什么是蛋白酶K，蛋白酶K的生產有哪些挑戰？

  蛋白酶 K(Proteinase K)是一種廣譜絲氨酸蛋白酶,蛋白酶 K于1974年在fungus Engyodontium album的提取物中發現。能合成該種蛋白酶的微生物能在以角蛋白(Keratin)作為碳源和氮源的環境中生長，說明該酶可以消化角蛋白，因此被稱為“蛋白酶 K"。蛋白酶K由一條肽鏈組成，含有277個氨基酸，該蛋白的相對分子量~28.9kDa，蛋白酶K是一種穩定且具有高活性的絲氨酸蛋白酶。晶體和分子結構研究證據表明該酶屬于枯草素家族，具有活性位點催化三聯體(Asp39-His69-Ser224)。蛋白酶K家族包含了各種由革蘭氏陰性細菌、酵母及真菌分泌的細胞內肽酶。
    蛋白酶K具有非常穩定的蛋白結構、超高的蛋白水解活性以及廣泛的底物特異性，偏好于帶有脂肪族及芳香烴的肽鏈，能優先分解與含硫氨基酸、疏水性氨基酸、芳香族氨基酸的羧基端連接的肽鍵。與其它的蛋白酶相比較，蛋白酶在一系列廣泛的環境中均穩定：pH，緩沖鹽，去污劑（SDS）以及溫度。如：該酶的活力不會被尿素、SDS和EDTA等變性劑抑制，在高溫、高鹽或較高的pH等條件下，蛋白酶K仍能保持非常高活力。因該酶可以在較廣的pH范圍(4～12.5)內及高溫(50～70℃)均有活性，在0.1-0.5% SDS存在的情況下，蛋白酶K可保持活性，在不損害分離DNA完整性的前提下，可以消化DNA制劑中的多種蛋白質和核酸酶。
蛋白酶K /國家標準:
《蛋白酶K》（GB/T 34793-2017）是2018年5月1日實施的一項中華人民共和國國家標準，歸口于中國標準化研究院?！兜鞍酌窴》（GB/T 34793-2017）規定了蛋白酶K產品的術語和定義、技術要求、試驗方法、檢驗規則、標志、包裝、運輸及貯存?！兜鞍酌窴》（GB/T 34793-2017）適用于生化試劑蛋白酶K產品的生產和檢測。
蛋白酶K生產過程中的挑戰：
①表達量低：由于蛋白酶K能夠非特異性的降解大多數蛋白，因此在使用微生物表達生產該蛋白時，其表達的蛋白酶K可以對表達宿主中的有功能的蛋白進行水解，造成表達宿主不能持續的表達該蛋白，因此蛋白酶K的表達量很低。而篩選高表達量蛋白酶K的表達系統或菌株，需要花費大量的精力和較長的時間。
②不穩定性：雖然蛋白酶K可以在高溫、高鹽或較高的pH等苛刻的條件下保持很高的活性，但是該酶可以自己酶解自己，在無保護劑時，在37℃條件下很難長期穩定保存。
③該酶易沉淀：在制備蛋白酶K的凍干粉時，為了保證凍干粉中蛋白酶K的固含量維持在一個比較大的水平，通常需要在高濃度時加入凍干保護劑，然而在蛋白酶K濃度達到20mg/mL或者以上時，該酶很容易聚集形成沉淀，這給蛋白酶K的高固含量凍干造成了極大的挑戰。
④生產投入大：在大規模發酵時，會產生大量色素和宿主核酸的殘留，簡單的純化工藝很難除去這些雜質，而使用復雜的純化工藝則會降低了回收率并且使生產成本加大。蛋白酶K具有很強的蛋白水解活性，能夠將實驗室或車間使用到的其它酶或蛋白水解，所以生產蛋白酶K需要專門的產地、儀器設備及配套設施。
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