铜锌超氧化物歧化酶（CuZn-hSOD、SOD1）广泛存在于动物与植物体中，是一种非常稳定的蛋白，其热稳定性超过任何球蛋白，主要功能是清除与多种疾病有关的超氧阴离子自由基。为了研究SOD1的生物学功能及其作用，有研究者利用大肠杆菌表达并纯化了人铜锌超氧化物歧化酶。
超氧化物歧化酶SOD由蛋白质和金属离子组成，是体内抗氧化物酶系的主要成员之一，可以保护活细胞免受自由基的损害，调节细胞活力和新陈代谢。它广泛存在于自然界的动物、植物以及一些微生物体内。人类铜锌超氧化物歧化酶(CuZn-hSOD)是SOD的类型之一，它由2个同聚亚基非共价结合组成的蛋白二聚体，每个亚基由153个已知序列的氨基酸组成，分子质量为16ku，并能结合一个Cu原子和一个Zn原子。在生物体内存在2种类型的铜锌超氧化物歧化酶，一种是细胞内形式，称为细胞内铜锌超氧化物歧化酶(CuZn-SOD)，另一种是细胞外形式，称为细胞外铜锌超氧化物歧化酶(EC-SOD)。
为了研究铜锌超氧化物歧化酶的生物学活性及扩大其应用，研究发现利用大肠杆菌表达系统可获得纯度高的人铜锌超氧化物歧化酶。大肠杆菌表达系统是分子生物学研究和生物技术产业化发展进程中的重要工具，美迪西科研人员建立了成熟的大肠杆菌表达及纯化服务平台，提供包括各种重组蛋白以及其复合物在大肠杆菌中的表达与纯化服务。
1、人铜锌超氧化物歧化酶的大肠杆菌表达
研究者在大肠杆菌中表达并纯化了人铜锌超氧化物歧化酶(HuSOD1)。方法是合成HuSOD1编码基因，PCR扩增后连入pMAL-p5x质粒构建融合表达载体，转化大肠杆菌BL21(DE3)感受态。IPTG诱导表达，NBT法测定HuSOD1酶活，利用麦芽糖结合蛋白亲和层析柱纯化MBP-HuSOD1融合蛋白，经因子Ⅹa酶切及分子筛柱层析纯化HuSOD1蛋白。结果在大肠杆菌中表达并纯化获得有活性的MBP-HuSOD1，经进一步酶切、纯化后得到HuSOD1。
自然的SOD如SOD1，因为分子量大不能进入细胞，所以不能期待SOD本身会影响肿瘤的生长。研究发现SOD1可以清除细胞的超氧化物，如单独静脉注射或肌肉折射SOD1能明显延长携带艾氏腹水肿瘤细胞或实体肉瘤180种肿瘤细胞动物的寿命。
2、铜锌超氧化物歧化酶的活性与疾病的关系
（1）铜锌超氧化物歧化酶突变与神经退行性紊乱的关系
通常认为SOD1清除超氧化物活性的降低或完全之失活将导致体内活性氧物种的大量聚积，氧化损伤机体从而引起一些与活性氧物种相关的疾病。研究认为SOD1的突变、金属离子的缺失或错误结合引起蛋白质结构的变化，尤其是金属结合部位、静电环和Zn结合亚环等关键结构的变化是导致蛋白质自聚集，最终形成淀粉状纤维结构的关键因素。
帕金森、早老性痴呆症等与蛋白质聚集作用有关的神经退行性紊乱可能具有与成人神经性退行性紊乱ALS相同的致病机理。因此研究SOD1突变体的结构和化学性质，尤其是生物无机化学，对于揭示ALS和其他一些与蛋白质相关的神经退行性紊乱的病理学有重要意义。
（2）铜锌超氧化物歧化酶活性与结肠癌的关系
研究者监测了大肠癌患者外周血中红细胞铜锌超氧化物歧化酶(CuZn-SOD)活性变化与病程的相关性，以了解其对预后的临床意义。结果发现对大肠癌患者作定期的外周血红细胞CuZn-SOD活性监测，对病程的预后、转归有一定的临床意义。
（3）铜锌超氧化物歧化酶活性与肝细胞癌的关系
研究者观察了铜锌-超氧化物歧化酶mRNA和蛋白在黄曲霉毒素B1(AFB1)诱发树鼩肝细胞癌(HCC)形成过程中的表达变化，并对其在人肝癌组织中的表达情况进行验证和对比，探讨CuZn-SOD在肝癌形成中的作用。研究结果发现CuZn-SOD可能是肝癌发生的相关基因之一，它在mRNA水平和蛋白水平的表达下降与肝癌的发生发展可能互为因果。
