突變酶

突變酶是通過有控制的對天然酶基因進行剪下、修飾或突變，從而改變這些酶的催化特性、底物專一性或輔酶專一性，使之更加符合人類的社會生產、生活需要的一種酶。

基本介紹

• 中文名：突變酶
• 實質：通過改變酶的基因實現酶的改造
• 功能：催化

研究背景及定義

目前，在實驗室中進行過研究的酶不下幾千種，但套用的只有極少數，其主要原因是這些酶在生物條件或自然條件下具有活性，但在實際生產系統中，其活性極差，不能套用。在工業生產中，幾乎所有的反應體系都是在酸、鹼或溶劑體系中，溫度也較高，因此絕大多數酶在這種條件下都會變性。因此，提高酶的穩定性在工業生產中是重要的。突變酶是有控制的對天然酶基因進行剪下、修飾或突變，從而改變這些酶的催化特性、底物專一性或輔酶專一性，使之更加符合人類的社會生產、生活需要。

性質

1. 提高酶的活性。如將枯草桿菌蛋白酶Met222改編為Cys後，其催化活性大大提高。
2. 提高酶的穩定性。如將T4溶菌酶的Ile3改為Cys後再經氧化，即與Cys97形成二硫鍵，該酶仍具有催化活性，但其穩定性大大提高。
3. 改變底物專一性。如胰蛋白酶底物結合部位的Gly216或Gly226改為Ala後，提高了酶對底物的選擇性。其中突變酶Ala216對含Arg的底物的K_cat/K_m提高了，而Ala226對含Lys的底物的K_cat/K_m提高了。
4. 改變酶的最適pH。將枯草桿菌蛋白酶Met222改編為Lys後，其最適pH由原來的8.6上升至9.6。
5. 改變酶對輔酶的要求。如二氫葉酸還原酶的雙突變體（Arg44改為Thr；Ser63改為Glu）對輔酶的要求更傾向於NADH₂,而不是原來的NADPH₂。
6. 改變酶的別構調節功能。如當天冬氨酸轉氨甲醯酶（ATC）的Tyr改為Ser後，酶就是去了別構調節的性質。
7. 改變酶的其他性能。如對金屬酶氧化還原能力的改造以及對某些酶結構的改造，使一些專一性抑制劑能夠有效作用於靶位點等。

突變酶的結構變化

1. 導入二硫鍵。含有二硫鍵的蛋白一般不易摺疊，穩定性較高，且這種蛋白即使在有機溶劑或非正常生理條件下也不易變性。二硫鍵存在時，酶的熱穩定性提高，二硫鍵越多，酶越穩定。
2. 肽鏈構象發生改變。肽鏈構象局部發生變化，可能導致蛋白失活，從而提高蛋白的熱穩定性。
3. 胺基酸置換。胺基酸置換往往也能達到同樣的提高蛋白質熱穩定性的目的。