張偉妮 謝璐娜 黃小紅

(福建農(nóng)林大學(xué), 中西獸醫(yī)結(jié)合與動(dòng)物保健福建省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 福州 350002)

CuSO4和ZnSO4對(duì)尼羅羅非魚(yú)N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶的影響

張偉妮 謝璐娜 黃小紅

(福建農(nóng)林大學(xué), 中西獸醫(yī)結(jié)合與動(dòng)物保健福建省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 福州 350002)

以分離自尼羅羅非魚(yú)(Oreochromis niloticus)精巢的N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶(EC 3.2.1.52, NAGase)為研究對(duì)象, 探討了兩種水產(chǎn)常用藥物CuSO4和ZnSO4對(duì)NAGase的影響。研究結(jié)果表明CuSO4和ZnSO4對(duì)該酶抑制的 IC50分別為(1.23±0.05)和(0.28±0.02) mmol/L, 都能改變酶的構(gòu)象從而影響到其內(nèi)源熒光的發(fā)射。這兩種藥物對(duì)該酶的抑制機(jī)理均為可逆抑制, 其中CuSO4對(duì)酶的抑制類型為非競(jìng)爭(zhēng)型, ZnSO4為競(jìng)爭(zhēng)型,且均能明顯影響該酶的pH穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。研究結(jié)果為羅非魚(yú)養(yǎng)殖過(guò)程中CuSO4和ZnSO4的使用和監(jiān)控提供了參考。

尼羅羅非魚(yú); N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶; CuSO4; ZnSO4

N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶(N-acetyl-β-D-glucosaminidase, EC 3.2.1.52, 簡(jiǎn)稱NAGase), 隸屬于糖基水解酶家族, 是廣泛存在于微生物、植物和動(dòng)物體內(nèi)的一種重要的溶酶體酶, 主要水解各種糖分子內(nèi)以β-1,4-糖苷鍵連接的N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷鍵[1, 2]。即使在動(dòng)物體內(nèi), 該酶的功能也因機(jī)體的不同或同一機(jī)體部位的不同而千差萬(wàn)別[2]。例如,在節(jié)肢動(dòng)物, 該酶參與了孵化、消化和蛻皮過(guò)程[3, 4]。在人類, N-乙酰-β-D-氨基己糖苷酶A可以降解腦和外周神經(jīng)組織的GM2神經(jīng)節(jié)苷脂, 缺少這種酶會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)障礙的出現(xiàn)[5]。然而, 更多研究表明該酶的功能與動(dòng)物的繁殖過(guò)程有關(guān)。在哺乳動(dòng)物中, NAGase能夠調(diào)節(jié)生殖細(xì)胞的活性, 參與以酶解為基礎(chǔ)的精子對(duì)卵母細(xì)胞透明帶的滲透及精子最初與卵母細(xì)胞膜的結(jié)合[6]。海鞘的卵子受精時(shí)釋放的 NAGase被認(rèn)為可能通過(guò)改變卵子表面精子受體的糖蛋白從而阻止多精入卵[7]。Sarosiek等[8]研究指出, 抑制虹鱒(Oncorhynchus mykiss)精子NAGase的活力會(huì)直接減少受精卵的數(shù)量, 且虹鱒和西伯利亞鱘(Acipenser baerii)的精子和卵子中 NAGase的活力下降, 更會(huì)直接降低受精率。

硫酸銅和硫酸鋅均為重金屬鹽類, 其水溶液中游離的二價(jià)金屬離子, 能阻礙寄生蟲(chóng)的生理代謝最終起到殺蟲(chóng)或抑制其增殖的作用, 因此往往作為傳統(tǒng)的殺蟲(chóng)藥和水質(zhì)凈化劑在水產(chǎn)養(yǎng)殖過(guò)程中被廣泛應(yīng)用[9—11]。其中硫酸銅的使用方式為 0.5—0.7 mg/L全池潑灑或 8 mg/L浸浴, 硫酸鋅潑灑濃度為 0.3—2.8 mg/L、浸浴濃度為200 mg/L[9]。另外, 地殼元素的自然釋放和人為活動(dòng)的影響也是水中銅和鋅的主要來(lái)源[12]。藥物的使用和環(huán)境的污染常使得養(yǎng)殖水體中銅和鋅的含量超標(biāo), 從而被養(yǎng)殖動(dòng)物富集進(jìn)而威脅其生存。本文以分離自“新吉富”尼羅羅非魚(yú)(Oreochromis niloticus)精巢的 NAGase為研究對(duì)象, 以 CuSO4和ZnSO4為效應(yīng)物, 研究其對(duì)該酶的影響, 旨在為羅非魚(yú)的健康養(yǎng)殖管理和科學(xué)合理用藥提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

