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最近几年,岩藻聚糖硫酸酯和糖胺聚糖成为药物研发的重点对象,尤其是岩藻聚糖硫酸酯成为海洋药物研发的热点。岩藻聚糖硫酸酯和糖胺聚糖具有抗凝血、抗肿瘤、抗HIV、抗血栓、提高免疫力和降血脂等活性,是陆地植物成分所无法比拟的。比较发现,低分子量的硫酸多糖结构简单,容易消化吸收,表现出更好的生物活性。为了制备岩藻聚糖硫酸酯和糖胺聚糖的低分子量糖和寡糖,我们迫切需要高活性、专一性好的硫酸多糖降解酶。而且硫酸多糖降解酶也是岩藻聚糖硫酸酯和糖胺聚糖的结构研究的重要工具。最新研究还发现,硫酸软骨素降解酶具有很好的临床应用价值,硫酸软骨素裂解酶对脊髓损伤中产生的神经胶质疤降解、椎间盘的核消溶和神经横断修复后轴突的再生都非常有效。因此硫酸多糖降解酶的筛选和性质研究具有非常重要的意义。本文对海带中筛选出的菌株Flavobacteriaceae bacterium RC2-3的胞内酶进行了研究,研究了硫酸多糖降解酶对岩藻聚糖硫酸酯和糖胺聚糖的降解特性,并采用液-质联用对硫酸软骨素A和透明质酸的酶解产物进行分析,探讨该酶的作用位点、作用方式及酶解产物的结构。(1)硫酸多糖降解酶降解岩藻聚糖硫酸酯的酶学性质研究本文以岩藻聚糖硫酸酯粗糖和纯化的高岩藻糖高硫酸根组分F1为底物,研究该酶对岩藻聚糖硫酸酯的降解活性。采用PAGE法分析酶解产物发现,该酶快速将纯化后的岩藻聚糖硫酸酯的降解成寡糖和低分子量多糖,说明该酶对岩藻聚糖硫酸酯具有比较好地降解专一性,而粗糖中非岩藻聚糖硫酸酯杂质不能被降解。研究了温度、pH值、缓冲液和金属离子对硫酸多糖降解酶降解岩藻聚糖硫酸酯活性的影响,确定其降解的最适条件为:温度为30℃,pH值为8.0,反应体系缓冲液选择浓度为50mM的磷酸盐缓冲液。Zn2+、Cu2+和Ca2+对该酶活性有促进作用,其中Cu2+的促进作用最强,而K+和Mg2+对该酶活性没有明显的影响。计算出的酶活力为146U/mL。(2)硫酸多糖降解酶对糖胺聚糖的降解特性的研究为了探究该酶对糖胺聚糖的底物选择性,对该酶降解硫酸软骨素A、硫酸软骨素B、硫酸软骨素C和透明质酸及肝素的产物进行多糖电泳分析,发现该酶对硫酸软骨素A、硫酸软骨素C和透明质酸有降解效果,而对硫酸软骨素B及肝素没有降解效果。该酶对硫酸软骨素类A的最适降解条件是:温度30℃、pH值为8、缓冲液选用浓度为25mM的磷酸盐缓冲液。Ca2+和Fe2+对该酶降解硫酸软骨素A的活性没有影响,而Zn2+、Cu2+、K+和Mg2+对酶的活性有抑制作用。采用紫外分光光法检测了该酶的酶解动力学曲线,确定酶解硫酸软骨素的酶活为0.31U/μL,酶解透明质酸的酶活是0.22U/μL。(3)硫酸软骨素A和透明质酸的酶解产物的液-质联用分析为了研究纯化的硫酸多糖降解酶的酶解机理,我们采用液-质联用分析了硫酸软骨素和透明质酸的酶解产物。对硫酸软骨素A的酶解产物进行液-质联用分析,发现硫酸软骨素A的酶解产物主要为不饱和偶数寡糖ΔUA-GalNAc(GlcA-GalNAc)n,非还原端为4,5-不饱和双键的糖醛酸(ΔUA),说明该酶为硫酸软骨素AC裂解酶,能够裂解β1-4糖苷键,因此产物具有紫外吸收。液-质联用分析还发现酶解产物中还含有微量的来自于非还原端的饱和硫酸软骨素寡糖(GlcA-GlcNAc)n和GlcNAc-(GlcA-GlcNAc)n,说明鲨鱼软骨的硫酸软骨素中,99%的糖链是以乙酰氨基半乳糖(GalNAc)为非还原末端,只有1%的糖链以葡萄糖醛酸(GlcA)位非还原端。经过液-质联用分析,可以鉴别出透明质酸dp2~50的所有糖链。透明质酸的酶解产物主要是以不饱和偶数糖ΔUA-GlcNAc(GlcA-GlcNAc)n。不饱和偶数寡糖主要是非还原端4,5不饱和双键的葡萄糖醛酸,说明该酶为裂解酶,能够裂解β1-4糖苷键,产生4,5-不饱和双键的葡萄糖醛酸。与此同时,产物中还发现10%不饱和奇数不饱和寡糖ΔUA-(GlcNAc-GlcA)n,非还原端有4,5不饱和双键的葡萄糖醛酸,而还原端为葡萄糖醛酸,这在其他酶降解透明质酸产物中从未出现,说明该酶同时具有水解酶活性,能够水解α1-3糖苷键。产物中发现有来自原糖链的非还原端的饱和寡糖GlcNAc-(GlcA-GlcNAc)n,约为不饱和寡糖数量的0.3%,说明透明质酸的糖链得非还原端主要是乙酰氨基葡萄糖。实验证明,采用液-质联用技术可以分析硫酸软骨素和透明质酸酶解产物中寡糖的组成,从而确定硫酸多糖降解酶具有硫酸软骨素AC裂解酶的活性,同时还具有透明质酸裂解酶和水解酶的活性。根据酶解产物中寡糖的组成,可以确定硫酸软骨素和透明质酸的糖链结构。