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全能核酸酶——来自微生物的馈赠

发布日期:2022-03-11 浏览量:1446

核酸酶的历史

核酸酶是一类能够水解核酸中磷酸二酯键的酶,科学家根据酶切底物的不同分为核糖核酸酶、脱氧核糖核酸酶。

脱氧核糖核酸酶Ⅰ(DNaseI)在1905年科学家在牛胰腺中发现,由此核酸酶第一次走进人们的视野。此外,微生物的研究也发现一些微生物能胞外分泌核酸酶,这些磷酸二酯酶能够在胞外降解DNA或RNA,为细菌提供碳源或者起到防护功能。

图1.细菌核酸酶的不同功能[1]

非特异性核酸酶的发现

20世纪五六十年代,金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌等分泌的胞外核酸酶也被陆续分离出来。底物测试发现这些酶对DNA和RNA表现出非专一性,因此被新归类为非特异性核酸酶。

非特异性核酸酶的重大发现是在1957年,Jeffries等科学家首次发现粘质沙雷氏菌能够降解DNA和RNA[2]。1962年Eaves等人在粘质沙雷氏菌的培养液中分离出粘质沙雷氏菌胞外核酸酶(Serratia marcescensnuclease,SMnuclease)。

经过鉴定,SMnuclease 是一种糖类非专一性核酸内切酶,水解核酸后的产物为3~5个碱基长度的5’-单磷酸寡核苷酸,来防止外源DNA摄入。

SMnuclease是迄今已知的唯一能水解所有核酸类型的核酸酶,包括单链,双链,线性和环状DNA或RNA,又被称为全能核酸酶。在水解速度上,SMnuclease也是核酸酶家族中独一档的存在,其DNA水解速度是DNaseI的34倍,是金黄色葡萄球菌核酸酶的4倍。

全能核酸酶的商品化

20世纪八十年代以来,重组蛋白等生物药开始进入医药市场。通过微生物发酵的形式生产蛋白,外源的核酸不仅会增加裂解液的粘度,还能在药物生产中降解过多的宿主DNA残留,以规避致癌等风险。

传统生物制药工艺使用层析等方法去除宿主DNA,但成本会比较高。核酸酶能够降解各种形式的(双链,单链,线状,环状,天然或变性)DNA和RNA,SMnuclease作为去除宿主DNA残留更理想的手段开始被人们关注。BenzonPharma A/S公司最先在大肠杆菌中重组表达了该光谱核酸酶,故名Benzonase[3]。

随着细胞和基因治疗行业在国内的热度高涨,核酸酶作为纯化的关键原料也被生物行业重点关注。由于进口全能核酸酶价格原因和国产化替代趋势,国内供应商开始了自主研发全能核酸酶产品的道路。质量与价格成为了目前核酸酶产品热烈讨论的话题。

Pannarase全能核酸酶

上海逐典出品的Pannarase全能核酸酶,高效、合规、可耐受各种生产条件,为GMP环节所设计,不失为疫苗、重组蛋白、病毒载体等生物制药行业中去除核酸的理想选择。

产品特点:

  • Pannarase无动物源性, 无氨苄青霉素,可高效降解单链、双链、线性、环状、超螺旋等任何形式的DNA及RNA
  • 上游工艺采用包涵体溶解复性技术,比活性更高
  • 下游工艺中选择阴阳离子层析替代亲和层析,无需引入His标签,从而消除产品引入金属镍的风险
  • 生产车间严格按照GMP体系建设,每批次都有对应的生产批记录
  • 标准品定量,质谱均一性认证,肽图Mapping 验证,产品批次间稳定性好

参考文献:

[1]Sharma P, Garg N, Sharma A, Capalash N, Singh R. Nucleases ofbacterial pathogens as virulence factors, therapeutic targets anddiagnostic markers. Int J Med Microbiol. 2019 Dec;309(8):151354. doi:10.1016/j.ijmm.2019.151354. Epub 2019 Aug 30. PMID: 31495663.

[2]Jeffries CD, Holtaman DF, Guse DG. Rapid method for determining theactivity of microorganisms on nucleic acids. J Bacteriol. 1957Apr;73(4):590-1. doi: 10.1128/jb.73.4.590-591.1957. PMID: 13428699;PMCID: PMC314626.

[3]Benedik, M.J., Strych, U., 1998. Serratia marcescens and itsextracellular nuclease. FEMS Microbiol. Lett. 165, 1–13.


今天先聊到这,下一期跟着小编一起看看全能核酸酶结构和功能吧,敬请期待哦。

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