草酸脫羧酶

草酸脫羧酶(EC 4.1.1.2)是一種含Mn2+的草酸降解酶。在白腐菌中廣泛存在,少數低等真菌和細菌中也能產生。

概述

草酸脫羧酶(EC4.1.1.2)在真菌和細菌中都有發現,是一種含Mn2+的草酸降解酶。在白腐菌中廣泛存在,少數低等真菌和細菌中也能產生。它能夠在沒有其他輔因子的作用下,直接將草酸分解成甲酸二氧化碳。草酸脫羧酶具有較強的熱穩定性和抗去污劑的能力,最適活性pH值在1-3之間。

蛋白結構

草酸脫羧酶屬於cupin蛋白超家族的bicupin亞族。目前,至少10多種草酸脫羧酶得到了分離和純化。具有催化活性的草酸脫羧酶是由三個cupin二聚體單體組成的六聚體結構。以枯草芽孢桿菌中的草酸脫羧酶為例,該酶由379個胺基酸殘基組成,一般為酸性糖蛋白,含有2個錳離子,形成2個活性區域;表面一些胺基酸被不同程度地糖基化。蛋白N末端由5個胺基酸形成一種類似於蓋子的結構,控制著草酸脫羧酶的催化效率和反應特異性。蓋子結構中的胺基酸發生突變後,能使草酸脫羧酶催化活性轉變為草酸氧化酶的催化活性。

套用

農業中的套用

草酸和草酸鹽在自然界廣泛分布。生物體可以通過一級或二級代謝途徑產生草酸。真菌分泌草酸來對植物進行侵染,對一些重要農作物產生巨大的危害。目前通過化學農藥的方法來防治相關植物病害,但是效果並不顯著,環境污染嚴重。通過基因工程技術在植物基因組中轉入草酸脫羧酶基因來提高植物抗病害能力,可以作為解決該問題的有效方法。

工業中的套用

造紙工業中,紙漿在化學漂白過程中形成草酸鈣沉澱,堵塞管道和篩網。啤酒生產過程中也容易形成草酸鈣沉澱。從真菌中提取出的草酸脫羧酶被廣泛用於草酸的去除。

臨床套用

人和動物通過食用含有草酸的食物或者那些可以在體內轉化為草酸的化合物比如抗壞血酸來攝入草酸。被麴黴菌感染通常也可以導致體內過多的草酸積累。體內過多的草酸會引發草酸鈣腎結石的形成,還有一種不常見但是非常嚴重的遺傳疾病--原發性高草酸尿症的發生。草酸脫羧酶可以用來降解食物中的草酸成分,在腎結石的防治方面有極為重要的作用。此外,由於草酸脫羧酶對草酸具有高度的特異性,已經被用來測定血漿和尿液中草酸的含量。

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