蛋白酶

蛋白酶是催化水解蛋白质中肽键的一类酶，是酶学研究开展的较早，也是最为成熟的一种。21世纪初，已经报导的微生物蛋白酶估计超过900种，生物体的生理活动和疾病的发生，如食物之消化吸收、血液之凝固、溶血作用、炎症、血压调节、细胞分化自溶，机体衰老、癌症转移、生理活性肽的活化等，莫不与蛋白酶有关。蛋白酶与人类密切相关，涉及到生活的各个方面。蛋白酶广泛应用于食品、医药化工、洗涤、饲料等领域，生产总值达到酶制剂市场的65%。 蛋白酶是催化蛋白质水解的一类酶，是酶学研究中较早也是最深入的一种酶。微生物蛋白酶来源广、菌体营养要求低、易于培养，与动、植物源蛋白酶相比，更易实现规模化生产。早期对微生物源蛋白酶的研究，较多集中于天然高产菌种的选育、发酵条件优化和下游处理技术等，总体研究水平不高，没有真正考虑到, 大规模生产技术的各方面因素。直至20世纪70年代，重组DNA技术建立后，随之展开对蛋白酶分子生物学领域的研究，实现了蛋白酶基因的序列分析、克隆与表达，使规模化生产成为可能。

蛋白酶空间结构解析图。

蛋白酶分为外肽酶和内肽酶两大类，外肽酶只对底物的C端或N端的肽键有作用，内肽酶只能水解大分子蛋白内部的肽键，是真正的蛋白酶。曾经有过多种分类蛋白酶的方法，但都不够完善，有的以活性中心来分，或者以作用方式来分，也有以最适pH值来分，学术上都以活性中心来分。按活性中心可将蛋白酶分为四类: (1)丝氨酸蛋白酶，(2)天门冬氨酸蛋白酶，(3)半胱氨酸蛋白酶，(4)金属蛋白酶。
丝氨酸蛋白酶　　这类酶广泛存在于动物胰脏、细菌、霉菌中，活性中心含丝氨酸残基，酶活性可受到，二异丙基磷酰氟(DFP)、苯甲基磺酰氟(PMSF)和马铃薯抑制剂（PI）等的专一性抑制。酶的最适pH在9.5～10.5是碱性蛋白酶，但个别丝氨酸蛋白酶是中性蛋白酶，有些酶因活性中心，也含半胱氨酸残基，而可被巯基试剂对氯汞苯甲酸(PCMB)所抑制。对底物的专一性类似于糜胰蛋白酶。
金属蛋白酶 　这类蛋白酶主要是中性蛋白酶，最适pH 7～8，活性中心大多数含Zn2+等二价金属，可受到金属螯合剂EDTA或菲绕呤(O-Phenanthroline，OP)的抑制，此类蛋白酶较不稳定，用途有限，其重要性不及碱性和酸性蛋白酶。金属蛋白酶中也包括了铜绿色假单孢杆菌的碱性蛋白酶、蛇毒和胶原酶。微生物金属中性蛋白酶如细菌、霉菌中性蛋白酶，可切开氨基端由疏水性或其他氨基酸残基，构成的肽键。
天门冬蛋白酶氨酸酶　 胃蛋白酶、真菌酸性蛋白酶都是活性中心含天门冬氨酸的酸性蛋白酶，这类酶的最适pH 2.0～5.0，在酸性稳定，在pH高于6迅速失活，酶的PI 3～4.5，重氮乙酰正亮氨酸甲酯(DAN)和1，2-环氧-3-(对硝基苯氧)丙烷(EPNP)，是这类酶的专性抑制剂，酶的分子量30～45 kDa。
半胱氨酸蛋白酶 　这类酶也叫巯基蛋白酶，已知这类酶约有20族，广泛存在于原核生物和真核生物中，其活性中心含一双氨基酸即Cys-His，不同族的酶中Cys与His前后顺序不同。通常这类酶需有还原剂，如HCN或半胱氨酸存在才有活性。 蛋白酶的专一性表现在对底物肽键的选择性上，不仅受到切开点肽键一侧或两侧氨基酸残基之影响，有时还可受到离作用点相隔了若干个氨基酸残基单位的影响，也受肽键长度之影响。研究蛋白酶的专一性通常是用已知序列的合成底物进行的，正因以上原因，往往与水解天然蛋白质时不一致。 蛋白酶的广泛使用，不仅简化了有关行业的生产工艺，节约了投资，降低了原材料消耗，提高了产品得率与质量，对改善环保减少二氧化碳排放，作出了积极的贡献。影响微生物蛋白酶生产的因素十分复杂，同一微生物因为培养条件不同，可产生多种蛋白酶，芽孢杆菌大多数是好气性不产毒素和非致病性的，培养容易。微生物蛋白酶酶系组成至为复杂，同种酶用电泳、层析等分离技术, 还可分离出若干在分子量、氨基酸组成、最适pH、温度及等电点等各异的组成，用免疫学抗原抗体反应, 也可以看出酶的氨基酸序列和构象上的异同。 [1] 王继莲,李明源,陈芸. 蛋白酶基因的克隆与表达研究进展[J]. 食品科学,2015,(23):377-381. 
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