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角蛋白酶是一種特殊的蛋白水解酶，能特異性降解結(jié)構(gòu)高度頑固且不溶的角蛋白質(zhì)，如羊毛、羽毛、人發(fā)等。作為養(yǎng)殖業(yè)和畜牧業(yè)的主要副產(chǎn)物，全世界每年產(chǎn)生大量的角蛋白廢棄物，由于結(jié)構(gòu)緊湊、二硫鍵含量高而難以處理，通常被焚燒、填埋或直接廢置堆放，不僅給環(huán)境帶來嚴(yán)重污染，也是對角蛋白資源的極大浪費(fèi)。角蛋白酶的發(fā)現(xiàn)和利用有效地解決了這個問題，此外，角蛋白酶在飼料、肥料、制革、洗滌劑、化妝品以及醫(yī)藥領(lǐng)域也展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用潛力和價值。然而，“產(chǎn)量低、活性差、性質(zhì)弱”一直是角蛋白酶研究的瓶頸問題，嚴(yán)重阻礙了角蛋白酶的工業(yè)化生產(chǎn)及應(yīng)用。分子生物技術(shù)的快速發(fā)展為角蛋白酶的生產(chǎn)和性能提升提供了強(qiáng)有力的工具。該綜述系統(tǒng)總結(jié)了角蛋白酶的應(yīng)用潛力，并探討了角蛋白酶催化機(jī)制；對其分子層面的研究進(jìn)行了全面闡述，包括對基因序列和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的分析；此外，對角蛋白酶蛋白質(zhì)工程改造的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述和討論，揭示了信號肽和前導(dǎo)肽等蛋白結(jié)構(gòu)域的改造工程已成為提高角蛋白酶產(chǎn)量的重要策略，先進(jìn)的蛋白質(zhì)工程技術(shù)將推動角蛋白酶的工業(yè)化生產(chǎn)并促進(jìn)其在多個領(lǐng)域的商品化應(yīng)用。

相關(guān)工作得到了國家自然科學(xué)基金、江蘇省重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家輕工技術(shù)與工程一流學(xué)科自主課題等項目的資助。

圖1角蛋白酶的催化性能及應(yīng)用潛力

圖2角蛋白底物降解機(jī)制探討

圖3基因篩選與表達(dá)策略

圖4角蛋白酶的成熟過程

參考資料

[1] 史勁松教授團(tuán)隊在Biotechnology Advances上綜述角蛋白酶分子生物學(xué)及工業(yè)應(yīng)用研究進(jìn)展,http://sps.jiangnan.edu.cn/info/1135/4165.htm