内含肽介导谷氨酰胺转胺酶酶原的活化

杜 坤，周 丽，堵国成，陈 坚,2，周哲敏,*

(1.江南大学 工业生物技术教育部重点实验室，江苏 无锡 214122；2.江南大学 食品科学与技术国家重点实验室，江苏 无锡 214122)

谷氨酰胺转胺酶(transglutaminase，TGase，EC 2.3.2.13)是一种能够催化酰基转移反应的酶。它可以催化谷氨酰胺残基的γ-羧酰胺基与各种酰基受体发生反应，实现蛋白质分子内、分子间发生交联，从而极大地改变蛋白质的性质[1]。因此谷氨酰胺转胺酶在食品工业有着广泛的应用[1]，例如重组肉块，增强和改善食品的风味，延长某些食品的保质期等。另外谷氨酰胺转胺酶在生物医药、组织工程、纺织和皮革工业中也有着广泛的应用前景[2]，例如修饰蛋白类药物以延长其半衰期，用于器官再造技术，增强羊毛类和蚕丝类纺织原料的韧性等。

目前，谷氨酰胺转胺酶的生产方法主要有2种：从动物组织中提取和利用微生物发酵法生产[3]。由于从动物组织中提取的TGase价格昂贵，限制了其应用，因而开发微生物发酵生产TGase(microbial tranglutaminase，MTG)的方法成为了研究热点。1989年，日本味之素公司首次在土壤中分离到MTG生产菌株茂原链轮丝菌Streptoverticillium mobaraense S-8112[4]。此后，新的TGase生产菌株不断被发现，包括链霉菌属的 Streptomyces netropsis[5]、Streptomyces hygroscopicus[6]，芽孢杆菌属的Bacillus subtilis[7]、Bacillus circulans[8]等。至今，多个来源于链霉菌属(Streptomyces)的MTG已经在大肠杆菌、酵母、链霉菌及谷氨酸棒杆菌等宿主中成功表达[9]，且大部分以酶原的形式(pro-MTG)。链霉菌来源的MTG在异源表达过程中存在两个问题：直接表达成熟酶基因，基本以包涵体的形式存在[10]，且包涵体复性成本高，不利于工业化生产；pro-MTG需要蛋白酶活化，外加蛋白酶会增加MTG的分离纯化成本，同时外加蛋白酶可能会降解MTG以及其作用的底物[11]。……