海藻糖对生物酶制剂中反应中激活剂与稳定剂
温度是影响酶反应效率的重点因素之一，高温能提高酶的催化活力，但易使酶失活。耐热酶的发现为分子生物学带来巨大的进步，如PCR和连接酶链式反应的产生，目前局限于从一些耐热菌中分离得到耐热酶，而且酶催化反应类型也受到限制。研究发现海藻糖在高温下能保持酶的正常活性，甚至起热激活作用，还能用于提高干燥保存的酶的活性。在反应体系中加入海藻糖，使热敏感的酶在高温下稳定性和活性增加，可当作耐热酶使用，海藻糖的这一作用在生物药学和工业生产领域具有广泛的应用价值。 未加海藻糖的限制性内切酶Nocl在温度由45℃升到50℃时失活，加了海藻糖时酶不但不失活而且活力继续升高，说明海藻糖能抑制高温下酶的失活；37℃时海藻糖能够激活DNasel，加了海藻糖，温度升到50℃时酶活力仍显著升高；猪的胰脂肪酶在无水海藻糖介质中可以耐受100℃高温，有水时则会失活。有实验表明海藻糖通过影响蛋白水合作用来稳定和激活蛋白，它可以降低溶液中蛋白质的水化作用，干燥时则能取代水或作为玻璃样稳定剂。海藻糖能阻止酶发生不可逆的热凝聚-热变性，与分子伴侣的功能相类似，实验中将一些分子伴侣与海藻糖共同使用，能进一步扩大对酶具有热稳定和热激活作用的温度范围。另外海藻糖并不是对检测的所有酶都有热稳定和热激活的作用，说明只有一些蛋白可能具有海藻糖识别和作用的位点。 获得全长cDNA文库，有利于分子克隆和全长cDNA测序，反转录反应是构建cDNA文库的重要反应，mRNA的二级结构能够终止反转录反应，释放mRNA/非互补cDNA杂合体，导致合成全长cDNA效率很低，这是构建高质量的cDNA文库最主要的问题。以前解决这一问题主要是在反应前使样品变性，如热变性、加氢氧化甲基汞处理mRNA等或者反应中提高反应温度。前一类方法对破坏mRNA二级结构效果不佳，特别是从长转录产物获得全长的cDNA，而后者虽然对破坏mRNA二级结构比较有用，但除了TchDNA聚合酶外，其它反转录酶者不耐热，而TchDNA聚合酶催化反应需Mn2+，这容易造成mRNA在反应前就降解了。实验证明海藻糖能使鼠白血病病毒逆转录酶具有热稳定和热激活特性，酶在60℃仍具有全部活性，足以在mRNA二级结构诱导终止反应之前合成全长的cDNA，反应效率大大提高。另外推测海藻糖可能具有改变核酸构型的作用，例如减少反转录反应中mRNA的二级结构。 生产中利用海藻糖热稳定和热激活的双重功能，可以减少酶的用量和提高反应速率，提高消耗/产出和时间/产出比值，在一系列酶反应中都有很大潜力，如生化反应、诊断或工业生产领域，更重要的是热激活能用于提高反应程度和总效率，获得标准反应条件下不可能的产量。另外，利用热稳定和热激活的作用，可开发以前在常规反应条件下不可能进行的反应，例如专一性要求特别高的核酸杂交实验，反应体系加入海藻糖，就可在适宜的温度下同时使用几种限制/修饰酶，提高杂交反应特异性，减少假阳性结果。