植酸酶的研究进展

Y%[的极性氨基酸、 !!J’[ 的酸性氨基酸及 #J’[ 的碱性氨基酸组
成，推断出的二级结构包括 !*J)[ 的 !$ 螺旋、 %#J![ 的 "$ 折叠、
)%J,[的转角及 %YJ*[的线圈。由于大部分植酸酶属于酸性磷酸
酶家族， 所以其空间结构与酸性磷酸酶有 很 大 的 相 似 性 ， 基本上 都有 % 个结构域。 \089:6K= 等利用 "J%’ >7 分辨率的 ]$ 线对无 花果曲霉植酸酶的晶体结构进行了研 究 ， 结 果 表 明 无 花 果 曲 霉 植酸酶的结构是由 ! 个较大的 ! 、 " 结构域和 ! 个小的 ! 结构域 组成的， !、 " 结 构 域 由 ’ 个 !$ 螺 旋 和 V 个 "$ 折 叠 构 成 ， ! 结构 域由 Y 个 !$ 螺旋组成 R’S。
［ 收稿日期］ %""’$"Y$)" ［ 作者简介］陈红霞（ ， 女， 副教授， （ !#,%$ ） U$7=/1 ） 50>2^/=!#,)_8/>=JB07
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大肠杆菌植酸酶
4>8
:;< 等 =>?用 9188 @A 分辨率的 BC线对大肠杆菌植酸酶晶体结
单位分子的尺寸 构进行了分析， 该酶晶体的空间群属于 D82 型， 为 <CE1F> @A ， GCE188 @A， HCI18F @A， !C>819J 。 !;A 等 =29? 发 现 它 一 个 由 4 个 "C 螺 旋 和 8 个 !C 折 叠 组 成 ， 另一个 有 8 个结构域， 结构域由 3 个 "C螺旋和 > 个 !C折叠组成。
Y5@W5@ 动力学特性，只有 !"#$%&’()*)’+, *)$+-’()&%, 和 ./0&123
表现出非 Y;HN<50;QCY5@W5@ 行为 =2P?。 各种真菌植 %,04 植酸酶例外， 烟曲 酸酶对植酸的特异性活性变化较大， 最低的只有 8P M Z AR （ 。糖基化模式和水平对真菌植酸 霉） ， 最高达 2>I M Z AR （ 5 /*$+-4 ） 酶的特异性没有很大影响。细菌植酸 酶 对 植 酸 的 底 物 特 异 性 活 枯草芽孢杆菌） ， 最高的为 性变化也很大， 最低的只有 I1E M Z AR （ 大肠杆菌） 。 根据植酸酶的底物特异性， 植酸酶可以分 I22 M Z AR （ 为 8 类： 宽底物植酸酶（ 如烟曲霉， 和 ./0&12%,04 ， !/*)$+-’()&%,） 。宽底 高底物特异性的植酸酶（ 如黑曲霉， 5 /*$*++24 和大肠杆菌） 物植酸酶对植酸具有较低的特异性活性（ ， 而窄底 8P[FP M Z AR ） 物植酸酶具有较高特异性活性（ 。但芽孢杆菌植 29P[I22 M Z AR ） 酸酶例外， 它对植酸具有很高的特异性， 但是活性却很低。
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技Fra Baidu bibliotek
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酸、 3C磷酸葡萄糖、 "C甘油磷酸、 !C甘油磷酸、 PC磷酸甘油等非植 酸结构类似物为底物， 水解释放出磷酸基 团 ； 只有少数植酸酶对 植酸具有高度特异性，如芽孢杆菌植 酸 酶 和 百 合 花 粉 碱 性 植 酸 酶 。 目 前 大 部 分 被 研 究 的 植 酸 酶 酶 促 反 应 都 符 合 Y;HN<50;QC
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解淀粉芽孢杆菌植酸酶
