吡喃糖氧化酶的应用

背景及概述^[1-2]

血清中检测葡萄糖含量的方法主要包括葡萄糖氧化酶法和己糖激酶法。葡萄糖氧化酶法是利用葡萄糖氧化酶(GOD)催化D-葡萄糖的个碳原子形成葡萄糖酸内酯，己糖激酶法是利用己糖激酶(HK)催化葡萄糖和ATP发生磷酸化反应，生成葡萄糖-6-磷酸与ADP。这是目前临床上测定血清中葡萄糖含量的应用较多的方法。吡喃糖氧化酶(PROD，EC1.3.10)能催化一类碳水化合物在第二个碳原子上发生反应生成2-酮基类衍生物和过氧化氢。

D-葡萄糖是吡喃糖氧化酶高度特异的底物，具有较小的Km值(0.83mM-3.1mM)，但是葡萄糖氧化酶的Km值是33mM。而且葡萄糖氧化酶和己糖激酶只能作用于β-D-葡萄糖，而吡喃糖氧化酶能作用于α-和β-D-葡萄糖，这些特性使得吡喃糖氧化酶可直接可测定血清中或事物中的葡萄糖，不需要变旋酶的作用。近年来大量研究表明，吡喃糖氧化酶能催化血清中的1，5-脱水-D-山梨醇(1，5-anhydro-D-glucitol，1，5-AG)，这是一个新的用于糖尿病诊断和监控的客观指标。1，5-AG水平的下降与血液中葡萄糖浓度存在密切关系。目前我们通常采用空腹血糖、糖化血红蛋白、果糖胺等葡萄糖相关物质作为代谢指标。

空腹血糖反映了即时的血糖水平。果糖胺(FMN)反映近2-3周的平均血糖水平，糖化血红蛋白(HbA1c)反映2-3个月平均血糖水平，1，5-AG恰恰能反映近期内(1-数日)的平均血糖值，特别是最近的尿糖排泄情况。单独使用各项指标时糖尿病的灵敏度是1，5-AG＞HbA1c＞空腹血糖＞FMN，可见用一项指标诊断糖代谢异常，1，5-AG效果。由此可见，吡喃糖氧化酶在糖尿病诊断中的应用前景广阔。目前吡喃糖氧化酶主要是通过真菌类微生物的提取获得，但产量低、纯化工艺繁杂，因此用基因工程方法构建更优良的PROD生产菌株一直受到高度重视。

理化性质^[1]

吡喃糖氧化酶是由担子菌纲的微生物产生的一类葡萄糖2位氧化酶，在以D-葡萄糖为底物，分子氧作为电子受体时呈现最高活性，在pH6.2和50℃时表现活性；在pH5.0-7.4之间稳定，大于70℃时完全失去活性。Ag+、Cu2+和对氯高汞苯甲酸(PCMB)能抑制活性。PROD是已知酶中较大的含黄素蛋白的酶，由623个氨基酸残基构成，由共价结合的黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)形成多肽链，由相对分子质量为65×103的相同的4个亚单位组成，总的相对分子质量为290×103。

应用^[1-3]

(1)纯化的吡喃糖氧化酶检测人血清中的葡萄糖

通过吡喃糖氧化酶(PROD)将样本中葡萄糖(GLU)氧化生成过氧化氢(H2O2)，过氧化氢再在过氧化酶(POD)催化下，借4-氨基安替吡啉(4AA)和苯酚类显色系统，生成有色物质，在特定的波长下检测吸光度，从而测定出样本中葡萄糖的含量。

2）利用吡喃糖氧化酶来改良生面团和/或烘烤产品。通过使用常规的技术和上述同等用量的吡喃糖氧化酶可以制备这种生面团。吡喃糖氧化酶可以有上述的各种类型。人们期望，当在生面团的制备中使用时，吡喃糖氧化酶导致面筋结构加强，生面团粘性减少和生面团强度提高。

主要参考资料

[1] CN201610311783.4吡喃糖氧化酶及其表达纯化方法和应用

[2] 吡喃糖氧化酶和漆酶在木质素生物降解中作用的研究CN96199200.X吡喃糖[3] 氧化酶在烘烤面包中的用途