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DiscussiononrelationshipbetweenphytaseandacidphosphatasebyspecificityofenzymeAbstracts:Itisprovedthatthecloserelationshipbetweenphytaseandacidphosphatase.BydetectionofKmoftheenzymes,thephytasecanbedistinguishedstrictlyfromtheenzymes(includingacidphosphatase)usingphyticacidorsaltsofphyticacidastheop-timumsubstrateonly.Keywords:specificityofenzyme;phytase;acidphosphatase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。69第27卷第3期2010年6月生物学杂志JOURNALOFBIOLOGYVol127No13Jun,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Aspergillusniger(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中分离得到phyA基因,其氨基酸序列含有RHGXRXP。Pasamontes等从A.funigatus分离得到phyA基因,其氨基酸序列含有RHGXRXP...
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