枯草杆菌蛋白酶催化水解蛋白质为氨基酸 ,在有机溶剂中也能催化
多肽的合成。这些
碱性蛋白酶具有重要的应用价值 ,被广泛应用于洗涤剂、制革及丝绸工业。产生这类酶的菌有
地衣芽孢杆菌、
解淀粉芽孢杆菌、
枯草芽孢杆菌、缓慢芽孢杆菌、嗜碱芽孢杆菌和南极嗜冷芽孢杆菌等。它们产生的酶分别被称为枯草杆菌蛋白Carlsberg、BPN’、E、BL 、YaB 等。对于枯草杆菌蛋白酶结构与功能的研究已有较长的历史 ,其蛋白结构、生化特性、催化机理等均有了较清晰的了解。这些酶的三维结构及编码基因都基本研究清楚。大部分枯草杆菌蛋白酶是由 270多个
氨基酸残基组成。枯草杆菌蛋白酶BPN’与E 的区别是43 个氨基酸残基发生替换,Carlsberg 与E 在序列上的区别是89 个氨基酸残基替换再加上第 56位残基缺失 ,BL与 BPN’的区别是在275 个氨基酸残基上有103 个残基替换再加上4 个残基(160～163)缺失。南极嗜冷
芽孢杆菌分泌的碱性蛋白酶酶原由 419个氨基酸残基组成 ,成熟的酶蛋白由 309个氨基酸残基组成 ,与嗜温枯草杆菌蛋白酶有52 %的氨基酸序列相同。由于枯草杆菌蛋白酶的高分辨率的结构已经清楚 ,而且有合适的克隆、表达系统以及准确的定量分析酶的催化活性的方法 ,因此它是进行蛋白质工程研究的合适的对象。迄今为止对枯草杆菌蛋白酶所做的定位诱变已有 400多个 ,在理论和应用上都取得了相当的进展和成功。另外 ,利用体外诱变和体外重组技术对该酶的改造也取得了一些很好的成绩。人们对细菌进行基因工程改造 ,其目的就是为了使产物高表达或获得性能改进的产物 ,这一目的在枯草杆菌蛋白酶中已经取得很多成功的例子。
10 年前,所谓洗涤用酶简直就是枯草杆菌蛋白酶的同义词 ,目前枯草杆菌蛋白酶仍然是最基本、最重要和使用最广泛、最成熟的酶种。国外 60年代推出枯草杆菌蛋白酶 ,目前
洗涤剂的 90 %为
加酶洗涤剂。国内 1979年推出枯草杆菌蛋白酶 ,1990年国内枯草杆菌蛋白酶产量约 13000吨 ,加酶洗衣粉占洗涤剂总量约 10 %。因此 ,国际上许多研究单位或公司竞相对枯草杆菌蛋白酶进行多方面的工程研究 ,其商业价值是不言而喻的。另一方面 ,枯草杆菌蛋白酶作为蛋白质工程的一个对象 ,对它的研究不仅仅改善了其性能 ,更为重要的是丰富了蛋白质工程的理论 ,为其它酶 ,尤其是其它工业酶(主要为水解酶类)的性能改造提供了范例和理论指导。