蛋白质翻译后调节体系,被命名为self-subunit swapping(亚基自身交换)。蛋白质NhlE是一种新型蛋白质,被命名为亚基自身交换伴随子,该蛋白除具有亚基自身交换的机能外、还具有金属伴随子机能和半胱氨酸的氧化机能,这是首次发现具有半胱氨酸氧化机能的蛋白质。随后的研究又发现,亚基自身交换在H-NHase及其它与L-NHase具有相同基因结构类型的腈水合酶中都存在,具有普遍性。最近的研究又发现,虽然Pseudomonasputida NRRL-18668里的NHase基因结构类型与L-NHase不同,该NHase金属离子的获取也是通过亚基自身交换实现的,进一步拓展了亚基自身交换的普遍性。亚基自身交换揭示出蛋白质的一种新的表现形式,是蛋白质研究中的一个新概念。本研究结果表明,相同的一个蛋白质亚基可出现在不同的蛋白质聚合体里,并且不同的蛋白质聚合体里,相同的亚基具有相互交换的现象。亚基自身交换的发现为蛋白质新型修复技术以及蛋白质的分子改造提供了新的思路。