(一)概述
L-氨基酸氧化酶和蛇毒中其他酶不同,它不是水解酶,而是催化L-氨基酸脫氫的酶,其產物為相應的酮酸。絕大多數蛇毒都含有L-氨基酸氧化酶,而且活性很高。以亮氨酸 為底物時,有些蛇毒中的L-氨基酸氧化酶活性比哺乳動物高400倍。由于這種酶含輔基 FAD,所以呈黃色,蛇毒的黃色大都由此酶產生的。白色蛇毒一般不含L-氨基酸氧化酶, 例如沙跬 和掠網澳蛇,蛇毒都無色,它們不含L-氨基酸氧化酶。也有例外情況,如我國的尖吻蝮蛇蛇毒雖為白色,但有這種酶。
L-氨基酸氧化酶的分布十分廣泛,眼鏡蛇科、蝰蛇科和響尾蛇科蛇毒大部分都含此 酶,眼鏡蛇科蛇毒中這種酶的含量相對較少,響尾蛇毒中這種酶占總蛋白量的4%(W/ W)左右,海蛇毒中沒有發現這種酶。
L-氨基酸氧化酶催化L-氨基酸生成-酮酸 蛇毒中的L-氨基酸氧化酶催化上述反應是在體系中有過氧化氫酶存在的情況下進 行的,當系統中沒有過氧化氫酶時則按下式進行:
0
II
R— CH — C00H+H20+02 —»R— C —C00H+NH3+H202 (2)
I
nh2
反應分二步:第一步為L-氨基酸脫氫,生成中間體,脫下的氫轉移到FAD上;第二步 是中間體和水反應自動產生a-酮酸,轉移到FAD上的氫和氧結合產生過氧化氫。
FAD+R— CH — COOH —^[R— C —COOH]+FADH2 (1)
I II
nh2 nh
o
[R— C — COOH]+HzO —-R— C —COOH+NH3 (2)
II
NH
fadh2+o2 —-h2o2+fad
在沒有過氧化氫酶時,生成的過氧化氫不能及時消除,很容易和《-酮酸作用而使其 被氧化,有過氧化氫酶時,過氧化氫被分解成水。
(二)分離和理化性質
對L-氨基酸氧化酶的純化以及理化性質的研究較多。 對食 魚竣Piscivorus)蛇毒中的L-氨基酸氧化酶進行了純化 ,)對黃綠烙鐵頭 蛇毒L-氨基酸氧化酶進行了 純化,并研究了它的物理化學性質。最早得到L-氨基酸氧化酶晶體的是Wellner和Meis- ter (1960),他們從東部菱斑響尾蛇 蛇毒中純化出L-氨基酸氧化酶并獲 得了晶體。
蛇毒中的L-氨基酸氧化酶有許多共同的性質,例如分子量在60 000?140 000之間,多數都含FAD輔基等。下面以 蛇毒中分離的L-氨基酸氧化酶為例進行說明。
從 蛇毒中分離的L-氨基酸氧化酶由二個非共價結合的亞基組成,每個亞基分子量近70 000,整個分子的分子量在130 000左右,含有5%的糖。每個分子有兩 個FAD輔基。該酶可以以晶體懸于水中,也可以以濃的溶液存在于0. lmol/LKCl或0. 1 MTriS-HCl(pH7. 2)緩沖液中。這些存在方式在0°C?5°C條件下都能保存數月不會影響 活性,但冷凍干燥會使酶失活,最易失活的溫度為一20℃,失活的比例依樣品內pH和離 子強度而定。失活伴隨著可見吸收光譜的改變,但不會引起聚合,也不會離解成亞單位,仍 然保留對抗體的反應能力。在大多數情況下,失活的酶可以通過在pH 5.0條件下加熱而 使其活性恢復,對光的吸收也隨之恢復正常,因此失活可能是由于酶構象有了較少的改變 引起,最有可能是FAD輔基變化引起。從沙蝰 蛇毒中分離的L-氨基酸氧
化酶也有這個性質(Kunh,1976);從蛇毒中分離的L-氨基酸氧化酶已制 成結晶,用幾種物理方法測定為純品,但用電泳或離子交換層析法能把它分成3種相同活 性的組分;從巴勒斯坦蝰蛇蛇毒中分離的L-氨基酸氧化酶也有相同的性 質。雖然這種現象的原因不十分清楚,但推測可能是因為不同亞基以不同方式結合形成3 種同工異構酶的原因。組成L-氨基酸氧化酶的2個亞基有相似的氨基酸順序,但二者在 電泳速度和N-端氨基酸殘基方面不同。組成L-氨基酸氧化酶時2個亞基的量也不同,一 個亞基大概是另一種亞基的2. 