背景^[1-6]

Alpha,Alpha-Trehalose Synthase(Crude Enzyme)(α，α-海藻糖合成酶)該酶屬于糖基轉(zhuǎn)移酶家族，特別是己糖基轉(zhuǎn)移酶。該酶類(lèi)的系統(tǒng)名稱是UDP-葡萄糖：D-葡萄糖-6-磷酸1-α-D-葡糖基轉(zhuǎn)移酶，參與淀粉和蔗糖代謝。海藻糖性質(zhì)海藻糖，又稱α，α-海藻糖、α-D-吡喃葡萄糖基-α-D-吡喃葡萄糖苷、Mycose,為兩分子D-吡喃葡萄糖的異頭碳原子(C1)上的半縮醛羥基之間去水縮合而成的非還原性雙糖。主要分為α，α-海藻糖、α，β-海藻糖和β，β-海藻糖等三種。

存在于霉菌、藻類(lèi)、干酵母、麥角等中，也可由人工合成。其具有保存生物活力的特殊功能,能有效地保護(hù)細(xì)胞膜和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu),使生物體在異常情況下,如高溫脫水(干燥、高滲透壓)、冷凍時(shí)仍保持細(xì)胞內(nèi)濕潤(rùn),防止細(xì)胞因失水而造成養(yǎng)分的損失和細(xì)胞的損傷.而且體外海藻糖同樣具有穩(wěn)定生物膜和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的特性,國(guó)際上用它保護(hù)基因工程酶類(lèi)、各種病毒、疫苗、抗體、蛋白質(zhì)因子、核酸等，同時(shí)作為生物活性物質(zhì)的穩(wěn)定劑和保護(hù)劑,其在食品、保健品、化妝品、醫(yī)藥、分子生物學(xué)和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。

海藻糖有三種不同的正位異構(gòu)體(Anomers)，即α，α-海藻糖(又叫蘑菇糖，Mycose)，α，β-海藻糖(新海藻糖，Neotrehalose)和β，β-海藻糖(異海藻糖，Isotrehalose)。海藻糖可以幾種固體形式存在，最常見(jiàn)的是二水化合物。海藻糖的穩(wěn)定性比蔗糖好，與氨基酸、蛋白質(zhì)等混合在加熱的條件下，也不會(huì)發(fā)生美拉德反應(yīng)。其溶解度約是蔗糖的2/3，滲透壓與蔗糖、麥芽糖等雙糖相同，甜度只有蔗糖的45%左右，留在口中的后味較清爽。含兩個(gè)結(jié)晶水的海藻糖不顯示吸濕性，而無(wú)水海藻糖結(jié)晶有非常強(qiáng)的吸濕性，后者可作為干燥劑使用。

海藻糖不能使斐林試劑還原，也不能被α-糖苷酶水解，但在強(qiáng)酸條件下能被水解為兩個(gè)葡萄糖分子。海藻糖對(duì)生物分子有特殊的保護(hù)作用，它能使許多生物在異常條件下，如高溫、脫水和冷凍時(shí)仍保持原活性。生物膜表面結(jié)合水的存在對(duì)膜的穩(wěn)定及保持完整有著重要的作用。正常的情況下，膜表面都存在大量的結(jié)合水，例如PC脂質(zhì)體，通常每一磷脂頭部都結(jié)合10～15個(gè)水分子。

結(jié)合水的存在使膜表面能降低，使膜與膜間的緊密接觸即膜融合的步不能實(shí)現(xiàn)。但一旦失去結(jié)合水，膜結(jié)構(gòu)將發(fā)生一系列變化，出現(xiàn)諸如磷脂相變溫度升高，磷脂側(cè)向相分離，膜脂的缺陷及形成非雙層相等，從而使膜通透性增高乃至產(chǎn)生膜融合。由于海藻糖擁有許多羥基，能夠替代水與磷脂頭部發(fā)生氫鍵結(jié)合，從而取代失去的結(jié)合水，維持生物膜表面“水化”狀態(tài)。人的皮膚細(xì)胞也是典型的生物膜，海藻糖通過(guò)降低相變溫度，使其在脫水條件下的膜脂仍處于液晶狀態(tài)，從而起到保護(hù)皮膚的作用。

實(shí)驗(yàn)表明，海藻糖對(duì)生物膜的保護(hù)是通過(guò)防融合、泄漏等途徑實(shí)現(xiàn)的。蛋白質(zhì)尤其酶在干燥過(guò)程中很容易失活，例如磷酸果糖激酶(Phosphofructosekinase，PFK)是四聚體，在干燥過(guò)程中能解離成無(wú)活性的二聚體。如果在干燥前加入一定量的海藻糖，即使極度干燥，PFK完全穩(wěn)定而且仍保持原活性。

Camilo等把ECORⅠ、BgⅢ、PstⅠ和HindⅢ、T4DNA連接酶等放置在含海藻糖的緩沖液中一定時(shí)間后，于37℃通風(fēng)干燥，干燥后的酶在70℃保存35d仍能精確地切割和連接DNA，而未加入海藻糖的酶其活性完全喪失。海藻糖是生物分子的特效保護(hù)劑，它將為醫(yī)用生物制品，如血液制品(血漿、血液球蛋白、轉(zhuǎn)移因子等)、菌苗、疫苗、抗體、載藥脂質(zhì)體、抗血清、外科手術(shù)所需貯存的皮膚、器官等的干燥保存、運(yùn)輸和使用帶來(lái)極大的方便。

應(yīng)用^[7][8]

1.在分子生物學(xué)上的應(yīng)用

海藻糖對(duì)生物干制品的保護(hù)作用使其在生化制品領(lǐng)域大有作為，如果能開(kāi)發(fā)出更多常溫下保存和使用的產(chǎn)品，則可使生化制品的成本大大降低。目前已將海藻糖技術(shù)應(yīng)用于最不穩(wěn)定的限制性內(nèi)切酶類(lèi)，使其可以在常溫下保存相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間而不失活，這種技術(shù)還可能導(dǎo)致推出自動(dòng)化的帶干池或干PRC反應(yīng)試劑盒等新型生化工具。

2.醫(yī)藥工業(yè)的應(yīng)用

主要是作為試劑的診斷藥的穩(wěn)定劑。例如，應(yīng)用于移植內(nèi)臟器的儲(chǔ)存、淋巴激素、生物制劑、抗生素、維生素、酶以及各種容易失去活性的物質(zhì)改良與穩(wěn)定。也可用于牙膏、內(nèi)服藥、糖衣片劑等中作為甜味劑、呈味改良劑、品質(zhì)改良劑、穩(wěn)定劑。同時(shí)用海藻糖來(lái)干燥活疫苗，易于保藏，說(shuō)得上是一種很好的醫(yī)用干燥劑，重新得水后使用極為方便有效。另外，海藻糖不僅可用于疫苗保存，而且還可使激素、血液及其成分穩(wěn)定化。其實(shí)用性還在于對(duì)生物高技術(shù)產(chǎn)品的保存起重要作用，如基因工程所用的DNA限制內(nèi)切酶，常規(guī)條件下不穩(wěn)定，易失活。

參考文獻(xiàn)

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