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角蛋白酶是一種特殊的蛋白水解酶，能特異性降解結構高度頑固且不溶的角蛋白質(zhì)，如羊毛、羽毛、人發(fā)等。作為養(yǎng)殖業(yè)和畜牧業(yè)的主要副產(chǎn)物，全世界每年產(chǎn)生大量的角蛋白廢棄物，由于結構緊湊、二硫鍵含量高而難以處理，通常被焚燒、填埋或直接廢置堆放，不僅給環(huán)境帶來嚴重污染，也是對角蛋白資源的極大浪費。角蛋白酶的發(fā)現(xiàn)和利用有效地解決了這個問題，此外，角蛋白酶在飼料、肥料、制革、洗滌劑、化妝品以及醫(yī)藥領域也展現(xiàn)出廣泛的應用潛力和價值。然而，“產(chǎn)量低、活性差、性質(zhì)弱”一直是角蛋白酶研究的瓶頸問題，嚴重阻礙了角蛋白酶的工業(yè)化生產(chǎn)及應用。分子生物技術的快速發(fā)展為角蛋白酶的生產(chǎn)和性能提升提供了強有力的工具。該綜述系統(tǒng)總結了角蛋白酶的應用潛力，并探討了角蛋白酶催化機制；對其分子層面的研究進行了全面闡述，包括對基因序列和蛋白質(zhì)結構的分析；此外，對角蛋白酶蛋白質(zhì)工程改造的研究進展進行了綜述和討論，揭示了信號肽和前導肽等蛋白結構域的改造工程已成為提高角蛋白酶產(chǎn)量的重要策略，先進的蛋白質(zhì)工程技術將推動角蛋白酶的工業(yè)化生產(chǎn)并促進其在多個領域的商品化應用。

相關工作得到了國家自然科學基金、江蘇省重點研發(fā)計劃、國家輕工技術與工程一流學科自主課題等項目的資助。

圖1角蛋白酶的催化性能及應用潛力

圖2角蛋白底物降解機制探討

圖3基因篩選與表達策略

圖4角蛋白酶的成熟過程

參考資料

[1] 史勁松教授團隊在Biotechnology Advances上綜述角蛋白酶分子生物學及工業(yè)應用研究進展,http://sps.jiangnan.edu.cn/info/1135/4165.htm