5倍。等電聚焦電泳可以把這種酶分成更多的組分,每種組 分都有酶的活性。為了解釋這個問題,設想了幾種可能性:一種設想認為異構現象是由于 分子中酰胺基因的數量和位置差異引起的,這種情況和眾多的細胞色素C相似;另一種 設想認為是由于分子的含糖量不同引起的,這和引起核糖核酸酶異構現象相似;還有一種 設想認為是分子的構象不同引起的,這和線粒體中蘋果酸脫氫酶的異構現象相似。總的來 說,L-氨基酸氧化酶是分子結構相差很小的同工酶的混合物,至于引起這種現象的原因還 有待于進一步研究。從眼鏡王蛇毒中分離出來的L-氨基酸氧化酶與上述酶不同,由于該 酶是用層析法得到的,因而它不可能再被常規離子交換分成幾個組分,但該酶在分子篩層 析中也表現出對稱的蛋白峰,并與酶活力峰吻合。這個酶在高pH系統聚丙烯酰胺凝膠電 泳和平板梯度聚丙烯酰胺凝膠電泳中均表現為單條帶,即使在等電聚焦電泳中也僅在 pH4. 1處表現出2條?3條較細的帶,而從C. 蛇毒中分離的L-氨基酸氧化
酶在等電聚焦電泳中竟表現出2條?3條帶或以上。顯然這兩個酶存在著較大的差異。眼 鏡王蛇毒L-氨基酸氧化酶無論其凝膠電泳行為、分子量、亞基分子量均表現為單一組分, 僅在等電聚焦電泳時呈現分子電荷的微觀不均一,這種不同是不同分離方法或是蛇種之 間的差異造成的。
Ueda等(1.988)從烙鐵頭(T. 蛇毒中分離純化出一種L-氨基酸氧化酶,用凝膠過濾測定分子量為40 000,用SDS-PAGE測定分子量為70 000,這說明該酶 由兩個相同的亞基組成。這種酶的等電點為5. 4,含有兩個FMN輔基,它水解疏水氨基酸 速度較快,對堿性氨基酸的水解速度較慢。在PH7. 6條件下水解Leu的Km和V_„ait分別 為1. 17mmol/L和9. 9u/mg。酶的活性可以被重金屬離子(Zn2+、Cd2+和Hg2+)和巰基修 飾劑(如KCN、PCMB和碘乙酰胺)抑制,這說明該酶中的活性部位有巰基存在。這種現象和從 蛇毒中分離的L-氨基酸氧化酶相似,該酶中含有4個自由巰基。
分子中含FMN的L-氨基酸氧化酶不多,哺乳動物組織中提取的酶含有這種輔基。在 蛇毒L-氨基酸氧化酶中,另一個含FMN輔基的是從 蛇毒中分 離的L-氨基酸氧化酶,有趣的是這兩種蛇的親緣關系較近。比較從V. 、C.和眼鏡王蛇蛇毒中分離的L-氨基酸氧化酶的氨基酸組成可以發現,它們都含 有較多的酸性氨基酸。但也存在著較大的差別,例如眼鏡王蛇蛇毒L-氨基酸氧化酶沒有 色氨酸和甲硫氨酸,賴氨酸的量也多于精氨酸;對于C. 蛇毒中這種酶而言,
情況正相反。在氨基酸組成比例中,眼鏡王蛇L-氨基酸氧化酶的酸性氨基酸含量也比響 尾蛇蛇毒的酶含量多,而堿性氨基酸的含量則比響尾蛇來源的酶低,這 一情況與眼鏡王蛇蛇毒的L-氨基酸氧化酶等電點低于響尾蛇毒來源的酶是一致的。對于 L-氨基酸氧化酶的等電點而言,似乎沒有什么規律可以遵循,例如從和T. //azwwW<afe蛇毒中分離的L-氨基酸氧化酶等電點分別為4. 9和8.4,相差很大。
從C. a心肌狀蛇毒中分離的L-氨基酸氧化酶的光譜吸收性質與條件有關,但大 致吸收峰變化不大。這個酶在275nm、390nm和462nm顯示3個特征吸收峰。這個結果 和眼鏡王蛇毒L-氨基酸氧化酶吸收光譜幾乎相同,眼鏡王蛇蛇毒的特征峰為276nm、 392nm和465nm。它們與FAD特征吸收峰265nm、375nm和450nm比較,表明這些L-氨 基酸氧化酶都含有FAD輔基,但FAD與蛋白質結合后,450nm、375nm和265nm的Xmax 向長波方向移動了近3nm。由于FAD在265nm吸收與蛋白質280nm吸收峰疊加,至使 L-氨基酸氧化酶在280nm處的消光系數遠大于一般簡單蛋白質,同時使酶紫外吸收 向短波方向移動2nm?3nm。




