半乳糖氧化酶的应用与来源

介绍

半乳糖氧化酶是一种含铜的细胞外氧化还原酶，能够催化一系列羟基醇氧化成醛，并将氧气还原为过氧化氢。

图一 半乳糖氧化酶

应用

半乳糖氧化酶是碳水化合物活性酶数据库中新建立的辅助活性（auxiliary activity,AA)AA5＿2家族中的一种铜依赖性氧化酶，能够催化多种醇（糖）的羟基氧化生成相应的醛，具有广泛的底物特异性。它在催化糖反应中表现出严格的区域选择性，在没有任何复杂有机辅因子的作用下仅针对D-半乳糖分子上的C6位羟基进行氧化（图二），基于这一特性，半乳糖氧化酶已成功应用于多个领域。在食品分析中，它可用于奶类产品和相关乳制品中的乳糖测定；在造纸行业中，它生成的醛衍生物可用于提高纸张的强度；在香料工业中，它催化长链脂肪醇生成的醛可用于香料的合成；在医药领域，它可用于抗HIV药物的合成；在化学合成领域，其醛基产物可以进一步氧化形成羧基，这种方法在合成药物中间体、制备新型糖类以及核苷酸等产品中具有广泛的应用[1-3]。

图二 半乳糖氧化酶的催化氧化

来源

半乳糖氧化酶最早于1959年由Cooper等从真菌Polyporus circinatus中分离出来。第一个被克隆并测序的半乳糖氧化酶基因是从Dactylium dendroides中提取的gao A基因，其长度为2043bp，编码一个含680个氨基酸序列的蛋白质，该基因已在毕赤酵母、大肠杆菌以及其他真菌中异源表达。目前已报道的半乳糖氧化酶主要来自镰刀菌属，其中亚谷状镰刀菌是半乳糖氧化酶的主要生产者。此外，也有其他真菌来源半乳糖氧化酶的报道，如Magnaporthe oryzae、Neurospora tetrasperma、Colletotrichum graminicola等。关于细菌来源的半乳糖氧化酶，目前在核苷酸序列分析的基础上已经确定了半乳糖氧化酶是Stigmatella aurantiaca中fbf B基因的产物同源物，该基因编码一种参与子实体形成的蛋白质，但是该蛋白质产物尚未被表征，其c DNA也尚未被检测到[4,5]。

参考文献

[1]Yin Z, Zhi JF. A photoelectrochemical biosensor based on the direct electron transfer to galactose oxidase[J]. J Photochem Photobiol A Chem, 2020, 397:112560.

[2]秦琼.固定半乳糖氧化酶催化氧化HMF的研究[D].北京:北京化工大学, 2019.Qin Q. Study on catalytic oxidation of HMF by fixed galactose oxidase[D]. Beijing:Beijing University of Chemical Technology,2019.

[3]楚浩.半乳糖氧化酶/超氧化物歧化酶双酶催化5-羟甲基糠醛的氧化的研究[D].北京:北京化工大学, 2020.Chu H. Study on oxidation of 5-hydroxymethylfurfural by galactose oxidase/superoxide dismutase[D]. Beijing:Beijing University of Chemical Technology, 2020.

[4]Cao N, Xia GL, Sun HH, et al. Characterization of a galactose oxidase from Fusarium odoratissimum and its application in the modification of agarose[J]. Foods, 2023, 12(3):603.

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