經(jīng)40%—55%的硫酸銨分級(jí)沉淀、DEAE纖維素(DE-32)離子交換層析、Sephadex G-200凝膠過(guò)濾層析、DEAE-Sephadex(A-50)層析柱從“新吉富”尼羅羅非魚(yú)精巢組織分離純化得到比活力為4100 U/mg、

PAGE檢測(cè)為單一純的 NAGase制劑[13], 作為本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)材料。

1.2 試劑

對(duì)-硝基苯-N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷(p-nitrophenyl-N-acetyl-β-D-glucosaminide, pNP-NAG)購(gòu)自上海醫(yī)藥工業(yè)研究所, CuSO4和 ZnSO4購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司, 其他試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純。所有溶液均采用雙蒸去離子水配制。

1.3 對(duì)尼羅羅非魚(yú)NAGase活力的影響

活力測(cè)定參照文獻(xiàn)[14]的方法進(jìn)行。在37℃下, 0.1 mol/L的磷酸鹽測(cè)活體系(pH 5.7, 含0.2 mmol/L pNP-NAG)中, 加入不同濃度的CuSO4和ZnSO4, 以不加藥物的作對(duì)照, 測(cè)定這兩種常用藥物對(duì)羅非魚(yú)NAGase活力的影響。重復(fù)測(cè)定3次。

1.4 對(duì)尼羅羅非魚(yú)NAGase熒光發(fā)射光譜的影響

分別在3 mL含不同CuSO4和ZnSO4的磷酸鹽緩沖液中(pH 5.7)中, 加入一定量的羅非魚(yú)NAGase,混合均勻, 4℃放置30min后, 以波長(zhǎng)285 nm的熒光為激發(fā)光, 用Hitachi F-4010型熒光分光光度計(jì)掃描記錄波長(zhǎng)為300—400 nm的羅非魚(yú)NAGase的熒光發(fā)射光譜。以不含酶的對(duì)應(yīng)緩沖液做空白對(duì)照。

1.5 對(duì)尼羅羅非魚(yú)NAGase的抑制機(jī)理

在含不同濃度CuSO4和ZnSO4的上述測(cè)活體系中, 改變加入的酶量, 研究剩余酶活力與酶量之間的關(guān)系, 探討這兩種常用藥物對(duì)該酶抑制作用的機(jī)理。

1.6 對(duì)尼羅羅非魚(yú)NAGase的抑制類型

固定反應(yīng)體系溫度為 37 , ℃ 在 pH 5.7 磷酸鹽的測(cè)活體系中, 改變底物[S]濃度, 固定酶量為8 μg/mL, 探討不同濃度的CuSO4和ZnSO4對(duì)該酶催化底物水解反應(yīng)的影響, 測(cè)定酶促反應(yīng)的初速度, 以Lineweaver-Burk雙倒數(shù)法作圖, 測(cè)定其對(duì)羅非魚(yú)NAGase的抑制類型和抑制常數(shù)。

1.7 對(duì)尼羅羅非魚(yú)NAGase熱穩(wěn)定性和pH穩(wěn)定性的影響

分別在酶液中加入一定濃度的CuSO4和ZnSO4,放置不同溫度下(5—80 )℃保溫 30min, 測(cè)定酶的剩余活力, 以酶的剩余活力對(duì)保溫溫度作圖, 確定其對(duì)該酶熱穩(wěn)定性的影響。

取10 μL酶液與含有不同濃度CuSO4和ZnSO4的緩沖液(pH 2.1—10.6)等體積混合, 4℃放置24h后,正常測(cè)活體系下測(cè)定處理后酶的剩余活力, 確定其對(duì)該酶pH穩(wěn)定性的影響。

