NADH氧化酶的克隆表达及其酶学性质的研究文献综述

 2021-09-27 12:09

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NADH氧化酶的克隆表达及其酶学性质的研究近年来,随着氧化还原酶在催化制备手性醇、羟基酸、氨基酸等方面发挥越来越重要的作用,在制药、食品、精细化工、农药等领域均表现出广泛的用途,对这种类型酶的研究也愈发受到人们的重视。

氧化还原酶在进行生物催化反应的同时,需要消耗一定量的辅酶,大约80%的氧化还原酶的辅酶为尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD /NADH),导致这类辅酶的在工业、科研上的需求也随之剧增。

然而,辅酶的价格昂贵,甚至比酶促反应所得产物的价格还要高,而重复利用性和稳定性却很低。

NADH氧化酶是一类催化NADH氧化为NAD 并消耗氧气的氧化还原酶,由于其反应物氧气不需另行加入,产物结构简单,对主产物分离纯化无影响的优点,在氧化型辅酶NAD 再生以及人工调控微生物代谢流向中表现出了巨大的应用潜力。

NADH氧化酶也是细胞中重要的氧代谢酶,它能够清除细胞内氧毒性,帮助细胞抗击外界氧压力,对于维持胞内氧平衡具有重要意义。

1. NADH氧化酶的分类、来源及结构NADH氧化酶(NADH oxidase,NOX,EC 1.6.99.3)是一种能催化NADH氧化的氧化还原酶,在O2存在的条件下,该酶催化NADH氧化为NAD ,同时O2还原为H2O或H2O2,反应过程如图1所示。

根据O2还原后产物的不同,NOX可分为两类:一类还原为H2O2,反应过程产生2个电子的转移,称之为NADH过氧化酶或H2O2型NADH氧化酶(NOX-1) [1];另一类还原为H2O,反应过程产生4个电子的转移,即狭义的NADH氧化酶,也称为H2O型NADH氧化酶(NOX-2) [2]。

除此之外,也有人将NOX分为3类,除去上述两类,还有一类其产物为O2-,其在生成O2-的过程中有1个电子发生转移[3].NADH H O2NAD H2O2;2NADH 2H O22NAD H2O;NADH O2NAD H 2O2-.图1 NADH氧化酶的分类及反应方程式NOX来源菌可以分为需氧菌和厌氧或兼性厌氧菌两类,前者的产物主要是H2O2,且NOX存在于膜上或胞内;另一类中大部分是乳酸菌,产物主要为H2O,NOX存在于胞内,表1为不同来源菌NADH氧化酶的基本信息。

从高级结构来讲,乳酸菌来源的NADH氧化酶基本上都是同型二聚体,其单体相对分子质量都在45 000~55 000,其中每个亚基多数情况含有1分子的黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD),作为其辅基。

其他来源的NADH氧化酶则各异,有包含3、4、6甚至12个亚基的,并且辅基数目也不尽相同。

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