核苷酸發酵消泡劑的核酸酶及產生菌

發布時間：2012-10-16 12:03

RNA可以酶解或經化學降解。化學降解有堿法、中性鹽法和酸法等。堿法降解主要是獲得2′:3′-核苷酸的混合物，中性鹽降解主要獲得核苷類，酸法主要獲得的是堿基。要獲得呈味的5′-IMP和5′-GMP只能用核苷酸發酵消泡劑與酶解。核酸分解酶全部隸屬于作用酯鍵的磷酸二酯（水解）酶類，其分類編號為EC3. 14。在動植物和微生物中具有的核酸分解酶系常常千差萬別，為了便于區分，可以大致分為兩類：一類是RNase或DNase的作用位置切在a鍵處，裂解生成5′-磷酸單酯（以下略稱5′-P）的5′-P核酸酶；另一類是能將b鍵處裂解或轉移生成3′-P或2′:3′-環狀磷酸酯的3'-P核酸酶。一般說來，DNase的作用位置切在b處，而大多數3'-P核酸酶首先將b轉移到2′-OH上，形成2′:3′-環狀磷酸酯，第二步再生成3'-P，有時也會停止于第一步反應。分解核酸為有味的5'-IMP和5'-GMP的酶類，統稱為5′-P核酸（分解）酶，由于不同的微生物和動植物使用核苷酸發酵消泡劑，產生該類酶的性質千差萬別。例如，有表現出對底物DNA和RNA有專性和非專性之分；是否同時產生5'-P寡核苷酸和5'-P單核苷酸的差別；是否同時具有產生3'-P核酸酶與5'-P核酸酶之分；不同階段是否需要核苷酸發酵消泡劑、Mg2+，Mn2+，Zn2+等金屬離子之分；分解變性與未變性的RNA和DNA有無差別；至于要求不同的溫度不同濃度的核苷酸發酵消泡劑和pH等條件更是司空見慣。核酸分解為5'-單核苷酸的整個過程，與下列性質的酶類有關：①催化RNA分解為具有5'-P末端的寡核苷酸的核酸內切酶和催化寡核苷酸分解成5'-核苷酸的核酸外切酶；②核苷酸發酵消泡劑直接催化降解RNA為5'-核苷酸的核酸外切酶；③把RNA加磷酸分解為核苷二磷酸的多核苷酸磷酸化酶和催化核苷二磷酸脫磷生成5'-核苷酸的核苷二磷酸酶。此外，在把5'-AMP轉換為5'-IMP的反應中，與5′-AMP脫氨酶有關。同時也知道了能進一步分解已生成的5′-核苷酸的酶。5′-核苷酸酶或非專一性的磷酸單酯酶可以催化5′-核苷酸的脫磷酸反應，使5′-核苷酸降解為核苷，核苷酸N-核苷酶可將5′-核苷酸降解為核酸堿基和核糖-5′-磷酸；核苷酸焦磷酸化酶在核苷酸發酵消泡劑與PPi存在下，能將5′-核苷酸催化分解為核酸堿基和PRPP。因此，為要通過酶解RNA生產5'-IMP和5'-GMP，首先應該檢索能生成將RNA分解為5′-核苷酸的酶和和5'-AMP脫氨酶，而不產生與5′-核苷酸分解有關的各種酶的微生物。依據上述提出的目的，目前認為桔青霉和金色鏈霉菌是較為理想的菌種。青霉屬產生的核酸酶在分解多核苷酸時，屬于核酸內切性和外切性，原認為與蛇毒的5′-磷酸二酯酶相同，后經研究認為它要求的底物結構與蛇毒磷酸二酯酶完全不同，但是把核酸分解為5′-核苷酸這一點與蛇毒磷酸二酯酶相似，所作用底物的基本結構與脾臟酶相似，主要分解產物具有羥基這一點與葡萄球菌屬的酶相似，于是改稱青霉屬產生的核酸酶為核酸酶P1，正式名稱應是核酸-5′-核苷酸水解酶（3′-磷酸水解酶），以別于蛇毒的5′-磷酸二酯酶。在與核酸酶P1，作用方式相似的酶中，有一種莖點霉、紫紅曲霉產生的核酸酶，植物中的小麥、芒果豆、馬鈴薯、銀杏、煙草及玉米等都含有類似的酶。青霉屬菌株產生的酶中，沒有5′-AMP脫氨酶，因此產物沒有5'-IMP 。關于金色鏈霉菌產生的核酸酶的情況現已搞清，在該菌的核苷酸發酵消泡劑的發酵液濾液中，不僅產生分解RNA為5′-核苷酸的酶，即核酸內切酶和核酸外切酶，同時也產生5′-AMP。金色鏈霉菌還產生兩種磷酸單脂酶，即5′-核苷酸酶和堿性磷酸單脂酶，分泌于菌體之外。本文參考《發酵微生物學》一書。

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