精氨酸激酶过敏原的研究进展

赵祥杰 张文静 杨荣玲* 毕艳红 赵立 方芳

【摘   要】 精氨酸激酶是一类具有重要功能的酶，在生命体的能量代谢中起着较大的作用，其广泛存在于多种昆虫和高等生物中。近年来，随着对精氨酸激酶研究的不断深入，发现其在多种可食用生物中的食物过敏作用。本文介绍了精氨酸激酶的性质、重组表达和鉴定以及不同方法对其过敏原性的影响等。

【关键词】精氨酸激酶;过敏;进展;影响

精氨酸激酶 （arginine kinase， AK）是无脊椎动物体内存在一种重要的酶，参与机体的能量代谢、体内离子交换、环境抗逆性和免疫相关等多种生理活动[1-2]，在动物体内发挥着重要作用。长期以来，人们对精氨酸激酶的研究更集中于昆虫生理生化方面，随着对其研究的不断深入，精氨酸激酶在人类食品安全方面有着密切关系[3]。

水产品是人类重要的食物资源，但每年有大量因水产品食物中毒引发的病患，严重的会导致过敏性休克甚至死亡，严重危及普通消费者的人身健康[3]。研究发现精氨酸激酶是多种水产品和昆虫食物中导致食物过敏的主要变应原物质之一，因此对精氨酸激酶的进一步研究对水产行业的健康发展起着重要的推动作用，也有利于消费者的身体健康。

1  精氨酸激酶的性质

精氨酸激酶在不同生物体内的存在形式略有不同，其不同亚基的相对分子量也有所差异，但都能催化精氨酸和三磷酸腺苷的可逆反应[4]。由于广泛参与机体的能量代谢活动，精氨酸激酶在动物肌肉中表达量较多，特别是在甲壳类动物中分布较广，研究发现精氨酸激酶也是中国人摄食虾蟹类较为常见的过敏原，绝大部分水产品中精氨酸激酶均可导致食物过敏的发生[5]，此外，在蟑螂、蚕蛹等昆虫中该过敏原的研究也较多[1-2]。

2  精氨酸激酶蛋白的高效制备及结构分析

高效制备精氨酸激酶蛋白分子是开展其免疫学分析的重要前提，目前已有多种方法获得了精氨酸激酶并鉴定了其免疫活性。陈婷[6]等从刀额新对虾中提取制备了精氨酸激酶，并通过大白兔免疫和利用Q Sepharose TM-XL强阴离子交换色谱获得了多抗，成功鉴定了其免疫活性。此外，研究人员利用分子克隆与重组表达技术分别制备了来源于刀额新对虾[7]、凡纳滨对虾[8]、锯缘青蟹[9]、德国小蠊[10]、东亚飞蝗[11]等的精氨酸激酶。通过对精氨酸激酶相关结构的研究，可以确定其产生免疫作用的表位位点，为定点修饰和消除过敏原性提供了依据。沈海旺[12]等通过分析甲壳类动物精氨酸激酶的结构特性，确定其含有10个抗原表位位点。胡玉静[13]等通过生物信息学方法研究了美洲大蠊Per a 9的抗原表位，结果表明其主要抗原表位集中于33-46、55-74、89-117、123-135、199-217、235-243、251-266、286-354区域。王政[14]等利用点突变方法对双亚基海参精氨酸激酶关键表位进行了研究，通过对突变体催化活性和结构特征的分析，确定Cys274残基可能是海参精氨酸激酶的活性位点。

3  精氨酸激酶过敏原性的消减研究

在过敏原物质的过敏性消除研究中已有较多的技术手段，如物理方法（热处理、高静压处理、辐照处理等等）、化学方法（结构修饰、美拉德反应等）、微生物方法（益生菌、酶解等）等多种方法[3]，但目前用于精氨酸激酶研究的技术手段尚较少。

