门冬酰胺酶

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门冬酰胺酶
L-Asparaginase.png
系统(IUPAC)命名名称
E. coli L-asparagine amidohydrolase
临床数据
商品名 Elspar
Drugs.com Monograph
MedlinePlus a682046
妊娠分级
  • US: C (不排除有风险的可能)
给药途径 静脉注射,肌肉注射,皮下注射
合法狀態
合法状态
药代动力学数据
生物半衰期 8-30 hrs
识别信息
CAS注册号9015-68-3 ✓
ATC代码 L01XX02
DrugBank DB00023 ✓
ChemSpider NA ✓
UNII G4FQ3CKY5R ✓
KEGG D02997 ✓
化学信息
化学式 C1377H2208N382O442S17
摩尔质量 31731.9 g/mol

门冬酰胺酶(英語:AsparaginaseEC 3.5.1.1),又名天冬酰胺酶天门冬酰胺酶,是一种催化天冬酰胺水解天冬氨酸。在自然界中,一些微生物能产生这种酶。

用途[编辑]

不同类型的门冬酰胺酶被用于不同的用途。

门冬酰胺酶常在食品工业用作商品名为AcrylawayPreventASe食品加工助剂。它能够减少淀粉类食品(如饼干薯片)中致癌物丙烯酰胺的含量。[1]

另一种商品名为Elspar的门冬酰胺酶则在临床上其他药物联合用于治疗急性淋巴细胞白血病(ALL)及某些淋巴瘤肥大细胞瘤等癌症。[2][3][4] 不同于大部分其他化疗药物,门冬酰胺酶可通过静脉注射肌肉注射皮下注射英语Subcutaneous injection给药而无须担心对周围组织的刺激与损害。

作用机理[编辑]

作为食品加工助剂[编辑]

烘烤含淀粉食物的时候(尤其是高温情况下),这类食物中天然存在的氨基酸天冬酰胺会与淀粉发生美拉德反应,而该反应使得淀粉类食物变脆且呈现出独特的色泽、气味。然而,反应同时还会产生致癌物丙烯酰胺。

天冬酰胺经美拉德反应生成丙烯酰胺

通过在烘烤或煎炸食物之前加入门冬酰胺酶,天冬酰胺被水解成为天冬氨酸。这使得天冬酰胺无法继续参与美拉德反应,从而显著减少食品加工时产生的丙烯酰胺量。门冬酰胺酶能够最多将各种淀粉类食品中的丙烯酰胺含量减少90%,同时不影响产品的味道与外观。[5] 不过由于其他无天冬酰胺参与的反应也能产生少量的丙烯酰胺,目前生产上仍未能够做到完全杜绝这种致癌物的产生。[1]

作为药物[编辑]

人体的普通细胞均可合成天冬酰胺,但某些癌细胞,尤其是急性淋巴细胞白血病细胞由于基因突变而无法合成这种非必需氨基酸。这使得它们需要大量的天冬酰胺,并强烈依赖于宿主的供给;门冬酰胺酶能够将L-天冬酰胺分解成天冬氨酸和氨,从而耗尽细胞外液中的这种氨基酸,抑制肿瘤细胞的蛋白质合成细胞分裂与细胞生长,最终导致细胞程序性死亡。其他细胞则不受影响。[6]

药物副作用[编辑]

门冬酰胺酶的主要不良反应过敏或超敏反应,表现为发热寒战、血压下降、皮疹,甚至有可能出现全身过敏反应以致休克[2] 除此之外,它还能够抑制某些蛋白质的合成,如凝血因子(一般为纤维蛋白原)和抗凝血因子(一般为抗凝血酶英语Antithrombin,有时还包括蛋白质C英语Protein C蛋白质S英语Protein S),从而引起出血中风[7] 骨髓抑制亦十分常见,但通常较轻,极少达到需要为此而改变治疗方案的程度。[8]

其他常见副作用包括恶心呕吐腹泻头痛蛋白尿、肝功能受损(黄疸)和胰腺炎等。[3]

