核苷酸发酵消泡剂的核酸酶及产生菌

发布时间：2012-10-16 12:03

RNA可以酶解或经化学降解。化学降解有碱法、中性盐法和酸法等。碱法降解主要是获得2′:3′-核苷酸的混合物，中性盐降解主要获得核苷类，酸法主要获得的是碱基。要获得呈味的5′-IMP和5′-GMP只能用核苷酸发酵消泡剂与酶解。核酸分解酶全部隶属于作用酯键的磷酸二酯（水解）酶类，其分类编号为EC3. 14。在动植物和微生物中具有的核酸分解酶系常常千差万别，为了便于区分，可以大致分为两类：一类是RNase或DNase的作用位置切在a键处，裂解生成5′-磷酸单酯（以下略称5′-P）的5′-P核酸酶；另一类是能将b键处裂解或转移生成3′-P或2′:3′-环状磷酸酯的3'-P核酸酶。一般说来，DNase的作用位置切在b处，而大多数3'-P核酸酶首先将b转移到2′-OH上，形成2′:3′-环状磷酸酯，第二步再生成3'-P，有时也会停止于第一步反应。分解核酸为有味的5'-IMP和5'-GMP的酶类，统称为5′-P核酸（分解）酶，由于不同的微生物和动植物使用核苷酸发酵消泡剂，产生该类酶的性质千差万别。例如，有表现出对底物DNA和RNA有专性和非专性之分；是否同时产生5'-P寡核苷酸和5'-P单核苷酸的差别；是否同时具有产生3'-P核酸酶与5'-P核酸酶之分；不同阶段是否需要核苷酸发酵消泡剂、Mg2+，Mn2+，Zn2+等金属离子之分；分解变性与未变性的RNA和DNA有无差别；至于要求不同的温度不同浓度的核苷酸发酵消泡剂和pH等条件更是司空见惯。核酸分解为5'-单核苷酸的整个过程，与下列性质的酶类有关：①催化RNA分解为具有5'-P末端的寡核苷酸的核酸内切酶和催化寡核苷酸分解成5'-核苷酸的核酸外切酶；②核苷酸发酵消泡剂直接催化降解RNA为5'-核苷酸的核酸外切酶；③把RNA加磷酸分解为核苷二磷酸的多核苷酸磷酸化酶和催化核苷二磷酸脱磷生成5'-核苷酸的核苷二磷酸酶。此外，在把5'-AMP转换为5'-IMP的反应中，与5′-AMP脱氨酶有关。同时也知道了能进一步分解已生成的5′-核苷酸的酶。5′-核苷酸酶或非专一性的磷酸单酯酶可以催化5′-核苷酸的脱磷酸反应，使5′-核苷酸降解为核苷，核苷酸N-核苷酶可将5′-核苷酸降解为核酸碱基和核糖-5′-磷酸；核苷酸焦磷酸化酶在核苷酸发酵消泡剂与PPi存在下，能将5′-核苷酸催化分解为核酸碱基和PRPP。因此，为要通过酶解RNA生产5'-IMP和5'-GMP，首先应该检索能生成将RNA分解为5′-核苷酸的酶和和5'-AMP脱氨酶，而不产生与5′-核苷酸分解有关的各种酶的微生物。依据上述提出的目的，目前认为桔青霉和金色链霉菌是较为理想的菌种。青霉属产生的核酸酶在分解多核苷酸时，属于核酸内切性和外切性，原认为与蛇毒的5′-磷酸二酯酶相同，后经研究认为它要求的底物结构与蛇毒磷酸二酯酶完全不同，但是把核酸分解为5′-核苷酸这一点与蛇毒磷酸二酯酶相似，所作用底物的基本结构与脾脏酶相似，主要分解产物具有羟基这一点与葡萄球菌属的酶相似，于是改称青霉属产生的核酸酶为核酸酶P1，正式名称应是核酸-5′-核苷酸水解酶（3′-磷酸水解酶），以别于蛇毒的5′-磷酸二酯酶。在与核酸酶P1，作用方式相似的酶中，有一种茎点霉、紫红曲霉产生的核酸酶，植物中的小麦、芒果豆、马铃薯、银杏、烟草及玉米等都含有类似的酶。青霉属菌株产生的酶中，没有5′-AMP脱氨酶，因此产物没有5'-IMP 。关于金色链霉菌产生的核酸酶的情况现已搞清，在该菌的核苷酸发酵消泡剂的发酵液滤液中，不仅产生分解RNA为5′-核苷酸的酶，即核酸内切酶和核酸外切酶，同时也产生5′-AMP。金色链霉菌还产生两种磷酸单脂酶，即5′-核苷酸酶和碱性磷酸单脂酶，分泌于菌体之外。本文参考《发酵微生物学》一书。

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