透明质酸酶编码基因的克隆及序列分析(3)
1.1.2 透明质酸酶的降解机制
透明质酸酶不具有底物特异性，除了HA，部分能降解软骨素（Chondroitin，Ch）和硫酸软骨素（chondroitin sulfate，Chs）。链球菌等致病菌可利用透明质酸酶降解宿主细胞外间质的主要成分HA，破坏宿主的防御系统，促进入侵。细菌透明质酸酶以不饱和双糖为终产物，一些其他的酶可将这些双糖降解为单糖作为碳源和能源被细菌利用。为细菌提供碳源和能源可能是HA被降解为不饱和双糖的原因[4]。因为双糖分子小，便于运输以及进一步分解利用，形成的不饱和双键比起水解产物中的单键更便于进一步反应，利于降解。不饱和双糖与饱和双糖的构象显著不同，更利于反应。
基于HAase的晶体结构及酶与HA寡糖复合体晶体结构的研究，HA 结合和降解的机制称为质子施受（proton acceptance and donation，PAD）[5]， 并且表明是以β-消去方式进行性降解HA[6]。最初，透明质酸酶可能随机与HA的结合，将其切为2段，其中含有不饱和双键的片段（即含有原HA还原端的片段）离开酶的活性中心，而含有原HA非还原端的片段留在催化裂口中，并移动1个双糖单位，继续进行下一轮降解。这样，每次在还原端产生1个不饱和双糖并离开，留下的非还原端片段移动1个双糖单位再继续降解，直到整个片段完全降解。关于降解方向，文献中出现不同的结论。对酶与底物复合物结构的研究表明，降解是从HA链的还原端向非还原端进行，而Baker等[7]通过分析降解产物，认为降解是从非还原端向还原端进行，该机制仍需进一步的研究。
1.1.3 透明质酸酶的结构
近年开始用X-射线晶体衍射法研究透明质酸酶的结构和作用机制。目前报道的有Streptococcus P，zeumoniae和S. agalaCtiae（Group B streptococcus，GBS）透明质酸酶。
完整的细菌透明质酸酶包含4个结构域：N末端的糖结合域，间隔域，催化反应域，最后是C末端调节域，两个末端结构域与相邻结构域间由一段连接多肽相连（图1-1）[8]。然而，从重组的E. coli得到的完整长度的透明质酸酶不稳定，会发生自动水解。稳定状态的酶由C末端的两个结构域构成，其中催化反应域由α-螺旋结构构成，一般称为α-结构域， C末端调节域则由β-片层结构构成，一般称为β-结构域。
图1-1 细菌透明质酸酶结构域示意图[8]
Figure 1-1 Schematic diagram of bacterial hyaluronidase domains [8]
α-结构域有一个带正电荷的疏水性裂口横贯其中，带负电荷的疏水性底物HA即在此裂口中被结合、降解。催化裂口只能容纳3个双糖结构进入。酶的活性中心位于裂口中间最窄处，由Asn349，His399及Tyr408（S. pneumonia透明质酸酶氨基酸序列号）3个残基组成。β-结构域的作用类似一寓门，调节底物（HA/Ch/Chs）到达催化部位。完整长度的酶在N末端还包括2个结构域，均为β-片层结构。第1个是糖结合域，大概是加强细菌透明质酸酶与底物间的亲和力的。第2个结构域较小，作为间隔域将α-结构域与N末端糖结合域隔开。
1.1.4 透明质酸酶的作用
透明质酸酶参与了机体各种生理和病理活动，与透明质酸合成酶一起在透明质酸的动态平衡中发挥重要作用。它在玻璃体内文持透明质酸代谢，保持其凝胶状态；协助毒素扩散，为病原体在宿主细胞表面提供直接接触的机会；部分恶性肿瘤的发展中发现了大量透明质酸寡聚糖的存在，目前认为是透明质酸酶在其中活动的结果；使用抗癌化疗药物的过程中，加入透明质酸酶后可使原已发生耐药的肿瘤重新变敏感。透明质酸酶的作用主要有以下几点：
（1）提高局麻效果：透明质酸酶可通过降解组织中的HA，增加膜的通透性，降低黏度，促进注射液的扩散，这些现象称为透明质酸酶的扩散作用。基于这一性质，透明质酸酶可应用于治疗过程，以加快吸收速度，促进注射液吸收[9] ，提高局麻效果，并且防止皮下及肌肉注射后组织的破坏。用于人体能暂时降低细胞间质的粘性，可促使皮下输液、局部积贮的渗出液或血液加快扩散而利于吸收。作为麻醉辅剂该酶还可加速局部麻醉药物发挥效应的时间，加大麻醉剂的扩散，使麻醉效果更彻底，显著降低患者疼痛体验分数，进而增加眼科手术安全性。
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