磁性材料固定化腈水解酶的研究(3)
1.2 影响酶分子催化的重要因素
1.2.1 诱导剂
腈水解酶属于诱导性酶,换句话说,其活性只有在有在合适的诱导剂中时才能被检测到。底物、产物或者类似物都可以起到诱导剂的功能,底物、产物或者及其类似物都可以做其诱导剂,不过一些剧毒的腈类物质,比如扁桃腈,生物催化的酶会被完全抑制住。尿素和S-己内酰胺是潜在的腈水合酶的诱导剂,在诱导水合酶活性过程中起到了关键的作用。当前在日本已经用于商业化合成丙烯酰胺的微生物。相似的情况在Rhodochrous LL-100-21[13],R.rhodochrous NCIMN11216[14]和Nocardia globeruls NHB-2[15]中发现。沈寅初在研究中发现,既是没有加入诱导剂,Bacillus subtilis ZJB-063表现出了腈水解酶的活性。但是有趣的是,在加入ε-己内酰胺作为诱导剂后,这个菌株表现出了合酶和酰胺酶的活性[16]。这种在水解腈类和酰胺类物质的过程中表现出的多功能性,在有机合成中有重要意义。所以,诱导剂的选择在腈-酰胺转化酶的过程中很重要。
1.2.2 金属离子
以腈水合酶为例,影响酶活力的金属离子主要包括Fe3+和Co2+。腈水合酶水解是是以Fe3+为辅基,只有反应体系中存在Fe3+,腈水合酶活性才能被观察到。一些来自真菌的腈水合酶,比如Myrothecium verrucaria,甚至在活性位点处有Zn2+,在这种情况下,Zn2+对酶的活性影响很大[17]。
但是，与腈水合酶不同的是,腈水解酶并不需要金属离子作为辅因子。相反,已被证明的是在其催化反应中,因为一定要保证半胱氨酸残基活性，在很多金属离子对腈水解酶的活性影响的研究中都可以表明，巯基结合剂比如Hg+和Ag+能够强烈的抑制腈水解酶的活性[18-19]。故金属离子对酶的催化反应是有很大影响的。
1.2.3 温度和pH的影响
温度和pH对酶的活性有很大的影响,更有甚会对物质的立体选择性产生影响。腈的生物催化通常会在很窄的一个pH值范围内,比如中性或稍稍偏碱性。在强酸或者强碱的环境中这些酶的活性将会很低。因此,HCL往往能过用来终止反应。另外,因为在一定的条件下，pH能够影响立体选择性,Wang等通过改变pH来提高酶催化苯甘氨腈的对应选择性,尽管反应速率较慢,但是对映体过量值超过了99%。
温度对酶活力的影响分为两个方面。一方面,根据阿伦尼乌斯方程,随着温度的升高,酶的活性也提升。另一方面,随着温度的升高,酶将会失去活性。因为很多酶并非耐热酶，故此这些酶在5℃以上就会容易失活。很小的温度波动都会造成酶的不可逆失活。若是能发现耐热高的酶，使其在5℃以上都不曾是失活，这对医药行业具有重大意义，故此研究酶的温度稳定性很重要。除了酶的活性,温度也会影响酶的立体选择性。Wang等研究得,随着温度从3℃降低到2℃的时候,来自于AJ270的腈水解酶催化产生具有光学活性的2,2-二甲基环丙羧酸,其立体选择性也得到提高。故此可以说明,温度也会影响酶的立体选择性,这种现象亦可以被理解为,温度能够影响反应的自由能。
1.2.4反应介质的影响
非水相酶催化将会是日后研究的重点，大量的研究证明，酶催化反应在非水相介质中具有很多优点。例如在在非水相介质中增大了非极性底物的溶解性，促进反应的进行，能够降低底物的自身降解和消除底物和产物抑制等等。所谓的非水相体系包括(1)水与水溶性有机试剂组成的均相体系。(2)水与水不溶性有机试剂组成的体系。(3)微水相。(4)离子液体。
过去的几十年中，在非水相生物催化研究中，用来激活酶的方式取得了很大的进展。在应用到微水和无水反应介质的激活酶的方法得到了很大的发展，其中包括了蛋白质工程，化学修饰和与非缓冲盐的共同冷冻干燥。与有机试剂反应体系这种传统的体系相比，最近的一些酶促反应是在在离子液体中进行的，这为我们提供了一个新的研究方向。
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