[发明专利]一种编码过氧化氢酶的基因及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于生物技术领域，更具体涉及一种编码过氧化氢酶的基因及其制备方法和应用。

背景技术

过氧化氢酶（CAT）是一种蛋白类清除剂，是以铁卟啉为辅基的结合酶。它能促使H₂O₂分解为分子氧和水而清除体内的过氧化氢，从而使细胞免受H₂O₂的毒害，是生物防御体系的关键酶之一。氧自由基的清除可以分为两步：第一步是作为有害物质的超氧阴离子在SOD的作用下和氢离子反应，生成H₂O₂；第二步是H₂O₂在过氧化氢酶的作用下和氢离子反应，最终将H₂O₂降解成H₂O和O₂。事实上，SOD、GSH、维生素E、CAT等是一个相互保护的防御群。当自由基代谢出现紊乱时，抗氧化酶含量降低而引起机体受损。适当补充外源性的抗氧化剂能提高机体的抗氧化能力，以免机体受到自由基的损伤。

近年来，大量研究发现自由基与衰老、癌症、肺心病、肾病等多种疾病有关，主要在几个病理过程的启动中起重要作用。机体主要通过去自由基酶（如SOD、CAT等）来清除体内自由基，使机体免受自由基损伤。彭志英和蒋黎(1995)的研究表明：过氧化氢酶正是能够迅速分解H₂O₂生成H₂O和O₂，使超氧化物酶水解反应顺利进行，同时使H₂O₂不至于与O₂^- 在铁鳌合物的作用下反应生成OH^-自由基，而防止自由基的损伤。去自由基酶在健康和疾病中的作用正在被人们关注，检测该类酶对研究自由基代谢平衡、抗衰老及肿瘤发病机理，以及急性胰腺炎、肝炎、心血管疾病、各种贫血与Zieve综合症等的诊断与鉴别诊断具有重要意义(Southern and Powis, 1988; Cohen, 1989)。此外，过氧化氢酶还可充当Hb和其它含巯基蛋白质的保护剂。过氧化氢酶主要与细胞内线粒体及过氧化物酶体结合，同D-氨基酸氧化酶等一系列需氧脱氢酶相偶联并快速分解细胞代谢过程中产生的毒性物质H₂O₂，从而起到解毒、保护巯基酶和膜蛋白等作用(王坤等，1989)。

从发现至今，对过氧化氢酶的研究已愈百年，对该酶的理论与应用研究均有一定的深度。近几年随着工农业生产技术的进步及需求，过氧化氢酶获得广泛的应用，其主要应用领域主要有：①在食品工业中的应用；②在制浆造纸和纺织印染工业中的应用；③在医药中的应用。在医药领域，CAT的应用已经获得进展。如：含有过氧化氢酶的滴眼液和隐形眼镜护理液可以有效的去除晶状体内的H₂O₂，有效的预防和延缓白内障的发生；补充过氧化氢酶可以有效的抑制刺激部位平滑肌细胞的异常增殖的现象；近年来，过氧化氢酶开始使用在美容业中。一些面部护理中加入了该酶和过氧化氢，目的是增加表皮上层的细胞氧量。由于几乎所有的疾病的发生和发展都与自由基的积累有关系，所以研究人员已经在尝试将过氧化氢酶用于动物活体细胞的功能研究，如血管上皮细胞，肌细胞，晶体细胞等，并取得了一定的进展。

一些蛋白质能以非传统的内化方式跨膜进入细胞，而且这些蛋白还能将更大的分子带入到细胞内部，甚至逾越血脑屏障。研究发现，这类蛋白都有共同特性的能介导蛋白跨膜转运的结构域——蛋白转导结构域(Protein transduction domain，PTD)。具有跨膜递送活性的PTD蛋白核心序列（YGRKKRRQRRR）的多肽片段即被确定为TAT蛋白转导域，简称PTD-TAT。PTD-TAT区段(protein transduction domain)能够高效地将多种不同结合形式的大分子颗粒带进体外培养的细胞，并不会导致携带物生物学活性的丧失。

CAT现已经成为一种疗效广泛的药用酶，但仍有一些缺陷，如天然酶分子量大且难透过细胞膜、稳定性较差、体内半衰期短、且具有免疫原性、功能相对单一等, 使其在临床上的应用仍有一定的困难，从而限制了其应用。对于CAT-TAT融合蛋白研究有利于进一步拓宽其应用范围。

发明内容