α，α-海藻糖合成酶

背景^[1-6]

Alpha,Alpha-Trehalose Synthase(Crude Enzyme)(α，α-海藻糖合成酶)该酶属于糖基转移酶家族，特别是己糖基转移酶。该酶类的系统名称是UDP-葡萄糖：D-葡萄糖-6-磷酸1-α-D-葡糖基转移酶，参与淀粉和蔗糖代谢。海藻糖性质海藻糖，又称α，α-海藻糖、α-D-吡喃葡萄糖基-α-D-吡喃葡萄糖苷、Mycose,为两分子D-吡喃葡萄糖的异头碳原子(C1)上的半缩醛羟基之间去水缩合而成的非还原性双糖。主要分为α，α-海藻糖、α，β-海藻糖和β，β-海藻糖等三种。

存在于霉菌、藻类、干酵母、麦角等中，也可由人工合成。其具有保存生物活力的特殊功能,能有效地保护细胞膜和蛋白质的结构,使生物体在异常情况下,如高温脱水(干燥、高渗透压)、冷冻时仍保持细胞内湿润,防止细胞因失水而造成养分的损失和细胞的损伤.而且体外海藻糖同样具有稳定生物膜和蛋白质结构的特性,国际上用它保护基因工程酶类、各种病毒、疫苗、抗体、蛋白质因子、核酸等，同时作为生物活性物质的稳定剂和保护剂,其在食品、保健品、化妆品、医药、分子生物学和农业等领域有着广阔的应用前景。

海藻糖有三种不同的正位异构体(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(异海藻糖，Isotrehalose)。海藻糖可以几种固体形式存在，最常见的是二水化合物。海藻糖的稳定性比蔗糖好，与氨基酸、蛋白质等混合在加热的条件下，也不会发生美拉德反应。其溶解度约是蔗糖的2/3，渗透压与蔗糖、麦芽糖等双糖相同，甜度只有蔗糖的45%左右，留在口中的后味较清爽。含两个结晶水的海藻糖不显示吸湿性，而无水海藻糖结晶有非常强的吸湿性，后者可作为干燥剂使用。

海藻糖不能使斐林试剂还原，也不能被α-糖苷酶水解，但在强酸条件下能被水解为两个葡萄糖分子。海藻糖对生物分子有特殊的保护作用，它能使许多生物在异常条件下，如高温、脱水和冷冻时仍保持原活性。生物膜表面结合水的存在对膜的稳定及保持完整有着重要的作用。正常的情况下，膜表面都存在大量的结合水，例如PC脂质体，通常每一磷脂头部都结合10～15个水分子。

结合水的存在使膜表面能降低，使膜与膜间的紧密接触即膜融合的步不能实现。但一旦失去结合水，膜结构将发生一系列变化，出现诸如磷脂相变温度升高，磷脂侧向相分离，膜脂的缺陷及形成非双层相等，从而使膜通透性增高乃至产生膜融合。由于海藻糖拥有许多羟基，能够替代水与磷脂头部发生氢键结合，从而取代失去的结合水，维持生物膜表面“水化”状态。人的皮肤细胞也是典型的生物膜，海藻糖通过降低相变温度，使其在脱水条件下的膜脂仍处于液晶状态，从而起到保护皮肤的作用。

实验表明，海藻糖对生物膜的保护是通过防融合、泄漏等途径实现的。蛋白质尤其酶在干燥过程中很容易失活，例如磷酸果糖激酶(Phosphofructosekinase，PFK)是四聚体，在干燥过程中能解离成无活性的二聚体。如果在干燥前加入一定量的海藻糖，即使极度干燥，PFK完全稳定而且仍保持原活性。

Camilo等把ECORⅠ、BgⅢ、PstⅠ和HindⅢ、T4DNA连接酶等放置在含海藻糖的缓冲液中一定时间后，于37℃通风干燥，干燥后的酶在70℃保存35d仍能精确地切割和连接DNA，而未加入海藻糖的酶其活性完全丧失。海藻糖是生物分子的特效保护剂，它将为医用生物制品，如血液制品(血浆、血液球蛋白、转移因子等)、菌苗、疫苗、抗体、载药脂质体、抗血清、外科手术所需贮存的皮肤、器官等的干燥保存、运输和使用带来极大的方便。

应用^[7][8]

1.在分子生物学上的应用

海藻糖对生物干制品的保护作用使其在生化制品领域大有作为，如果能开发出更多常温下保存和使用的产品，则可使生化制品的成本大大降低。目前已将海藻糖技术应用于最不稳定的限制性内切酶类，使其可以在常温下保存相当长时间而不失活，这种技术还可能导致推出自动化的带干池或干PRC反应试剂盒等新型生化工具。

2.医药工业的应用

主要是作为试剂的诊断药的稳定剂。例如，应用于移植内脏器的储存、淋巴激素、生物制剂、抗生素、维生素、酶以及各种容易失去活性的物质改良与稳定。也可用于牙膏、内服药、糖衣片剂等中作为甜味剂、呈味改良剂、品质改良剂、稳定剂。同时用海藻糖来干燥活疫苗，易于保藏，说得上是一种很好的医用干燥剂，重新得水后使用极为方便有效。另外，海藻糖不仅可用于疫苗保存，而且还可使激素、血液及其成分稳定化。其实用性还在于对生物高技术产品的保存起重要作用，如基因工程所用的DNA限制内切酶，常规条件下不稳定，易失活。

参考文献

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