!### 年 O= 等
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用悬滴蒸汽扩散法使解淀粉芽孢杆菌
成肌醇和磷酸，酸性磷酸酶能将肌醇 磷 酸 酯 彻 底 分 解 成 肌 醇 和 磷酸脂。
（ 植酸酶结晶， 采 用 "J% >7 分 辨 率 的 7+4*112- +581%1*92/:+4*/&- ） 其晶体空间群为 F%!%!%! 型， 单位分子的尺寸 ]$线对晶体衍射， 一 为 =$’J"Y >7 ， H$,JY! >7 ， B$!"JY% >7。它由 % 个结构域组成， 个结构域有 !* 个 "$折叠和 ! 个 !$螺旋， 另一个结构域有 !* 个 但 !$ 螺旋明显减少。解淀粉芽孢杆菌植酸酶的整体结 "$折叠 R*S； 构是由 ’ 个 Y 链的和 ! 个 ’ 链的反平行的 "$折叠组成 ! 个六叶 片 "$螺旋桨， 这六叶片的 "$螺旋桨以伪六重对称形式排列在螺 旋桨的杆上， 杆是一个充满许多排列有序水分子的中心管。不象 其他的 "$螺旋桨结构，解淀粉芽孢杆菌植酸酶中没有重复出现 保守的 " 链 RVS。
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植酸酶活性部位及作用机制
在植酸酶的空间构象中都有一 个 由 活 性 部 位 的 一 些 保 守 氨
基酸与底物结合形成的口袋。植酸酶的活性部位包括位于 ’ 端 元件的“ 结合部位” 和位于 * 端的 的 $+,K$KD（ K 为任意氨基酸） 催化部位” +L 元件的“ 8 个功能部位。M00<N 等 =22?用 278C环己二酮 修饰无花果曲霉植酸酶的精氨酸后， 植酸 酶 完 全 失 活 ， 说明有精 氨酸位于酶的活性中心。把含精氨酸 的 植 酸 酶 片 段 与 已 报 道 的 各种来源的酸性磷酸酶进行序列比较，发现有一段同源序列 该片段是酸性磷酸酶的活性中心。 %$+,O$-D， M00<N 等 用溴化
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植酸酶的分子结构
无花果曲霉植酸酶 从 O=:9/>28I61C9 等 将 无 花 果 曲 霉 植 酸 酶 的 基 因 进 行 测 序 ，
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其 ;W- 碱基推断出氨基酸序列， 首次将植酸酶一级结构完整列 溴化氰、 梭菌蛋白酶等 ’ 种方 出。 X11=5 等 RYS用内切蛋白酶 Z1M$4 、
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［ 6#3 7,’8%］ <539=86N 7016BM1=: =:B5/96B9M:6N ?M>B9/0>=1 76B5=>/87N H/0102/B B5=:=B96:/G=9/0>8N 26>6 植酸酶（ 是催 化 植 酸 及 其 盐 类 水 解 成 肌 醇 和 磷 酸 的 <539=86 ） 一是存在于植物 一类酶的总称。目前发现的植酸酶有 ) 种来源： 中的天然植酸酶； 二是微生物来源的植酸 酶 ， 自然界中植酸酶产 活性高、 耐热性强， 是目前 量最高的是真菌， 因 其 <O 值 范 围 广 、 认为最有 潜 力 的 植 酸 酶 ， 主 要 来 源 于 无 花 果 曲 霉 菌 （ , -./0’*112和黑曲霉菌（ ； 三是从牛瘤胃中分离出的一种可 3*4425） , 6&*’/0） 以产生植酸酶的 PQ=1=1MC/>// 细菌，同时还可以产生具有营养功 能的其他酶类， 但其潜在的应用前景还待进一步研究 。
=2P?
