[发明专利]肽酰精氨酸脱亚胺酶及其在生产瓜氨酸化的蛋白和肽中的用途

说明书

发明领域

本发明涉及包含瓜氨酸残基的蛋白和肽。

发明背景

精氨酸是条件必要氨基酸，其在哺乳动物中具有关键作用。精氨酸的 代谢途径已被很好地描述过。在其膳食摄取(intake)中，精氨酸从肝门 静脉被肝吸收，并通过精氨酸酶迅速转化为鸟氨酸。在后一过程中，形成 尿素。从精氨酸产生的鸟氨酸然后转化为瓜氨酸，或者可被代谢为谷氨酸 盐/酯和丙氨酸。或者，形成的鸟氨酸掺入多胺化合物，例如，腐胺。没有 代谢为鸟氨酸的膳食精氨酸可被加工为例如氧化一氮或精氨酰-tRNA，用 于蛋白合成的目的。此外，存在通向精氨酸的内源合成途径。后一过程主 要在肾脏中发生，其中从鸟氨酸和瓜氨酸前体合成精氨酸。

瓜氨酸是天然氨基酸，已有描述其在葫芦科果实(例如西瓜、南瓜和 黄瓜)中作为游离氨基酸存在。游离氨基酸的其它来源是李子汁、一些葡 萄品种以及在经发酵食品(例如酱油和葡萄酒)中。在自然界中，瓜氨酸 很少与其它氨基酸相连。在可食用蘑菇中显示有二肽焦谷氨酸盐/酯-瓜氨 酸，在爱尔兰藓(Irish moss)中显示有二肽瓜氨酸-精氨酸。使用免疫化 学技术显示，在哺乳动物中有低水平的掺有瓜氨酸的肽或蛋白。

在哺乳动物中，瓜氨酸是在肠中从谷氨酰胺合成的，其被释放进血 液，再在肾脏中转化回精氨酸。在健康成年个体中，通过肾脏转化的瓜氨 酸足以提供身体全部的精氨酸需求。但是，在新生个体中，肾脏中的这种 瓜氨酸到精氨酸的反应是不足够的，还涉及其它机制。近来的研究正阐明 了瓜氨酸在多种生理学过程中作为精氨酸替代物的重要作用。因为肝对膳 食精氨酸的捕获是很高效的，因此肝下游的血液中精氨酸的浓度相对较 低。所以，例如在快速生长期间，作为营养不良或氨基酸代谢改变的结 果，或者应答于外伤或病理攻击(insults)，产生如下条件，其中，在所 有器官中对精氨酸的序列可能都没有完全达到。在此类情况下，瓜氨酸可 作为精氨酸的替代物发挥作用。与膳食精氨酸相反，膳食瓜氨酸不被肝从 门静脉血收取。因此，瓜氨酸代表着外周组织(包括肌肉)可获得的自由 循环的精氨酸的来源的更为高效的替代物(Curis at al.，Amino Acids(2005) 29：177-205)。膳食瓜氨酸还不会导致肝中的尿素形成，而对于将精氨酸 转化为鸟氨酸的精氨酸酶反应有这种情况。因此，补充性精氨酸的负面副 作用，例如，尿素形成导致的肾脏损伤以及免疫状态减少可被摄入瓜氨酸 所避免。瓜氨酸的另一优点在于其可诱捕过量的氨，即，其可作为所谓的 降血氨剂发挥作用，为遭受某些酶功能障碍的患者提供好处，为遭受癫痫 的个体提供好处，以及为健康个体提供好处，以预防长期的高强度肌肉努 力导致的疲劳。

在很多国家，法律规定不能向食物中添加游离氨基酸。因此，游离氨 基酸仅可用于临床营养品，使得上面提到的补充性精氨酸或瓜氨酸的生理 学好处不能被大量的消费者获得。此外，游离精氨酸的味道非常苦，这是 临床和非临床应用的重要缺点。严重病患很容易避免具有坏味道的食物或 补充剂，没有医药需求的消费者(例如老年人或运动人群)也同样如是。 因此，在食物中使用游离氨基酸预期将导致严重的口味问题，如果考虑到 推荐的氨基酸剂量的话这必然如此。这些结论暗示：有对不以游离氨基酸 的形式存在并且具有改善的口味的瓜氨酸的明确需要。

发明内容

本发明涉及经修饰的蛋白、肽或蛋白水解产物，其中，原本存在于所 述蛋白、肽或蛋白水解产物中的精氨酸残基的至少15％，优选至少30％， 更优选至少45％，还更优选至少60％，最优选至少80％转化为瓜氨酸残 基。因此，本发明的蛋白、肽或蛋白水解产物的瓜氨酸与精氨酸(存在于 所述蛋白、肽或蛋白水解产物中的)的摩尔比优选为至少0.15，优选至少 0.30，更优选至少0.5，还更优选至少1.0，进一步还更优选至少2.0以及 最优选至少4。在水解产物的情况下，作为游离氨基酸存在的精氨酸的量 不用于测定瓜氨酸的形成，也不会在瓜氨酸与精氨酸的比例中考虑。因 此，本发明涉及具有高比例的结合的瓜氨酸残基的蛋白、肽或蛋白水解产 物。“结合的瓜氨酸”或“肽结合的瓜氨酸”表示这样的瓜氨酸残基，其 是肽或蛋白的一部分，这与作为游离氨基酸的游离瓜氨酸不同。