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为解决尿酸酶（Uricase）稳定性低的问题，研究人员对黄曲霉尿酸酶（AFUOX）进行 Q269L 突变研究，发现该突变可提升其稳定性，有重要意义。
在人体的奇妙 “旅程” 中，有一种物质叫尿酸，它本是嘌呤代谢的 “小角色”，却因在人体代谢中的特殊情况，变得 “举足轻重”。在漫长的进化过程中，人类和许多灵长类动物体内的尿酸酶基因发生了突变，导致尿酸酶无法正常表达。这一变化使得尿酸在体内的代谢出现了 “岔路”，无法顺利被分解，只能在血液中不断积累。当尿酸积累过多，就像河道里的泥沙越积越多，最终引发了一系列健康问题，痛风和高尿酸血症就是其中的典型代表。据 2016 年美国国家健康和营养检查调查（NHANES）数据显示，美国成年人中痛风的总体患病率为 3.9%，14.6% 的人受到高尿酸血症的困扰。这些疾病不仅给患者带来身体上的痛苦，还对社会经济造成了沉重的负担。
黄曲霉来源的尿酸酶（AFUOX）因其独特的优势，如稳定性、催化效率、特异性等，成为了治疗痛风和高尿酸血症的 “潜力股”。然而，它也有自己的 “短板”，较低的热稳定性和溶解度限制了其在临床上的应用效果。为了让这一 “潜力股” 真正发挥作用，来自伊朗马赞达兰大学（University of Mazandaran）、阿塞拜疆沙希德?马达尼大学（Azarbaijan Shahid Madani University）和乌尔米亚大学（Urmia University）的研究人员 Mona Akhlaghi、Bagher Seyedalipour 等人开展了一项关于 AFUOX 的研究。他们将研究重点聚焦在 AFUOX 的 Q269L 突变上，旨在探究该突变对 AFUOX 结构和稳定性的影响，希望为提升尿酸酶的治疗潜力找到新的突破口。该研究成果发表在《Scientific Reports》上。
在研究过程中，研究人员运用了多种技术方法。首先是计算研究，利用 I-Mutant2、i-Stable 和 DUET 服务器预测突变对 AFUOX 稳定性和结构的影响，并通过分子动力学（MD）模拟研究野生型和突变体酶的结构变化。实验方面，采用定点突变技术构建 Q269L 突变体，经过表达和纯化获得研究所需的蛋白质。通过尿酸酶活性测定、荧光光谱、圆二色谱（CD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）等实验，从多个角度分析酶的特性和结构变化，同时测定热失活和热力学参数，评估酶的稳定性。
研究结果如下：
- 突变对蛋白质稳定性的预测：生物信息学方法预测结果显示，Q269L 突变体的稳定性相较于野生型有所提高，多个服务器计算出的自由能变化为正值，表明该突变是稳定突变。
- MD 模拟结果：通过 MD 模拟分析，发现突变体的均方根偏差（RMSD）和均方根波动（RMSF）值相对较低，这意味着突变体结构更稳定，原子波动更小。同时，突变体的回转半径（Rg）略有减小，说明其结构更加紧凑；氢键数量略有增加，有助于维持蛋白质的稳定构象；溶剂可及表面积（SASA）值无显著变化，且二级结构中 α - 螺旋含量增加，β - 折叠含量减少。
- AFUOX 蛋白的表达和纯化：成功设计引物并构建突变体，利用 Ni - NTA 琼脂糖亲和层析法纯化出高纯度的 AFUOX 蛋白，其分子量约为 34kDa。
- 动力学性质测定：Q269L 突变体对尿酸的亲和力比野生型更高，催化效率提高了约 1.5 倍，但其比活性略有下降。突变体的最适温度为 30°C，最适 pH 为 9.5，均高于野生型（25°C 和 9）。
- 热失活动力学和热力学稳定性：在 30 - 60°C 范围内，Q269L 突变体的半衰期显著长于野生型，对高温的耐受性更强。通过计算热力学参数发现，突变体的吉布斯自由能增加，热稳定性增强，热变性延迟。
- GdnHCl 诱导的热力学稳定性分析：使用盐酸胍（GdnHCl）作为变性剂研究发现，突变体的热力学稳定性高于野生型。
- CD 和 FT - IR 测量结果：CD 和 FT - IR 分析表明，Q269L 突变体的二级结构发生了变化，α - 螺旋结构增加，β - 折叠结构减少。
- 荧光分析结果：荧光分析显示，突变体的色氨酸残基所处环境更具极性，蛋白质表面疏水性增加，且色氨酸残基对丙烯酰胺猝灭剂的可及性更高。
研究结论表明，Q269L 突变使 AFUOX 发生了局部构象变化，提升了其热稳定性。突变后的酶在更高的温度和 pH 条件下表现出最大活性，热力学参数显示其热半衰期更长。这一研究成果为提高尿酸酶的稳定性提供了新的思路，有望降低痛风治疗药物的成本，提高其可及性和可负担性，对痛风等相关疾病的治疗具有重要的理论和实践意义，为未来的临床应用和药物研发奠定了坚实的基础。