药物发现历史[编辑]

门冬酰胺酶的抗癌效应最早是在1953年被发现的——科学家观察到大鼠小鼠的淋巴瘤在用豚鼠血清治疗后发生了退化。[9] 之后研究者发现使肿瘤退化的不是血清本身,而是其中的门冬酰胺酶。[10] 随后在1966年和1967年对其进行了一系列的临床试验,并逐渐将其投入治疗急性淋巴细胞白血病。[7]

在比较不同类型的门冬酰胺酶后,人们发现由大肠杆菌Escherichia coli)和菊欧文氏菌英语Erwinia chrysanthemiErwinia chrysanthemi)产生的酶具有最好的抗癌能力。大肠杆菌产生的酶(即Elspar)因为除了效果好还容易做到大量生产,所以成为了目前门冬酰胺酶的主要来源。[7] 菊欧文氏菌产生的酶则采用另一个商品名Crisantaspase,或是在英国销售时的商品名Erwinase[2]

参考资料[编辑]

  1. ^ 1.0 1.1 Kornbrust, B.A., Stringer, M.A., Lange, N.K. and Hendriksen, H.V. (2010) Asparaginase – an enzyme for acrylamide reduction in food products. In: Enzymes in Food Technology, 2nd Edition. (eds Robert J. Whitehurst and Maarten Van Oort). Wiley-Blackwell, UK, pp. 59-87.
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 8.1.5: Other antineoplastic drugs. British National Formulary (BNF 57). United Kingdom: BMJ Group and RPS Publishing. March 2009: 476. ISBN 978-0-85369-845-6. 
  3. ^ 3.0 3.1 孙燕. 抗肿瘤药物手册. 北京: 北京大学医学出版社. 2006. ISBN 978-7-811-16205-9. 
  4. ^ Appel IM, van Kessel-Bakvis C, Stigter R, Pieters R. Influence of two different regimens of concomitant treatment with asparaginase and dexamethason] on hemostasis in childhood acute lymphoblastic leukemia. Leukemia. 2007, 21 (11): 2377–80. PMID 17554375. doi:10.1038/sj.leu.2404793. 
  5. ^ Hendriksen, H.V.; Kornbrust, B.A.; Oestergaard, P.R.; Stringer, M.A. Evaluating the Potential for Enzymatic Acrylamide Mitigation in a Range of Food Products Using an Asparaginase from Aspergillus oryzae. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2009-04-23, 57 (10): 4168–4176. PMID 19388639. doi:10.1021/jf900174q. 
  6. ^ Broome, J. D. L-Asparaginase: Discovery and development as a tumor-inhibitory agent. Cancer treatment reports. 1981,. 65 Suppl 4: 111–114. PMID 7049374. 
  7. ^ 7.0 7.1 7.2 Müller, H. Use of L-asparaginase in childhood ALL. Critical Reviews in Oncology/Hematology. 1998, 28 (2): 97–11. doi:10.1016/S1040-8428(98)00015-8. 
  8. ^ Johnston, P. G.; Hardisty, R. M.; Kay, H. E.; Smith, P. G. Myelosuppressive effect of colaspase (L-asparaginase) in initial treatment of acute lymphoblastic leukaemia. British medical journal. 1974, 3 (5923): 81–83. PMC 1611087. PMID 4604804. 
  9. ^ Kidd, J. G. Regression of transplanted lymphomas induced in vivo by means of normal guinea pig serum. I. Course of transplanted cancers of various kinds in mice and rats given guinea pig serum, horse serum, or rabbit serum. The Journal of experimental medicine. 1953, 98 (6): 565–582. PMC 2136344. PMID 13109110. 
  10. ^ Broome, J. D. Evidence that the L-asparaginase of guinea pig serum is responsible for its antilymphoma effects. I. Properties of the L-asparaginase of guinea pig serum in relation to those of the antilymphoma substance. The Journal of experimental medicine. 1963, 118 (1): 99–120. PMC 2137570. PMID 14015821. 

外部链接(英文)[编辑]