蛋白酶K來源于林伯氏白色念球菌（Tritirachium album Limber），是一種與枯草桿菌蛋白酶相關(guān)的絲氨酸蛋白酶。由于它能降解角蛋白（keratin），因此被命名為蛋白酶K。它是一種高活性的廣譜蛋白酶，在變性劑尿素或十二烷基磺酸鈉（sodium dodecyl sulfonate，SDS）溶液中依然能保持較高酶活力，所以被廣泛應(yīng)用于各種生物材料中的DNA或RNA的提取。

一、蛋白酶K的性質(zhì)從這三個(gè)方面介紹：

　　1、分子結(jié)構(gòu)

　　蛋白酶K由一條肽鏈組成，包含277個(gè)氨基酸殘基，相對分子質(zhì)量為28 930?；钚圆课挥蒁39、H69和S224組成，底物識別位點(diǎn)主要為G100-Y104和S132-G136兩個(gè)片段。蛋白酶K的氨基酸序列與枯草芽孢桿菌蛋白酶具有高度同源性，因此被劃分為枯草芽孢桿菌蛋白酶類。蛋白酶K包含兩個(gè)二硫鍵（C34-C124，C179-C248），兩個(gè)色氨酸殘基（W8，W212）和一個(gè)游離半胱氨酸（C73）。X射線晶體學(xué)研究表明，蛋白酶K的三維結(jié)構(gòu)為一個(gè)明確的球形折疊。蛋白酶K屬于α/β類蛋白質(zhì)，包含6個(gè)α-螺旋，15個(gè)β-折疊和一個(gè)3/10螺旋。

　　2、熒光性

　　蛋白酶K在295 nm處被激發(fā)，它的熒光性由兩個(gè)色氨酸殘基W8和W212決定。但是，兩個(gè)色氨酸的光反應(yīng)活性表現(xiàn)不同，W212要活潑得多。在pH 3～9范圍內(nèi)，色氨酸熒光量子產(chǎn)率恒定。對已激發(fā)的色氨酸進(jìn)行熱力滅活時(shí)，活化能需達(dá)到54 kJ/mol。這個(gè)值大幅地高于來自微生物的其他蛋白酶，因此可用來解釋蛋白酶K較高的熱穩(wěn)定性。

　　3、酶學(xué)性質(zhì)

　　蛋白酶K具有很高的切割活性，底物識別位點(diǎn)能和底物組成一個(gè)3股的反平行β片層，可催化脂肪族氨基酸和芳香族氨基酸的羧基端肽鍵斷裂。α-螺旋是保持蛋白酶K活性中心構(gòu)象穩(wěn)定性的主要結(jié)構(gòu)。α-螺旋共包含90個(gè)氨基酸殘基，占?xì)埢倲?shù)的1/3，大部分殘基處在伸展的β-折疊結(jié)構(gòu)中。這使得整個(gè)分子有序度低，變性熵不大，比變性焓值極低，反映了酶穩(wěn)定性的本質(zhì)。分子中兩個(gè)二硫鍵及兩個(gè)Ca2+也對三級結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定性有貢獻(xiàn)。pH、溫度、Ca2+、激活劑和抑制劑等是影響蛋白酶K活力的主要因素。

二、蛋白酶K的運(yùn)用

①在分離DNA和RNA的過程中，用于核酸酶的蛋白水解失活。蛋白酶K能降解與核酸結(jié)合的蛋白質(zhì)，促進(jìn)蛋白與核酸的分離，因此該酶在提取高分子量的核酸時(shí)具有很大的優(yōu)勢。蛋白酶K還常被用于RNA提取過程中抑制和降解RNase，防止提取的RNA被降解。RNA的質(zhì)量對于cDNA合成、Northem印跡及雜交分析及體外翻譯等實(shí)驗(yàn)的成敗至關(guān)重要。但是RNA極不穩(wěn)定、易于被環(huán)境中廣泛存在的RNase降解，而利用蛋白酶K可創(chuàng)造一個(gè)不含RNase的環(huán)境、以防止在提取RNA時(shí)被RNase污染，因此該酶的使用是成功提取RNA的關(guān)鍵。在核酸提取實(shí)驗(yàn)中蛋白酶K的工作濃度大約是0.05-0.2mg/mL，一般情況下，提取一個(gè)樣本的核酸大約需要0.1mg的蛋白酶K ，而在實(shí)際使用過程中，為了增加核酸提取效率，通常會將蛋白酶K進(jìn)行加量使用。新冠病毒的核酸檢測量劇增，造成對蛋白酶K需求激增，蛋白酶K原有的供需平衡被迅速打破，導(dǎo)致蛋白酶K一夜之間成為了緊缺的防疫物資。

②在生活和工業(yè)用水中滅活病毒。病毒外層結(jié)構(gòu)一般以衣殼蛋白為主，因此蛋白酶K可以對病毒表面的蛋白進(jìn)行破壞，進(jìn)而造成病毒因結(jié)構(gòu)不完整不再具有攻擊宿主細(xì)胞的能力。有研究結(jié)構(gòu)表明，在蛋白酶K濃度為67.51ug/mL條件下對純水和生活污水中病毒處理lh，其對病毒的滅活率分別達(dá)到了99.4％和49.4％，而處理3h時(shí)，其病毒滅活率分別為>99.9％和81.8％。用含蛋白酶K的消毒劑對病毒滅活的優(yōu)點(diǎn)是消毒劑為蛋白質(zhì)，無污染，不產(chǎn)生有害消毒產(chǎn)物，是一種高效且環(huán)保的消毒方法。

③在肉類嫩化中的應(yīng)用蛋白酶K能分解肉中肌纖維與結(jié)締組織的蛋白質(zhì)，甚至可以分解彈性蛋白及膠原蛋白，使肉類的各組織結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，如肉中部分肽鍵斷裂，吸水膨脹，質(zhì)地變嫩，增強(qiáng)肉的口感。

④在其它生物行業(yè)中的應(yīng)用，主要包括：

1）用于去除內(nèi)毒素結(jié)合的陽離子蛋白，如溶茵酶和核糖核酸酶A。

2）可用于分離肝、酵母和綠豆線粒體

3）用于測定酶在細(xì)胞膜上的定位

4）用于石蠟包埋組織切片的處理，暴露用于抗體標(biāo)記的抗原結(jié)合位點(diǎn)。

5）用于可傳播海綿狀腦病(TSE)研究中朊病毒腦組織樣本蛋白的消化。

附：蛋白酶K具有廣泛的底物特異性。即便存在洗滌劑的情況下，其仍可降解許多非變性 狀態(tài)的蛋白質(zhì)。

蛋白酶K分離自身一種可在角質(zhì)上生長的真菌白色側(cè)齒霉菌(Engyodontiumalbum)（前稱腐生真菌(Tritirachiumalbum)。

因此，蛋白酶K能夠降解非變性狀態(tài)的角質(zhì)（頭發(fā)），因而稱為“蛋白酶K”。

1其切割的主要位點(diǎn)為帶有封閉氨基基團(tuán)、鄰近脂族或芳香族氨基酸羧基端的肽鍵。因其廣泛的特異性，其較為常用。