精氨酸脱亚胺酶催化制备D-精氨酸工艺研究文献综述

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文 献 综 述

摘要：D-精氨酸( D-Arg) 是一种非蛋白质组成的氨基酸，是合成抗艾滋病药、心脑血管药、抗肿瘤药和减肥药等的重要中间体。精氨酸脱亚胺酶是一种具有重要应用前景的抗肿瘤酶类酶。精氨酸脱亚胺酶广泛分布于细菌、古细菌和少数低等真核生物中^[5]。目前研究证实，精氨酸脱亚胺酶不但能抑制多种恶性肿瘤细胞的体外增殖，还能够抑制体内的恶性肿瘤增生，作为一种新型抗肿瘤物质已经受到越来越多研究者的重视^[8]。本文结合国内外研究成果，综述了精氨酸脱亚胺酶的来源、性质、生理作用等研究领域的进展，旨在为精氨酸脱亚胺酶的研究与开发提供借鉴。

关键词：D-精氨酸；精氨酸脱亚胺酶；应用；制备

D-精氨酸( D-Arg) 是一种非蛋白质组成的氨基酸，是合成抗艾滋病药、心脑血管药、抗肿瘤药和减肥药等的重要中间体; 此外，D-Arg 的重要生理功能还表现在可抑制癌症扩散，治疗生长激素过多释放造成的紊乱及胰岛素抵抗等方面。D-Arg 在自然界中只有少量存在，目前D-Arg的制备方法主要有: ( 1) 化学法，通常工艺路线复杂，需先转化为氨基酸衍生物，步骤多、收率低、一般拆分率仅为50% 左右，且存在拆分剂的选择、回收及延长使用周期的问题^[4]; ( 2) 生物转化法，刘钧忠等利用固定化精氨酸脱亚胺酶细胞的方法拆分DL-精氨酸( DL-Arg) 得到D-Arg 和L-瓜氨酸^[6]; 刘毅等利用粪链球菌( Streptococcus faecalis) 精氨酸脱亚胺酶对L-精氨酸( L-Arg) 的专一脱亚胺作用，同时制备D-Arg 和L-瓜氨酸^[7]。生物转化法反应条件温和，不产生有毒物质，转化体系中杂质较少，提取工艺简单。

精氨酸脱亚胺酶（Arginine Deiminase，EC3.5.3.6，简称ADI）是胍基修饰

超家族的一员，负责催化ADI途径中第一步反应，可将精氨酸转化为瓜氨酸和氨。ADI最早是由HORN F等于1933年发现于绿脓杆菌细胞中^[1]。此后，人们在许多其他微生物细胞中，如粪链球菌、乳链球菌、梭状芽孢杆菌、酵母、微球菌、小球藻四膜虫、嗜盐菌和衣藻，特别是在支原体中，也发现了ADI的存在。但在高等真核细胞中目前还没有发现ADI。早前，ADI主要应用于转化精氨酸生产瓜氨酸。近年来，因其具有的成为精氨酸缺陷型肿瘤如肝细胞瘤、黑色素瘤抗癌药物的巨大潜力而被研究。美国食品药品管理局(FDA),欧洲药品审评署(EMEA)也将其作为罕见病药物用于治疗黑素瘤,肝细胞癌,是目前研究的一大热点^[5]。

1. 精氨酸脱亚胺酶(ADI)的来源及性质

自从F.Horn于1933年首次报道绿脓假单胞菌(pseudomonasaeruginosa)中含有ADI^[7]以后,相继有多个报道称于假单胞菌,支原体,盐杆菌,乳球菌,原生动物等中发现ADI,源于不同种微生物的ADI性质比较见表1^[5]。

表1不同来源微生物的ADI性质比较