精氨酸脱亚胺酶(Arginine deiminase，ADI；EC3.5.3.6)存在于多种微生物体内，参与细胞内精氨酸代谢途径。研究表明，很多微生物体内分离得到的ADI对肝癌细胞和黑素瘤细胞均表现出了不同程度的抗肿瘤活性，这是由于原发性肝癌和黑色素瘤等肿瘤是典型的精氨酸缺陷型肿瘤。精氨酸缺陷型肿瘤由于其生长依赖于从外界不断摄取精氨酸，因此一旦外界营养物质中缺乏精氨酸，精氨酸缺陷型肿瘤细胞的生长就将受到抑制，甚至诱导肿瘤细胞凋亡。因此，通过控制人体内精氨酸的含量，就有可能达到抑制精氨酸缺陷型肿瘤细胞生长的作用，这种肿瘤治疗的新方法称为氨基酸剥夺疗法(Amino aciddeprivation)。精氨酸脱亚胺酶治疗原发性肝癌和黑色素瘤在美国已进入二期临床研究。初步结果显示了良好的治疗学价值。　　 本研究选取最适pH接近人体正常生理pH且对底物精氨酸的亲和力相对较高的人型支原体(Mycoplasma hominis)的adi基因，通过序列优化设计，人工合成适合大肠杆菌表达系统的adi基因，并在大肠杆菌中表达重组蛋白，得到的重组ADI蛋白(rADI)经过复性工艺优化并通过离子交换层析进行纯化。复性后的rADI与天然ADI具有相同的分子量(约48kDa)和比较理想的酶活性。随后成功地对rADI进行了不同于国外的PEG修饰。进行了部分修饰后PEG-ADI蛋白pH和温度稳定性的研究，为在动物模型进行代谢和疗效研究奠定基础。　　 经过优化的adi基因在大肠杆菌表达系统中的表达量达到20％，优于目前国外报道10％的表达量。高水平的外源表达为今后产业化奠定了基础。此外，本研究通过包涵体的洗涤过程将大量杂蛋白与目的蛋白分离，复性后仅通过一步DEAE离子交换层析就得到高纯度目的蛋白，大大简化了纯化步骤，降低了样品制备成本，并提高了效率。PEG修饰后的PEG-ADI蛋白最适pH为7.5，酶活性残留为原型蛋白的45％。在-20℃温度条件下，rADI和PEG-ADI都具有较好的稳定性，4℃和37℃温度条件下，PEG-ADI则比rADI具有较好的稳定性，在37℃生理温度条件下，PEG-ADI和rADI酶活力丧失50％的时间分别为9小时和3小时，预示PEG-ADI可能在体内有更长的半衰期。　　 本研究高水平表达和纯化了rADI，并在其PEG修饰方面做了部分基础性研究，为今后开发以PEG-ADI为基础的抗肿瘤药物奠定了基础。