全能核酸酶的來源、分類、及應用

核酸酶的歷史
 

核酸酶是一類能夠水解核酸中磷酸二酯鍵的酶，科學家根據(jù)酶切底物的不同分為核糖核酸酶、脫氧核糖核酸酶。
 

脫氧核糖核酸酶Ⅰ(DNaseI)在1905年科學家在牛胰腺中發(fā)現(xiàn)，由此核酸酶第一次走進人們的視野。此外，微生物的研究也發(fā)現(xiàn)一些微生物能胞外分泌核酸酶，這些磷酸二酯酶能夠在胞外降解DNA或RNA，為細菌提供碳源或者起到防護功能。
 

圖1.細菌核酸酶的不同功能[1]
 

非特異性核酸酶的發(fā)現(xiàn)
 

20世紀五六十年代，金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌等分泌的胞外核酸酶也被陸續(xù)分離出來。底物測試發(fā)現(xiàn)這些酶對DNA和RNA表現(xiàn)出非專一性，因此被新歸類為非特異性核酸酶。
 

非特異性核酸酶的重大發(fā)現(xiàn)是在1957年，Jeffries等科學家首次發(fā)現(xiàn)粘質沙雷氏菌能夠降解DNA和RNA[2]。1962年Eaves等人在粘質沙雷氏菌的培養(yǎng)液中分離出粘質沙雷氏菌胞外核酸酶（Serratia marcescensnuclease，SMnuclease）。
 

經(jīng)過鑒定，SMnuclease 是一種糖類非專一性核酸內切酶，水解核酸后的產(chǎn)物為3～5個堿基長度的5’-單磷酸寡核苷酸，來防止外源DNA攝入。
 

SMnuclease是迄今已知的唯一能水解所有核酸類型的核酸酶，包括單鏈，雙鏈，線性和環(huán)狀DNA或RNA，又被稱為全能核酸酶。在水解速度上，SMnuclease也是核酸酶家族中獨一檔的存在，其DNA水解速度是DNaseI的34倍，是金黃色葡萄球菌核酸酶的4倍。
 

全能核酸酶的商品化

20世紀八十年代以來，重組蛋白等生物藥開始進入醫(yī)藥市場。通過微生物發(fā)酵的形式生產(chǎn)蛋白，外源的核酸不僅會增加裂解液的粘度，還能在藥物生產(chǎn)中降解過多的宿主DNA殘留，以規(guī)避致癌等風險。
 

傳統(tǒng)生物制藥工藝使用層析等方法去除宿主DNA，但成本會比較高。核酸酶能夠降解各種形式的（雙鏈，單鏈，線狀，環(huán)狀，天然或變性）DNA和RNA，SMnuclease作為去除宿主DNA殘留更理想的手段開始被人們關注。BenzonPharma A/S公司最先在大腸桿菌中重組表達了該光譜核酸酶，故名Benzonase[3]。
 

隨著細胞和基因治療行業(yè)在國內的熱度高漲，核酸酶作為純化的關鍵原料也被生物行業(yè)重點關注。由于進口全能核酸酶價格原因和國產(chǎn)化替代趨勢，國內供應商開始了自主研發(fā)全能核酸酶產(chǎn)品的道路。質量與價格成為了目前核酸酶產(chǎn)品熱烈討論的話題。
 

Pannarase全能核酸酶

上海逐典出品的Pannarase全能核酸酶，高效、合規(guī)、可耐受各種生產(chǎn)條件，專為GMP環(huán)節(jié)所設計，不失為疫苗、重組蛋白、病毒載體等生物制藥行業(yè)中去除核酸的理想選擇。
 

參考文獻：

[1]Sharma P, Garg N, Sharma A, Capalash N, Singh R. Nucleases ofbacterial pathogens as virulence factors, therapeutic targets anddiagnostic markers. Int J Med Microbiol. 2019 Dec;309(8):151354. doi:10.1016/j.ijmm.2019.151354. Epub 2019 Aug 30. PMID: 31495663.

[2]Jeffries CD, Holtaman DF, Guse DG. Rapid method for determining theactivity of microorganisms on nucleic acids. J Bacteriol. 1957Apr;73(4):590-1. doi: 10.1128/jb.73.4.590-591.1957. PMID: 13428699;PMCID: PMC314626.

[3]Benedik, M.J., Strych, U., 1998. Serratia marcescens and itsextracellular nuclease. FEMS Microbiol. Lett. 165, 1–13.