目前,酶降解法中的肝素酶產品來源主要是肝素黃桿菌(Flavobacterium heparinum)中肝素酶I的分離純化。但此法所得到的肝素酶產量低、純化困難,造成酶的成本非常昂貴,也極大地限制了酶法制備低分子肝素的發展。而利用重組菌株生產肝素酶I是一條極有前景的途徑,但通常的表達體產生的肝素酶I容易形成包涵體,無法直接利用。
為開發高效的肝素酶生產技術,解決肝素酶應用的成本問題,清華大學化工系生物化工研究所聯合思清源生物科技有限公司研發人員從一株肝素黃桿菌中克隆得到肝素酶I的基因,利用融合蛋白技術,設計和構建了高效生產可溶性的肝素酶I的基因工程菌株,實現了可溶肝素酶I的生產,獲得了很高的酶活。研究表明,該重組可溶肝素酶I能和商品肝素酶一樣有效地降解肝素, 制備出理想的LMWH。通過控制酶解反應條件,可得到平均分子量在5000—6000的低分子量肝素寡糖。另外,利用膜生物反應器通過控制酶反應時間和酶量,還能夠制備出目前國際上備受關注超低分子量肝素(平均分子量2000-3000左右)。所以該融合表達法是一種具有廣泛應用前景的低成本生產肝素酶I的方法。該法得到的重組肝素酶I只需進行一步親和層析就能達到95%的純化效果;同時利用融合蛋白的親和吸附能力容易實現肝素酶I的定向固定化;融合酶的穩定性高,使酶的反復使用成為可能,從而提高酶反應效率,降低酶的使用成本和低分子量肝素的生產成本。實驗結果表明,該融合酶搖瓶培養的酶活可以達到16000IU/L,5L發酵罐生產酶活達到了20000IU/L以上。同時,對多功能肝素酶的分子設計進行了系統的研究,得到了獲得高活性和高親和吸附融合酶的設計策略,而且也成功的用于肝素酶II和III的高效生產。由于采用了制備多功能酶的融合蛋白技術,該重組肝素酶I的生產、分離純化和使用成本可以大幅度降低,因此利用該融合蛋白生產具有理想平均分子量且分子量分布范圍窄的低分子量肝素的方法蘊含巨大的工業應用價值。