γ-谷氨酰转肽酶酶学性质的研究
作者：蒋敏丽,孟佩佩,高鹏,胡立勇
【摘要】 目的了解地衣芽孢杆菌菌体细胞中γ-谷氨酰转肽酶的一些基础酶学性质。方法 采用溶菌酶法破碎细胞壁，经硫酸铵沉淀后透析得到粗酶后，采用紫外分光光度法测定该酶的酶活力。结果 该酶在25~35℃的温度范围有很好的耐受性，在碱性条件下保持一定的活性，最适反应温度为45℃，最适反应pH值为8.0，Ca2+ 、Mg2+等金属离子在适当浓度时对酶活性有促进作用。结论 本实验为利用该酶转化生产茶氨酸提供了依据。
【关键词】 γ-谷氨酰转肽酶;酶学性质;茶氨酸
Abstract:Objective To understand some basic properties ofγ-glutamyltranspeptidase from Bacillus licheniformis.Methods Lysozyme were used to disrupt the cell wall and ammonium sulfate were used to separate precipitation and dialysis,at last the crude enzyme were obtained. UV spectrophotometry were used to measured the enzyme activity. Results This enzyme was well tolerant to temperature in the range of 25~35 ℃,but in alkaline conditions,it maintained a certain activity,the optimum reaction temperature was 45 ℃ and optimum reaction pH 8.0,generally the appropriate concentration of metal ions,such as Ca2+,Mg2+,had a positive effect on the activity. Conclusion This experiment could be used in production of theanine with γ-glutamyltranspeptidase.
Key words: γ-glutamyltranspeptidase; enzymological property; L-theanine
γ-谷氨酰转肽酶(γ-glutamyltranspeptidase,γ-GTP,EC 2.3.2.2),又称γ-谷氨酰转移酶,在生物体内广泛存在,是谷胱甘肽(GSH)代谢的关键酶之一。该酶还参与了氨基酸的跨膜转运,可特异性催化γ-谷氨酰基的转移反应[1]。人们对γ-GTP的早期研究局限于该酶在GSH代谢中所起的作用[2]。随着研究的深入,人们对γ-GTP的催化功能和分子结构有了更多的了解,并发现其在临床上可作为肝胆疾病的生物标志,被广泛应用于肝病及其他脏器疾病的诊断和预后检测[3-4] 。近年来,由于生物技术发展突飞猛进,生物催化与生物转化技术在工业生产中逐渐兴起,利用γ-GTP制备系列γ-谷氨酰基类化合物的研究已成为生物催化领域的热点。已有报道利用γ-谷氨酰基化(γ-glutamylization)反应合成了GG-DOPA等多种化合物[5-7]。目前，利用来源于枯草芽孢杆菌、基因工程改造的大肠埃希菌的γ-GTP生产茶氨酸[8] (L-theanine,γ-L-glu-ethylamide)越来越受到人们的关注。该方法利用γ-GTP将L-谷氨酰胺上的γ-谷氨酰基转移到乙胺受体上,催化合成L-茶氨酸。但利用地衣芽孢杆菌发酵所产的γ-GTP转化合成茶氨酸尚未见报道。本文利用实验室筛选的γ-GTP高产菌株地衣芽孢杆菌发酵产酶，并研究该菌株所产的γ-GTP的基础酶学性质，为进一步利用地衣芽孢杆菌所产的γ-GTP生产茶氨酸提供依据。
1材料与方法
1.1主要材料与试剂
菌种：地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)由本实验室筛选获得。试剂：Tris 购自北京普博欣生物公司;L-γ-谷氨酰对硝基苯胺、双甘肽均购自广州威佳科技有限公司;硫酸铵为国产分析纯。
1.2地衣芽孢杆菌的产酶发酵
用接种环在活化好的菌种斜面上刮下一环菌种，将其转入到种子培养基，30 ℃、240 r/min摇床振荡培养16 h。以20%接种量转接于发酵培养基(30 mL发酵液/300 mL三角瓶)中，在30 ℃下240 r/min摇床培养28 h后收集菌体。
1.3γ-GTP粗酶的制备
γ-GTP发酵瓶培养液离心(4 800 r/min,10 min)，弃上清液，用TE缓冲液(Tri-HCl 缓冲液,pH 8.0，10 mol/L)重悬菌体,采用溶菌酶法以及硫酸铵盐析法制备粗酶液。
1.4酶对温度的耐受性
以TE pH8.0为缓冲液，不同温度下保存20 min，测定酶活力[1]。
1.5酶对pH的耐受性
pH2.0采用Na2HP04柠檬酸缓冲液; pH4.0、pH5.0采用NaAc-HAc缓冲液;pH7.0采用磷酸盐缓冲液;pH8.0、pH9.0采用Tris-HCl缓冲液;pH110、pH13.0采用甘氨酸-NaOH缓冲液;在25 ℃下保存30 min，测定酶活力。
1.6酶的最适反应温度
以TE pH8.0为缓冲液，分别在不同温度下测定酶活力。
1.7酶的最适反应pH
pH2.0采用Na2HP04-柠檬酸缓冲液; pH4.0、pH5.0采用NaAc-HAc缓冲液;pH7.0采用磷酸盐缓冲液;pH8.0、pH9.0采用Tris-HCl缓冲液;pH110、pH13.0采用甘氨酸-NaOH缓冲液，采用酶活测试方法检测酶活力。
1.8金属离子对酶活力的影响
在反应体系中分别加入各种金属离子，终浓度均为5 mmol/L，采用酶活测试方法检测酶活力。
2结果
2.1酶对温度的耐受性
γ-GTP对40 ℃及以上温度的耐受性较差，当温度达到50 ℃时，经过短时间的保存,酶活力基本丧失。但在25~35℃的温度范围有较好的稳定性，特别是在常温下，经过20 min的保藏，酶活力基本未变。因此该酶的保藏条件比较简单，适合工业生产茶氨酸。见图1。[PSc1781;S*2〗图1γ-谷氨酰转肽酶对温度的耐受性Figure 1Temperature tolerance of γ-GTP