从酶的专一性看植酸酶与酸性磷酸酶的关系

从酶的专一性看植酸酶与酸性磷酸酶的关系

摘要:迄今为止的资料表明,大多数植酸酶与酸性磷酸酶的关系密切。通过测定Km,即可判断只有以植酸(盐)为最适底物的酶(包括酸性磷酸酶)才是严格意义上的植酸酶。

关键词:酶的专一性;植酸酶;酸性磷酸酶

Discussion on relationship between phytase and acid phosphatase by specificity of enzyme

Abstracts:It is proved that the close relationship between phytase and acid phosphatase. By detection ofKm of the enzymes, the

phytase can be distinguished strictly from the enzymes ( including acid phosphatase) using phytic acid or salts ofphytic acid as the op-

timum substrate only.

Keywords:specificity of enzyme; phytase; acid phosphatase

迄今为止,除了从极个别生物中发现了中性植酸

酶[1-2]和碱性植酸酶[3]外,因生产需要而发现的其余

的植酸酶均为在酸性条件下起作用的植酸酶,而且主

要是微生物来源的植酸酶[3-4]。

目前,世界公认的植酸酶主要是3-植酸酶(EC.

3111318)和6-植酸酶(EC. 31113126)。真菌和大多数

细菌的植酸酶属于3-植酸酶,而大肠杆菌的属于6-植

酸酶。这两种植酸酶降解六磷酸肌醇的方式不同[5]。

从目前的情况看,微生物来源的植酸酶的最适pH值

范围较宽,一般在pH值215~610之间[3]。随着研究

的深入,不同的学者发现,有的植酸酶具有酸性磷酸酶

活性,有的酸性磷酸酶具有植酸酶活性,有的则说植酸

酶是一类特殊的酸性磷酸酶[6]。但是前人已经较广泛

地研究了酸性磷酸酶,它在酶表中的位置编号是

EC3111312[7],我们可以看出它显然与植酸酶是有所不

同的!那么,在这些意见中哪个更加妥当?在这里如

何准确判断一种酶是叫植酸酶还是酸性磷酸酶为宜

呢?

1测定Km可以帮助判断一个酶是植酸酶还是酸性

磷酸酶

生化基础理论告诉我们[8],酶的催化作用显出高

度专一性。当酶只能催化一种底物发生一定的反应

时,显出绝对专一性,而当酶催化某一类物质发生一定

的反应时,则显出相对专一性。在这里酶对其底物及

所催化的反应性质或类型都是有所要求的。当酶有若

干种物质可作为其底物时,酶对它们的亲和力一般是

有所不同的。这时可在一定反应条件下测定酶在分别

催化这些底物反应时的Km,确定Km最小的物质为其

天然底物或最适底物。一般讲,酶的命名以其最适底

物来命名是最为妥当的。

我们来分析一下植酸酶的研究过程中的几个例

子。

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第27卷第3期

2010年6月

生物学杂志

JOURNALOF BIOLOGY

Vol127 No13

Jun, 2010日本的Nagai和Funahash[9]于1962年报道在麦麸中发现纯化了的植酸酶。在其文章所列数据中,以肌

醇六磷酸(即植酸)为基准,测得该植酸酶对不同底物

的相对活性的大小顺序为焦磷酸(460%,注,指相对活

性,下同)>ATP(350% )>酚基磷酸(250% )>ADP

(220% )>果糖二磷酸(130% )>肌醇六磷酸(100% )

>NADP+(90% )=A-磷酸甘油(90% )>B-磷酸甘油

(65% )>6-磷酸葡萄糖(50% )>AMP(40% ),至于以

二酚基磷酸、NAD+、酵母RNA、1-磷酸葡萄糖为底物

时,则根本未测出活性。在文中该酶以焦磷酸、B-磷酸

甘油、酚基磷酸及植酸为底物所测Km中,植酸的的确

最小,但作者并未报道酶对以上其它底物的Km,因而

该酶难以称得上是真正意义上的植酸酶。可能因为这

个原因,Nagai和Funahash本人也于文中承认该酶不

是一个对植酸特异性的植酸酶。

而李明刚等[10]在研究所纯化的番茄植酸酶时,比

较了该酶分别作用于植酸钠、P1-对硝基苯酚磷酸、果

糖-6-磷酸、ATP、焦磷酸、2-甘油磷酸时的Km,表明该

酶作用于植酸钠时的Km最小。因而称该酶为植酸酶

就要严谨一些,尽管它对上述其它物质也同样存在一

定的催化作用。

可见,通过Km的测定,可以弄清楚一个酶是一个

以植酸(盐)作为最适底物的植酸酶,还是一个只对植

酸(盐)有一定作用的广谱的酸性磷酸酶。

2除极少数情况外,植酸酶往往与酸性磷酸酶关系

密切

研究表明,许多植酸酶属于组氨酸酸性磷酸酶家

族。Maugenest等[11]从玉米中分离得到的6-植酸酶基因后,发现其氨基酸序列含有RHGXRXP(X为任意氨基

酸)。Ehrilic等[12]从Aspergillus niger (funigatus)中分离得到的phyB基因序列中含有编码RHGXRXP的区

域。Hartingsveldt等从Aspergillus (ficuum) Alko243中