P18
植酸酶对温度和 6+ 值变化的稳定性及最适值 不同来源的植酸酶的最适 6+ 值和最适反应温度各有特点，
已研究的各种来源的植酸酶最适 6+ 值和最适反应温度见表 2 。 各种植酸酶的最 适 反 应 温 度 一 般 为 F4[EE\ 。 VUQQ 通 过 圆 二色性和荧光显色及酶活测定的方法 研 究 了 真 菌 来 源 （ 烟曲霉 和黑曲霉）的植酸酶及黑曲霉最适 6+ 值 814 的酸性磷酸酶等 P 种酸性酶的热稳定性， 发现黑曲霉植酸酶 热 不 稳 定 ， 热变性后无 导致 法正确重新折叠， 在 49[44\ 时 即 发 生 不 可 逆 的 构 象 变 化 ， 酶 活 降 低 E9][I9] ； 烟曲霉植酸酶也热不稳定， 但 >9\ 热 变 性 能重新折叠成天然构象， 并具有完全酶活力； 黑曲霉 89 A;@ 后 ， 在 I9\ 高 温 下 ， 圆二色 6+814 的 酸 性 磷 酸 酶 有 较 高 的 热 稳 定 性 ， 性只发生很小变化， 酶活力只发生轻微可 逆 变 化 ， 但当温度达到 导致酶活力完全丧失 =2P?。 >9\ 时构象会发生不可逆变化， 芽孢杆菌 L%00 株植酸酶最适反应温度为 E9\ ，比一般的植 酸酶最适温度高， 具有很强的热稳定性， 在 *<*08 存在的条件下，
=28?
氰等断裂无花果曲霉 的 最 适 6+814 的 酸 性 磷 酸 酶 ， 确 定 了 与 真 菌 植 酸 酶 活 性 部 位 同 源 的 8P 个 氨 基 酸 残 基 。 这 一 片 段 中 第 其 中 第 22 、 22$、 28+、 2P,、 24$、 2ED 是 高 度 保 守 的 ， 24 位 的 精 氨 酸涉及到底物磷酸基团与酶活性中心 的 最 初 排 列 ， 第 28 位 组 氨 复合物； 第 2P 位 甘 氨 酸 的 作 用 尚 酸 与 底 物 形 成 磷 酸 C+;Q “ "C% ” 不清楚， 但由于它高度保守， 可能在结构上起重要作用； 第 8、 F、 4 和 89 位残基是亲水性的 ， 而 第 I 、 这 23 、 88 位 残 基 是 疏 水 性 的 ， 些残基构成了酶的催化环境。 位 于 * 端 的 +L 元 件 中 的 天 冬 氨 酸为底物离去基团供体质子。 M00<N 等用氨基酸残基特异性修饰 剂来探测真菌植酸酶的活性位点，证 实 组 氨 酸 和 精 氨 酸 对 于 植 酸酶活性非常重要。 M00<N 和 L;QHN;@R5S 还报道有些色氨酸 残 基 也可能与植酸酶磷酸基团水解有关 。
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综
述
植酸酶的研究进展
陈红霞
山东济宁职业技术学院 生物化学工程系， 山东 济宁 %*%")* ［ 摘要］ 植酸酶是催化植酸及植酸盐水解成肌醇和无机磷酸的一类酶的总称。植酸酶作为一种新型酶制剂， 添加于食品和 饲料中， 能消除植酸引起的抗营养作用， 提高蛋白质的生物利用率。本文综述有关植酸酶的分子结构、 作用机理、 生物学特 征、 基因结构的研究。 ［ 关键词］ 植酸酶； 分子结构； 生物学特征； 基因 ［ 中图分类号］ +’’, ［ 文献标识码］ -
根据植酸酶作用于植酸的起始位置可将植酸酶分为 % 种， 作 用 于 第 , 位 T$F 的 植 酸 酶 称 为 ,$ 植 酸 酶 （ ， 即肌 U4)J!J)J%, ） 从第 ) 位 T$F 开始降解 的 植 酸 酶 称 为 醇六磷酸 ,$ 磷酸水解酶； ， 即肌醇六磷酸 )$磷酸水解酶。 根据植酸酶 )$植酸酶（ U4)J!J)JV ） 的水解性质又可分为植酸酶和酸性磷 酸 酶 （ 正磷酸盐单酯磷酸 不能彻底分解 水解酶） 。植酸酶只能将植酸分解为肌醇磷酸酯，
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法断裂无花果曲霉植酸酶，从多肽的 重 叠 区 推 断 出 植 酸 酶 的 氨 基酸组成及二级结构。发现去糖 基 化 的 植 酸 酶 由 YY! 个 氨 基 酸 残 基 组 成 ， 相 对 分 子 质 量 为 YV !’" ， 由 )*[ 的 非 极 性 氨 基 酸 、