2 結(jié)果

2.1 CuSO4和 ZnSO4對(duì)尼羅羅非魚(yú) NAGase活力的影響

通過(guò)測(cè)定CuSO4和ZnSO4對(duì)尼羅羅非魚(yú)NAGase活力的影響, 發(fā)現(xiàn)這兩種藥物對(duì)該酶均表現(xiàn)出強(qiáng)抑制作用。在3 mmol/L的濃度下, 兩種藥物對(duì)該酶抑制率已經(jīng)達(dá)到80%以上, CuSO4和ZnSO4導(dǎo)致該酶活力降低 50%的 IC50分別為(1.23±0.05)和(0.28± 0.02) mmol/L(圖1A)。

2.2 CuSO4和 ZnSO4對(duì)尼羅羅非魚(yú) NAGase熒光發(fā)射光譜的影響

圖1 CuSO4和ZnSO4對(duì)尼羅羅非魚(yú)NAGase的影響Fig. 1 Effects of CuSO4and ZnSO4on tilapia NAGase

在3 mL含不同濃度CuSO4的磷酸鹽緩沖液中(pH 5.7)中, 加入30 μL尼羅羅非魚(yú)NAGase, 混合均勻, 4℃放置30min后, 以波長(zhǎng)285 nm的熒光為激發(fā)光, 用Hitachi F-4010型熒光分光光度計(jì)掃描記錄該酶的熒光發(fā)射光譜, 以含有不同濃度 CuSO4的緩沖液做空白對(duì)照, 研究其對(duì)尼羅羅非魚(yú) NAGase熒光發(fā)射光譜的影響。結(jié)果如圖1B所示, 天然酶的熒光發(fā)射峰值在338 nm處, 隨著CuSO4濃度的增大,該酶的熒光發(fā)射峰值迅速降低, 當(dāng) CuSO4濃度增大到50 μmol/L時(shí), 該酶的特征性熒光發(fā)射峰已經(jīng)消失。

同法探討ZnSO4對(duì)羅非魚(yú)NAGase熒光發(fā)射光譜的影響, 結(jié)果如圖1C所示。隨著ZnSO4濃度的增大, 該酶的熒光發(fā)射強(qiáng)度反而升高, 而且出現(xiàn)明顯的紅移現(xiàn)象, 當(dāng)ZnSO4濃度增大至100 mmol/L時(shí),該酶的特征性熒光發(fā)射峰值紅移至350 nm處。

2.3 CuSO4和 ZnSO4對(duì)尼羅羅非魚(yú) NAGase的抑制機(jī)理

在含不同濃度CuSO4(0、0.5、1、1.5和2 mmol/L)的測(cè)活體系(0.1 mol/L磷酸鹽緩沖液, pH 5.7, 含0.2 mmol/L pNP-NAG)中, 改變加入的酶量, 以剩余酶活力對(duì)加入的酶量作圖, 得到一組通過(guò)原點(diǎn)的直線(圖2A)。且隨著CuSO4濃度的增大, 直線的斜率降低。這說(shuō)明在測(cè)試濃度范圍內(nèi), CuSO4對(duì)尼羅羅非魚(yú)NAGase的抑制是可逆的。同樣方法測(cè)得ZnSO4在測(cè)試的濃度范圍內(nèi)(0—0.3 mmol/L), 對(duì)尼羅羅非魚(yú)NAGase的抑制也是可逆過(guò)程(圖2B)。

