介紹
半乳糖氧化酶是一種含銅的細(xì)胞外氧化還原酶,能夠催化一系列羥基醇氧化成醛,并將氧氣還原為過氧化氫。
圖一 半乳糖氧化酶
應(yīng)用
半乳糖氧化酶是碳水化合物活性酶數(shù)據(jù)庫中新建立的輔助活性(auxiliary activity,AA)AA5_2家族中的一種銅依賴性氧化酶,能夠催化多種醇(糖)的羥基氧化生成相應(yīng)的醛,具有廣泛的底物特異性。它在催化糖反應(yīng)中表現(xiàn)出嚴(yán)格的區(qū)域選擇性,在沒有任何復(fù)雜有機(jī)輔因子的作用下僅針對D-半乳糖分子上的C6位羥基進(jìn)行氧化(圖二),基于這一特性,半乳糖氧化酶已成功應(yīng)用于多個領(lǐng)域。在食品分析中,它可用于奶類產(chǎn)品和相關(guān)乳制品中的乳糖測定;在造紙行業(yè)中,它生成的醛衍生物可用于提高紙張的強(qiáng)度;在香料工業(yè)中,它催化長鏈脂肪醇生成的醛可用于香料的合成;在醫(yī)藥領(lǐng)域,它可用于抗HIV藥物的合成;在化學(xué)合成領(lǐng)域,其醛基產(chǎn)物可以進(jìn)一步氧化形成羧基,這種方法在合成藥物中間體、制備新型糖類以及核苷酸等產(chǎn)品中具有廣泛的應(yīng)用[1-3]。
圖二 半乳糖氧化酶的催化氧化
來源
半乳糖氧化酶最早于1959年由Cooper等從真菌Polyporus circinatus中分離出來。第一個被克隆并測序的半乳糖氧化酶基因是從Dactylium dendroides中提取的gao A基因,其長度為2043bp,編碼一個含680個氨基酸序列的蛋白質(zhì),該基因已在畢赤酵母、大腸桿菌以及其他真菌中異源表達(dá)。目前已報(bào)道的半乳糖氧化酶主要來自鐮刀菌屬,其中亞谷狀鐮刀菌是半乳糖氧化酶的主要生產(chǎn)者。此外,也有其他真菌來源半乳糖氧化酶的報(bào)道,如Magnaporthe oryzae、Neurospora tetrasperma、Colletotrichum graminicola等。關(guān)于細(xì)菌來源的半乳糖氧化酶,目前在核苷酸序列分析的基礎(chǔ)上已經(jīng)確定了半乳糖氧化酶是Stigmatella aurantiaca中fbf B基因的產(chǎn)物同源物,該基因編碼一種參與子實(shí)體形成的蛋白質(zhì),但是該蛋白質(zhì)產(chǎn)物尚未被表征,其c DNA也尚未被檢測到[4,5]。
參考文獻(xiàn)
[1]Yin Z, Zhi JF. A photoelectrochemical biosensor based on the direct electron transfer to galactose oxidase[J]. J Photochem Photobiol A Chem, 2020, 397:112560.
[2]秦瓊.固定半乳糖氧化酶催化氧化HMF的研究[D].北京:北京化工大學(xué), 2019.Qin Q. Study on catalytic oxidation of HMF by fixed galactose oxidase[D]. Beijing:Beijing University of Chemical Technology,2019.
[3]楚浩.半乳糖氧化酶/超氧化物歧化酶雙酶催化5-羥甲基糠醛的氧化的研究[D].北京:北京化工大學(xué), 2020.Chu H. Study on oxidation of 5-hydroxymethylfurfural by galactose oxidase/superoxide dismutase[D]. Beijing:Beijing University of Chemical Technology, 2020.
[4]Cao N, Xia GL, Sun HH, et al. Characterization of a galactose oxidase from Fusarium odoratissimum and its application in the modification of agarose[J]. Foods, 2023, 12(3):603.
[5]Dean RA, Talbot NJ, Ebbole DJ, et al. The genome sequence of the rice blast fungus Magnaporthe grisea[J]. Nature, 2005, 434(7036):980-986.