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急性淋巴细胞白血病（ALL）治疗中，现有 L - 天冬酰胺酶（L-asparaginase）副作用多。研究人员克隆、表达并表征了来自嗜盐弧菌（Vibrio sp.）GBPx3 的 L - 天冬酰胺酶。该酶特性优良，有潜力成更安全治疗药物，为白血病治疗研究提供新思路。
在白血病治疗的领域中，急性淋巴细胞白血病（ALL）这一常见的儿童恶性肿瘤，一直是医学研究的重点攻克对象。L - 天冬酰胺酶（L-asparaginase，一种能够催化 L - 天冬酰胺水解的酶，L - 天冬酰胺是细胞生长和发育依赖的非必需氨基酸，可由天冬酰胺合成酶利用谷氨酰胺和天冬氨酸生成，也可从饮食获取）作为治疗 ALL 的关键药物，发挥着重要作用。然而，目前市面上来自欧文氏菌（Erwinia chrysanthemi ）和大肠杆菌（Escherichia coli ）的商业化 L - 天冬酰胺酶，却存在诸多问题。它们会引发过敏反应、悄无声息地失活，还有谷氨酰胺酶介导的毒性等副作用，这让医生和患者都十分苦恼。因此，寻找更安全、更有效的替代酶，成为医学研究人员亟待解决的难题。
在这样的背景下，来自国外研究机构的研究人员开启了一项意义重大的研究。他们将目光聚焦于嗜盐弧菌（Vibrio sp.）GBPx3，试图从中找到新的突破口。经过一系列研究，他们成功克隆了该菌的 L - 天冬酰胺酶编码序列，并在大肠杆菌（Escherichia coli）中进行表达，随后对其进行了全面的特性表征。研究发现，这种新的 L - 天冬酰胺酶有着诸多优势，它的分子量为 39.2 kDa，对 L - 天冬酰胺特异性高，对 L - 谷氨酰胺的活性仅为 0.4%。而且在生理条件（37°C、pH 7.5 和 125 - 150 mM NaCl）下就能展现出最佳活性，这与人体血清渗透压相契合。更值得一提的是，它在 37°C 的人血清中的半衰期达到 2.64 h，比大肠杆菌来源的 L - 天冬酰胺酶半衰期更长，并且对人脐静脉内皮细胞（HUVEC）和人红细胞没有毒性。这项研究成果意义非凡，为白血病的治疗提供了新的方向，有望开发出更安全有效的治疗药物，给众多白血病患者带来新的希望，相关成果发表在《Biochimie》上。
研究人员开展研究时，用到了几个主要关键的技术方法。首先是 PCR 技术，用于从嗜盐弧菌（Vibrio sp.）GBPx3 的基因组中扩增出 L - 天冬酰胺酶基因。其次是蛋白质纯化技术，将表达的 L - 天冬酰胺酶进行纯化，以便后续研究其特性。还有光谱技术中的圆二色谱（CD），用于预测重组 L - 天冬酰胺酶的二级结构，以及利用 AlphaFold 预测其三维（3D）结构，通过分子对接研究酶与底物的相互作用。
下面来看具体的研究结果：
- L - 天冬酰胺酶的产生：研究人员评估了嗜盐弧菌（Vibrio sp.）GBPx3 产生 L - 天冬酰胺酶的能力。在添加 L - 天冬酰胺的 M9 培养基上，该菌株生长良好，而阴性对照无生长，这表明该菌株能够产生 L - 天冬酰胺酶，因为 L - 天冬酰胺酶可水解 L - 天冬酰胺，释放出氨作为氮源，支持菌株生长。
- L - 天冬酰胺酶基因克隆：研究人员利用 PCR 从嗜盐弧菌（Vibrio sp.）GBPx3 的基因组中扩增出假定的 L - 天冬酰胺酶基因，测序后得到了 1014 bp 的核苷酸序列，其翻译的氨基酸有 337 个。
- 酶的特性表征：对纯化后的 L - 天冬酰胺酶进行研究，确定了其动力学参数。该酶的米氏常数（Km ）为 4.517 mM，催化常数（kcat ）为 2.88 1/s，最大反应速度（Vmax ）为 0.1055 μmol/min ，显示出对 L - 天冬酰胺的高特异性。同时发现其在生理条件下活性最佳，且在人血清中的半衰期较长，对人体细胞无毒性。
- 结构预测与分子对接：通过圆二色谱（CD）预测重组 L - 天冬酰胺酶的二级结构，结果显示其含有 29.3% 的螺旋、35.6% 的转角和 35.1% 的无规卷曲。AlphaFold 预测的 3D 结构有着良好的验证分数。分子对接研究表明，Thr14、Ser60、Thr91 和 Asp92 可能是活性位点残基，底物与酶相互作用的结合能为 - 4.5 kJ/mol 。
研究结论和讨论部分指出，目前商业 L - 天冬酰胺酶的副作用促使人们寻找更好的替代酶。而此次从嗜盐弧菌（Vibrio sp.）GBPx3 中获得的 L - 天冬酰胺酶，具有低免疫原性、高血清稳定性和低谷氨酰胺酶活性等优势，这些特性使其成为一种极具潜力的更安全的治疗选择。不过，研究人员也提到，未来还需要开展更多的体内实验和蛋白质工程研究，进一步探索该酶在体内的疗效，提高其临床应用效果。这项研究为白血病治疗领域开辟了新的道路，虽然还有很多工作要做，但已经为后续研究奠定了坚实的基础，有望推动白血病治疗取得新的突破。