谢旋[15]考察了聚乙二醇修饰对精氨酸激酶抗原性的影响，结果表明，当精氨酸激酶与单甲氧基聚乙二醇琥珀酰亚胺酯以1：3的质量摩尔比时，精氨酸激酶的平均修饰度可达38.31%，此时精氨酸激酶抗原性降低率为78.8%，表明聚乙二醇修饰显著降低精氨酸激酶的抗原性。阮韋伟[16]研究了糖基化改性处理对拟穴青蟹精氨酸激酶过敏原性的影响，结果表明，糖基化处理时，过敏原蛋白会发生大分子交联聚集，蛋白质溶解度下降，从而显著降低精氨酸激酶过敏原与抗体分子的特异结合，从而消减食用过敏性。费丹霞[17]探讨了利用酶法交联结合常规热加工处理方法对来源于青蟹中精氨酸激酶过敏原成分的影响，并利用蛋白组学和免疫组学方法对其影响进行了分析，结果表明，酶法交联结合热加工处理能消减青蟹精氨酸激酶的致敏性。

4  讨论

精氨酸激酶是水产食品中出现的主要变应原物质之一，是引起水产品食物过敏的主要成分，然而目前对其过敏性的研究尚不足，对于水产品安全消费存在一定的隐忧。接下来需要开展多种水产品的标准变应原的制备工作，考察不同加工手段对变应原过敏性的影响，获得具有操作简便和效果显著的过敏性消除方法，为水产类食品安全食用提供技术保障。

参考文献：

[1] 苏晓峰，陆国清，程红梅.精氨酸激酶蛋白及分子生物学          的研究进展[J].生物技术通报，2011（4）：26-30.

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[3] 李风铃，李沂光，孙天乐，等.水产品中主要过敏原的研究       与展望[J].中国渔业质量与标准，2018，8（1）：16-23.

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[6] 陈 婷，吴继美，李任强.Q Sepharose～（TM）-XL强阴离子交        换色谱快速纯化精氨酸激酶及其多克隆抗体的研究[J].化      学与生物工程，2013，30（3）：67-70+81.

[7] 陈 伟，尤春霞，郑海军，等.刀额新对虾精氨酸激酶基因的      克隆与真核表达[J].中国海洋药物，2012，31（1）：1-5.

[8] 孙一帆，黄建芳，向军俭，等.凡纳滨对虾过敏原精氨酸激       酶的质谱鉴定及其免疫交叉反应研究[J].食品科学，2015，      36（1）：170-173.

[9] 阮韦伟，沈 苑，曹敏杰，的.锯缘青蟹精氨酸激酶基因的克      隆与表达[J].集美大学学报（自然科学版），2011，16（5）：346-      351.

[10] 闫 浩，夏立新，陈家杰，等.德国小蠊精氨酸激酶基因的           克隆、表达及免疫活性测定[J].中国寄生虫学与寄生虫病        杂志，2011，29（3）：191-194.

[11] 陈义昆，邬玉兰，李 荔，等.东亚飞蝗主要过敏原精氨酸           激酶基因的克隆表达、纯化及免疫原性鉴定[J].应用昆虫        学报，2013，50（1）：133-138.

[12] 沈海旺，陈亨莉，曹敏杰，等.甲壳类动物4种过敏原的序         列分析、抗原表位预测及三维结构建模[J].免疫学杂志，          2012，28（7）：613-619.

[13] 胡玉静，金珊珊，杨海伟，等.美洲大蠊Per a 9的抗原表            位特征及三维结构建模[J].生物学杂志，2011，28（5）：1-5.

[14] 王 政，郭淑元，张建伟，等.用点突变方法研究海参精氨           酸激酶的活性位点[J].清华大学学报（自然科学版），2005          （6）：858-861.

[15] 谢 旋.聚乙二醇修饰对精氨酸激酶抗原性影响的研究             [D].暨南大学，2014.

[16] 阮韦伟.糖基修饰改性对拟穴青蟹过敏原性质的影响[D].        集美大学，2012.

[17] 费丹霞.酶法交联结合热处理对青蟹精氨酸激酶致敏性          的影響[D].集美大学，2016.