水相胶束体系中底物微环境对辣根过氧化物酶催化反应的影响-UDP糖丨MOF丨金属有机框架丨聚集诱导发光丨荧光标记推荐西安齐岳生物

非水相酶学的研究对于加深理解酶在天然环境中的性质具有重要意义，Ryu等曾用辣根过氧化物酶(Horseradish peroxidase，HRP，E.C.1,11,1,7)研究了非水溶剂对酶的结构和功能的影响.由于过氧化物酶在HgO存在下能催化氧化许多有机物，并且水不参与反应，催化聚合的芳香胺类和酚类具有高度共扼的大T键结构，故具有诱人的应用前景.HRP在有机溶剂中的结构和性质已有较详细的报道，而在水相胶束体系的酶学性质却未见报道.

为解决底物的溶解度问题．我们引入了水相胶束体系进行芳香胺类的聚合，通过比较3种**的在水相胶束中具有不同增溶位置及带有不同量亲水、疏水基团的芳香胺类，如苯胺、二苯胺和联苯胺在有机溶剂及水相胶束体系的酶促动力学常数，来探索水相胶束体系中底物微环境对酶促反应的影响和机制.

实验部分

辣根过氧化物酶RZ~3.0，比活>250 U/mg.其它试剂均为分析纯.

向50%的二氧六环或69 mmol/L的十二烷基磺酸钠(SDS)(溶剂为pH=6.0、20 mmol/L磷酸缓冲液)中加入一定量的底物，于25℃振摇24 h.取出1 ml.加入比色池中，再加入4.26 mmol/L的HRP和2.27的HO:，测定其底物的荧光减少速率(Hitachi-850型荧光分光光度计)．再根据底物浓度和荧光强度的标准曲线算出反应初速度，以底物浓度和反应初速度作Linewear-Rurk图，求出动力学常数.

结果与讨论

图1为具有不同亲疏水基团比例的3种底物在69 mmol/L SDS体系与50%二氧六环体系中的动力学特性.由于反应活性的差异，在测定苯胺的动力学常数时采用了不同浓度的HRP.

图1

从表1可以看出，体系不同，3种底物的Km值均有变化，且在50%二氧六环体系中Km值均小于SDS体系．说明在有机相中酶对底物的亲和力比在胶束体系中更大，这与底物本身是两亲性分子，其在胶束的两亲环境中分配系数较在有机相中更大是一致的.Ka./Km也表现了同一趋势，3种底物在SDS体系中的Kea./K。值均比在50%二氧六环体系中要高，说明酶在SDS胶束体系的催化效率比在有机相中的高.

研究结果表明，与有机溶剂相比，在缓冲液体系中HRP与底物的亲和力更强，催化效率也更高．而我们的实验结果表明，在水相胶束体系中HRP比在有机溶剂中催化效率更高，但与底物的亲和力更低．因此，我们认为在水相胶束体系中，HRP是在一个既不同于缓冲溶液体系，又不同于有机溶剂体系的微环境中进行酶促反应的，即在一个较严格的亲/疏水界面反应.

酶在水相胶束体系中所表现出的这种与底物亲和力降低，但催化效率反而升高的特点恰与酶进化的趋势相吻合，这或许能体现生物膜进化与酶进化的趋同性．就K。而言，苯胺在SDS体系比在二氧六环体系中提高了15倍，使用二苯胺时提高了近一倍，而使用联苯胺时仅提高了～30%﹔而Kea./Km的变化趋势却是联苯胺提高得更多，二苯胺次之，苯胺更小K值的大小可以反映出酶与底物亲和能力的强弱，但在不同的微环境中﹐酶与底物的亲和能力会受到不同程度的影响﹑由于3种底物的亲疏水基团比例不同，故在水相胶束体系中，底物在胶束中的增溶位置在很大程度上影响着酶促反应的动力学，并对不同常数具有不同的影响，具体机制还有待于进一步研究.

水相胶束体系是一种微多相的反应介质，表面活性剂分子聚集形成的胶束以一种微多相的方式存在于大量的水体系中．在催化反应的过程中，酶处于水相中，有利于酶的催化.但由于游离的表面活性剂分子及由表面活性剂分子构成胶束的存在，这种微环境又不完全与水相同.同时，在水相胶束中，底物被增溶，并被限制在由表面活性剂分子构成的胶束中，酶对底物的催化作用在胶束和水之间的界面上进行，故底物不同于在水及有机溶剂中的游离状态．因此，研究酶在水相胶束体系中的催化特性可以优化反应条件，以利于控制反应的进行.

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