葡萄糖氧化酶在医药行业上的应用

葡萄糖氧化酶(glucose oxidaseGOD)是一种需氧脱氢酶,能专一地氧化β-D-葡萄糖成为葡萄糖酸和过氧化氢。我国有研究者利酵母表达系统来构建GOD生产菌株,以求得到更加优良高产的葡萄糖氧化酶。由于葡萄糖氧化酶存在的发酵活力低,分离纯化工艺繁琐等问题也在一定程度上限制了其使用,如何提高其表达量和简化其纯化工艺是当前研究的重点。

目前工业生产中较为重要的外源蛋白表达系统酵母表达系统,通过表达分泌途径可以将目的蛋白分泌到细胞外,提取纯化过程技术成熟简便,为其大规模工业生产奠定了基础,并且在发酵生产中安全性较高。利用酵母表达系统表达外源基因时,既具有原核生物生长繁殖快、遗传操作简单的特点,又具有真核生物对外源蛋白进行翻译后修饰加工的能力。美迪西科研人员建立了成熟的酵母表达纯化服务平台,提供重组蛋白在毕赤酵母和酿酒酵母中的表达与纯化服务。

1、葡萄糖氧化酶可用于防止口腔疾病和牙病的发生。

据专利报导,GOD和乳酸过氧化物酶(LPO),淀粉葡糖苷酶,葡聚糖酶,溶菌酶等酶制剂可除去或缓解牙斑,牙垢和龋齿的形成,还可用于治疗伤口。美国一专利报导,含有GOD的牙药其稳定性提高三倍;另一专利报导一种含有GODLPO和含碘化合物等成分的制剂,可用于口腔卫生除口臭,并具有抗头皮屑的作用。日本专利GODLPO和硫氰酸钾等用于制造药物牙膏和配制爽口液,有一种牙膏也含有相似成分。含GODLPO的双酶口香糖再咀嚼时抑菌有效率达96%-99%

2、葡萄糖氧化酶用于血糖浓度的检测

在医药工业中,葡萄糖氧化酶主要用于检测血糖浓度、诊断糖尿病,通常是将葡萄糖氧化酶制备成试纸和试剂盒的形式。GOD和辣根过氧化物酶可配制成测定葡萄糖的酶试剂盒,这种试剂比Fehlin试剂更准确,简便,快速。近年来,国外有许多专利报导各种糖尿试纸的研制,其配方均含有GOD

3、葡萄糖氧化酶在酵母表达系统中的表达研究

葡萄糖氧化酶广泛分布于动植物和微生物体内,微生物是其主要来源,主要生产菌株为黑曲霉和青霉。为获得高产量、高活性的葡萄糖氧化酶表达菌株,我国有研究者根据毕赤酵母中密码子的偏爱性对已有报导的GOD双突变基因T132S/T56V进行DNA序列的密码子优化,并且在优化的基因序列前端引入45bp的信号肽序列h2-factor,通过人工基因合成的方法得到一个经过优化的葡萄糖氧化酶基因序列,命名为GOD-M,并将其克隆到表达载体pGAPk上,构建成为毕赤酵母重组表达质粒pGAPk-h2-GOD-M

研究者利用电击转化的方法将此重组质粒转化毕赤酵母GS115,利用GOD的酶学特性筛选酵母转化子,并验证到GOD基因的成功表达。为了找到能够得到更加高效的GOD表达载体,研究者从启动子入手在重组载体pGAPk-h2-GOD-M的基础上做了改造所得表达载体转化毕赤酵母GS115,发酵培养测定发酵上清液的GOD酶活力,以此来比较各种启动子启动效率的强弱。通过酶活力测定,他们成功筛选到了能够更加高效表达GOD的组成型启动子pGCW14UApGCW14G+20A/C-467T以及诱导型启动子pAOX1-DL*,有望在毕赤酵母高效表达研究中具有一定的前景。

在酵母表达系统中表达葡萄糖氧化酶具有一定的发展前景,未来随着基因工程技术和纯化工艺设备的不断提升,相信在不久的将来葡萄糖氧化酶的质量和产量将会得到很大提高,同时也会开拓新的应用领域。