海洋来源枯草芽孢杆菌碱性蛋白酶的生物精炼制备及其在乳腺癌治疗与洗涤剂配方中的双功能应用

本研究从印度Tiruchendur海岸分离获得一株高产碱性蛋白酶的海洋枯草芽孢杆菌T4，其99 kDa蛋白酶在pH 11和50°C下表现最佳活性，对表面活性剂、氧化剂和有机溶剂具有卓越稳定性。该酶在Surf Excel和Ariel洗涤剂中保持90%以上活性，并对乳腺癌MDA-MB-231细胞展现剂量依赖性细胞毒性（IC50=82.3 μg/mL），为兼具工业应用与靶向治疗潜力的多功能生物催化剂开发提供新思路。

　　

海洋环境蕴藏着丰富的微生物资源，这些适应极端环境的微生物能产生具有特殊功能的酶类。在工业酶制剂领域，碱性蛋白酶因其在洗涤剂、制药等领域的广泛应用而备受关注，但现有酶制剂常面临稳定性不足、功能单一等问题。与此同时，乳腺癌作为女性高发恶性肿瘤，传统化疗药物存在靶向性差、副作用大等缺陷，亟需开发新型生物治疗剂。

成都理工大学（Chengdu University of Technology）生态与环境学院的研究人员从印度Tiruchendur海岸的海洋沉积物中分离获得9株细菌，通过16S rRNA基因测序鉴定出蛋白酶活性最高的枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）T4菌株。研究发现其分泌的99 kDa碱性蛋白酶在pH 11和50°C条件下活性最高，且能耐受表面活性剂、氧化剂和多种有机溶剂。该酶在商业洗涤剂中保持90%以上活性，并对乳腺癌MDA-MB-231细胞系显示出剂量依赖性细胞毒性（IC₅₀=82.3 μg/mL），在100 μg/mL浓度下仍保持正常HEK-293细胞86%以上的存活率。相关成果发表在《Biomacromolecules》期刊，为开发兼具工业应用与抗癌功能的双效生物催化剂提供了重要参考。

研究采用的主要技术包括：海洋沉积物样本的微生物分离培养、基于skim milk agar的蛋白酶初筛、16S rRNA基因测序鉴定菌种、SDS-PAGE测定酶分子量、不同环境条件下酶稳定性测试、以及MTT法检测细胞毒性。

【研究结果】

1. 菌株分离与鉴定
   从印度Tiruchendur海岸（9°29′50.10″N, 78°07′8.62″E）采集的沉积物中分离出9株细菌，其中T4菌株经鉴定为枯草芽孢杆菌，其蛋白酶水解圈直径达18.5 mm，蛋白水解指数为3.7，显著高于其他菌株。

2. 酶学特性分析
   SDS-PAGE显示该蛋白酶分子量为99 kDa，在pH 11和50°C时活性最高。酶液在25-60°C和pH 7-11范围内保持稳定，对SDS、Triton X-100等表面活性剂及过氧化氢等氧化剂具有强耐受性。

3. 洗涤剂兼容性
   在Surf Excel和Ariel两种商业洗涤剂中，蛋白酶活性保留率超过90%，且在4°C储存30天后仍保持80%以上活性，表明其优异的工业应用潜力。

4. 抗癌活性评估
   MTT实验显示，该蛋白酶对MDA-MB-231细胞的IC₅₀为82.3 μg/mL，而对正常HEK-293细胞在100 μg/mL时存活率>86%，显示选择性细胞毒性。

【结论与意义】
该研究首次报道了海洋来源枯草芽孢杆菌碱性蛋白酶的双重应用价值：作为耐候性工业酶制剂，其优异的洗涤剂兼容性可降低生物洗涤剂生产成本；作为抗癌剂，其选择性细胞毒性为乳腺癌靶向治疗提供了新思路。特别值得注意的是，99 kDa的分子量在已知微生物蛋白酶中较为罕见，暗示其可能具有新颖结构特征。研究由Palanisamy Vasudhevan等学者完成，获得中国国家自然科学基金（U22A20591）等项目的支持，为海洋微生物资源的多元化开发利用提供了典范。