321 Глава 8. Ферменты

Микробные протеазы. Число микроорганизмов, продуциру­ющих протеазы, чрезвычайно велико. Специфичность этих ферментов во многих случаях более широкая, чем специфичность хорошо изучен­ных ферментов животного происхождения, что затрудняет их классифи­кацию.

Микробные протеазы (грибные и бактериальные) находят широкое применение в различных отраслях промышленности. Среди них есть фер­менты, имеющие оптимумы в нейтральной, кислой и щелочной зонах рН; некоторые из них проявляют трипсиноподобное действие, другие яв­ляются пепсиноподобными ферментами, третьи — тиоловыми, четвер­тые имеют пептидазную активность и т. д. Многие из них были выделе­ны в виде высокоочищенных препаратов и подробно охарактеризованы.

Наибольшее применение нашли щелочная сериновая протеаза из ВасШик ЦсЬешАэгтш, которая используется в моющих средствах; протеа­за из Мусог, которая заменила телячьи сычуги в производстве сыра, а так­же грибная протеаза из Л. огугае (в комплексе с амилазой), используемая в хлебопечении.

Протеазы — наиболее важные промышленные ферменты. Уровень по­требления препаратов микробных протеаз около 40% от всех используе­мых ферментов (табл. 8.3).

Таблица 8.3, Уровень потребления промышленных препаратов протеаз [Микробные ферменты и биотехнология (под ред. В. М. Фогарти), 1986]

Фермент	Доля проданных на рынке микробных протеаз, %
	Микробные ферменты	Всего ферментов
Бактериальная щелочная протеаза	37	30
Микробный реннин	7	6
Другие микробные протеазы	4	3,5
Животный реннин	—	11
Другие протеазы животного происхождения	—	2,5
Растительные протеазы	—	11
Другие (непротеолитические) микробные ферменты	52	36
Всего	100	100

Субтилизин Карлсберга (Н.Ф.3.4.21.14). Кристаллическая форма это­го фермента впервые была получена в 1952 г., и с тех пор субтилизин яв­ляется наиболее важной промышленно используемой микробной проте-азой. Он продуцируется В. зиЫШз и В. НсИеыГогггш.

Этот фермент состоит из одной полипептидной цепочки (214 амино­кислотных остатка), среди аминокислот отсутствует цистеин. Молеку­лярная масса фермента — 27 277 Да, изоэлектрическая точка 9,4; опти­мум рН 8,0—9,0. Фермент отличается высокой рН-стабильностью в диа­пазоне от 5,0 до 11,0.

Субтилизин Карлсберга является сериновой протеиназой, обладает широкой специфичностью, предпочтительнее гидролизует пептидные связи, образованные ароматическими аминокислотами.

Ренниноподобпые кислые протеазы. Наиболее важные с практической точки зрения кислые протеазы, используемые при произ-нодстве сыров, образуют культуры Мисог ризШив и Мисог пиепег.

Протеазы из Мисог ризШиз имеют молекулярную массу 30 000 Да, со­стоят из одной полипептидной цепочки, оптимум рН действия по казеи­ну 4,5, по гемоглобину 4,0.

Протеазы из Мисог гшеЬег имеют большую молекулярную массу 38 000 Да, содержат около 6% углеводов и проявляют максимальную ак­тивность по гемоглобину при рН 4,5.

Нейтральные протеазы аспергилловых грибов. Изкуль-туры А. огугае были выделены две нейтральные металлопротеиназы. Одна из них имеет оптимум рН 7,0, однако быстро инактивируется при 50°С. Другая обладает более низким оптимумом рН 5,5—6,0, но проявляет высо­кую тсрмостабильность (10 минут, 90°С — остаточная активность 10%).

Протеазы из различных штаммов А. огугае или из одних штаммов, но растущих при разных условиях, неодинаково влияют на процесс хлебопе­чения даже в том случае, если доза фермента стандартизирована. Это объяс­няется тем, что промышленные препараты содержат различные количе­ства протеолитических компонентов из А. огугае, а также влиянием мно­гообразных внешних и внутренних факторов на протеолиз белков муки.

История открытия ферментов и первых исследований биокатализаторов интересна и поучительна. Практически все великие химики XIX столетия внесли свой вклад в создание фундамента энзимологии, их привлекал феномен биологического катализа. Работая в различных областях химии (общая и неорганическая химия, органическая химия, физическая химия), каждый ученый сформировал свое понимание этой загадки природы. Общий междисциплинарный характер энзимологии сохраняется и сегодня. Многие положения, сформулированные исследователями в XIX в., предметы споров, мнения и выводы сегодня могут показаться очевидными и в чем-то наивными. Однако это кажущаяся простота. Каждый шаг вперед- это шаг в неизвестное. Таков тepнистый путь постижения истины. Двадцатый век внес много нового в понимание феномена биологического катализа. Новые физико-химические методы исследования качественно изменили облик энзимологии. Методы молекулярной биологии и генетической инженерии многoe прояснили в механизмах реакций и позволили получать новые биокатализаторы, не существующие в природе. В ΧΧ в. в науку пришло мнoгo исследователей, что способствовало резкому количественному и качественному росту знаний. Наконец, появились методы работы с большими объемами информации и проведения вычислений гигантских объемов. Все это создает качественно новый уровень понимания проблемы. Тем не менее сегодня мы не можем утверждать, что до конца понимаем феномен биологического катализа. Непонятно, каким образом возникли биологические катализаторы, обладающие фантастической активностью, как они эволюционируют, не ясны детали многих ферментативных реакций, не до конца изучены механизмы регуляции активности ферментов и механизмы регуляции их экспрессии, не всегда однозначно прослеживается связь каталитической активности фермента с физиологическими откликами клетки. Самым непонятным и интригующим остается вопрос о происхождении биокатализаторов и биологических систем в целом.

36