通过氨基酸降解酶来降解氨基酸治疗癌症,目前取得的进展比较有限。在临床上,只有L-天门冬氨酸酶被用来治疗淋巴细胞白血病,以及一些亚型的的非Hodgkin氏淋巴瘤。利用氨基酸降解来治疗癌症的有效性不仅依赖于酶的性质,比如,特异的酶活性、合适的pH值、酶的稳定性,还取决于目标细胞对于缺失该种氨基酸的敏感性。然而,用L-天门冬氨酸酶来治疗癌症却有不少的副反应,包括过敏性休克、凝血症状以及肝和胰腺的中毒症状。另外,对于某些病人,这种酶的疗效也不太明显。因此,这就需要寻找另外一种酶来代替L-天门冬氨酸酶用于癌症的治疗。精氨酸脱亚胺酶(Arginine deiminase,ADI),能够降解精氨酸为瓜氨酸和氨水。该酶存在于很多种类的微生物中。L-精氨酸是哺乳动物细胞很重要的营养物质,它也被支原体用作主要的非糖酵解能量来源。从被支原体感染的细胞培养物中得到的精氨酸脱亚胺酶(Argininedeiminase,ADI,EC 3.5.3.6)已被证明含有重要的抑制肿瘤细胞体外生长以及抗血管生成活性。在本实验中,我们利用克隆的ADI在大肠杆菌中表达重组蛋白,得到的ADI重组蛋白通过离子交换层析纯化并进一步复性。复性后的重组ADI蛋白经分析与天然ADI蛋白具有相近的分子量(大约46 KD)和相似的酶活性(～38 U/mg),可以将L-精氨酸转换成瓜氨酸。在蛋白酶降解实验中,我们发现重组ADI具有比天然ADI更稳定的抗胰蛋白酶降解活性,同时我们也发现重组ADI的半衰期比天然ADI更长。进一步的研究,我们发现重组ADI能抑制肿瘤细胞HepG2的生长,同时具有抑制HepG2细胞迁移的作用。有很多实验室报道过纯化精氨酸脱亚胺酶的方法,但这些纯化方法有不少的弊端,例如纯化步骤较多,纯化方法不合理等。纯化步骤越多,则由于每步纯化都不可避免造成目的蛋白的损失,从而引起蛋白回收率的下降,再加上较多的步骤,每个纯化周期时间也就势必延长,这样,整个纯化蛋白的成本就相应比较高。纯化方法的不合理,主要是因为重组精氨酸脱亚胺酶一般是以无蛋白活性的包涵体形式表达,蛋白复性这一步就比较关键,报道过的纯化方法一般是先稀释复性然后再纯化,而稀释复性后的蛋白浓度很低,在浓缩蛋白时以及后面的纯化过程中由于精氨酸脱亚胺酶的不稳定性,很容易引起酶蛋白的活性损失。我们的实验中,只用一步离子柱纯化蛋白然后在合适的缓冲液中透析使蛋白复性,这样既节约了时间、成本,又最大限度地保持了酶蛋白的活性。癌症目前越来越成为威胁人类健康的主要疾病,人们也在寻找各种抗癌的方法,其中精氨酸脱亚胺酶的抗癌活性有很多报道,其抗癌机理也有很多研究,相信这必将成为抗肿瘤细胞研究的一个热点。在我们的实验中,研究了一种快速、高效表达以及纯化重组精氨酸脱亚胺酶的方法,并对其抗癌活性予以了验证,证实了精氨酸脱亚胺酶作为一种新兴的抗癌物质的有效性。