[发明专利]利用芽孢杆菌生产超氧化物岐化酶的方法

说明书

本发明涉及生产超氧化物歧化酶（SOD）的新菌种筛选和生产工艺。

超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase，SOD）据其所含金属辅基的不同分为Cu、Zn-SOD，Mn-SOD和Fe-SOD三种，它们都具有相同的催化功能。在动物、植物和微生物体内都含有SOD。生物体在某些病理情况下衰老或遭受逆境胁迫等，能产生过量的并具有毒性更强的超氧物阴离子自由基（），因不能被及时清除而进一步衍生成毒性羟自由基（·OH）等氧自由基。等自由基具有极强的氧化能力，在生物体内能引起生物分子激烈的连锁自发氧化，造成脂质过氧化而破坏膜系统，使核酸断裂，氨基酸分解、酶蛋白变性失活，蛋白质发生分解或聚合，生物体内一系列生理代谢和生化反应遭受干扰。

SOD是生物体内清除过量的最重要的酶，其催化歧化反应速率比自发反应速率快10¹⁰倍，将歧化成H₂O₂和O₂，再经过氧化氢酶等酶的作用将H₂O₂转化为H₂O和O₂，防御对生物分子的破坏作用，维护细胞正常的生理代谢和生化反应。

自1969年美国McCord和Fridovich从牛红细胞中发现了SOD，并鉴定能歧化，保护生物分子免遭氧化降解的作用以来，有关SOD的分子生物学方面的研究一直成为生物学领域的前沿课题，受到各国科学工作者的重视，认为这一创造性的研究工作可以与1953年Watson和Crick发表了有名的DNA双螺旋结构学说所引起的结果相比拟。

特别是在近几年来对SOD的应用研究引起了国际上的重大关注。SOD作为治疗酶在临床应用上的成功给医学和分子药理学带来了新进展，能广泛用于治疗因O^-₂及其衍生物氧自由基引起的各种较为难治的疾病具有特殊疗效。对自身免疫性疾病、回肠结肠炎、类风湿关节炎、皮肌炎，以及肺炎等炎症有很好疗效。对治疗膀胱癌、前列腺癌等多种癌症，以及癌症化疗引起骨髓损伤和白血球减少的恢复效果很好。对抗辐射损伤有特效。SOD在人类防衰老上有特殊作用，SOD可用于生产保健饮料和保护皮肤健美的日用化妆品。在农作物生产中，应用SOD可增强作物抗病、抗寒、抗旱、抗高温、抗过氧化等抗逆能力和延缓衰老，显著提高作物品质和产量。

SOD在医药、人类保健、饮料生产、日用化工和作物生产上具有广泛的应用前景，但从发现SOD近二十多年来国内外生产SOD至今未取得大的突破。该方面的现有技术存在以下问题。

1、生产SOD的原料

自1969年美国学者McCord和Fridovich从牛红细胞中发现SOD并鉴定其催化功能[见McCord，J.M.Fridovich，J.Biol.Chem.，1969，244，6049.]以来，随着SOD作为治疗酶在临床上广泛成功地应用，对SOD的需求量日益增大。在七十年代初，美国Bannister最初利用牛血为原料生产SOD[见Bannister，J.V.，et  al，Eur.J.Biochem.，18（1971），178.]，直至八十年代至现在国际上主要用牛血生产SOD，[见Gartner，A.et  al;Biochem，J.，221（1984），549.]大约100公斤牛血（14头牛）能生产1克SOD。由于牛血来源有限，开始研究试图利用人血和其他动物血液及动物肝脏等组织生产SOD，但均未正式投入生产[见Marklund，S.L.，Proc.Natl.Acod.Sci.USA，79（1982）和Rocha，H.A.，et  al;Eur，J.Biochem.，145（1984），477]。牛血等动物血及组织和人血因价格昂贵和来源有限，国际上一些学者同时转向利用植物生产SOD。

七十年代日本学者Sawada等和美国学者Beauchamp等最初分别研究了菠菜叶和麦胚等植物的SOD[见Sawada，Y.，et  al;Biochem.Biophys  Acta，268（1972），305.和Beauchamp，C.O.et  al;Biochem.Biophys.Acta，317（1973），50]。直到1986年日本Hagiwara利用稻叶为原料生产SOD，因生产原料不便于工业化生产和处理原料麻烦，未能实现工业化生产[见Japan，154549，82，09.07.]。