2.4 CuSO4和 ZnSO4對(duì)尼羅羅非魚(yú) NAGase的抑制類型

進(jìn)一步通過(guò)改變CuSO4濃度(0、0.5、1、1.5和2 mmol/L), 測(cè)定CuSO4存在的條件下不同底物濃度對(duì)酶促反應(yīng)的影響效果, 從而研究 CuSO4對(duì)尼羅羅非魚(yú) NAGase的抑制作用類型。通過(guò) Lineweaver-Burk雙倒數(shù)作圖得到交于橫坐標(biāo)軸的一組直線(圖3A), 說(shuō)明 CuSO4對(duì)該酶催化底物水解反應(yīng)的米氏常數(shù) Km不產(chǎn)生影響, 只影響其最大反應(yīng)速度 Vm,酶促反應(yīng)的催化速度隨著抑制劑CuSO4濃度的增加而逐漸降低, CuSO4對(duì)羅非魚(yú)NAG酶的抑制作用表現(xiàn)為非競(jìng)爭(zhēng)型抑制。以1/v－1/[S]關(guān)系圖中直線的斜率(Slope)對(duì)抑制劑 CuSO4濃度作圖得到一條直線(圖3A內(nèi)插圖), 通過(guò)直線橫軸截距求得CuSO4對(duì)該酶的抑制常數(shù)KI為1.11 mmol/L。

在0、0.05、0.1、0.2和0.3 mmol/L的ZnSO4濃度下, 改變底物的量, 研究 ZnSO4對(duì)尼羅羅非魚(yú)NAGase的抑制作用類型, 通過(guò)Lineweaver-Burk雙倒數(shù)作圖得到交于縱軸的一組直線(圖 3B), 說(shuō)明ZnSO4濃度改變并不會(huì)影響酶促反應(yīng)的最大反應(yīng)速度Vm值, 而是影響米氏常數(shù)Km值, 且Km隨著抑制劑ZnSO4濃度的增大而增大, 由此可見(jiàn)ZnSO4對(duì)該酶的抑制作用屬于競(jìng)爭(zhēng)型抑制。底物與ZnSO4可以競(jìng)爭(zhēng)性地結(jié)合在自由酶分子上, ZnSO4的存在不影響該酶催化底物反應(yīng)的速度, 而是影響其與底物的親和力。以 Km值對(duì)抑制劑 ZnSO4濃度作圖得到一條直線(圖 3B內(nèi)插圖), 通過(guò)直線橫軸截距求得ZnSO4對(duì)該酶的抑制常數(shù)KI為0.20 mmol/L。

2.5 CuSO4對(duì)尼羅羅非魚(yú)NAGase熱穩(wěn)定性和pH穩(wěn)定性的影響

圖2 CuSO4(A)和ZnSO4(B)對(duì)尼羅羅非魚(yú)NAGase的抑制機(jī)理Fig. 2 The mechanism of CuSO4(A) and ZnSO4(B) on NAGase

在0、0.01和 0.02 mmol/L CuSO4存在的條件下, 將尼羅羅非魚(yú) NAGase放置在不同溫度下(5—80 )℃ 保溫 30 min后, 測(cè)定酶的剩余活力, 研究CuSO4對(duì)該酶熱穩(wěn)定性的影響。如圖 4(A)所示, 在不含CuSO4的情況下, 羅非魚(yú)NAGase在低于45℃時(shí)都是穩(wěn)定的, 當(dāng)溫度達(dá)到 70℃時(shí)酶活力才完全喪失; 當(dāng)CuSO4濃度為0.01 mmol/L時(shí), 該酶只在低于20℃時(shí)保持穩(wěn)定, 當(dāng)溫度達(dá)到 50℃時(shí)酶活力完全喪失; 當(dāng)CuSO4濃度達(dá)到0.02 mmol/L時(shí), 該酶的穩(wěn)定范圍縮小至低于10 , ℃ 酶活力在35℃時(shí)即已完全喪失。

在0、0.02和 0.04 mmol/L CuSO4存在的條件下, 將尼羅羅非魚(yú)NAGase放置在等量不同pH的緩沖液(pH 2.1—10.6)中4℃放置24h后測(cè)定酶的剩余活力, 研究 CuSO4對(duì)該酶 pH穩(wěn)定性的影響。如圖4(B)所示, 在不含CuSO4的情況下, 羅非魚(yú)NAGase的pH穩(wěn)定范圍很廣, 達(dá)到3.3—8.1; 隨著CuSO4濃度的增加, 該酶的pH穩(wěn)定范圍在堿性區(qū)域內(nèi)變窄。當(dāng)CuSO4濃度為0.02 mmol/L時(shí), 該酶的pH穩(wěn)定范圍縮小至3.3—6.9; 當(dāng)CuSO4濃度為0.04 mmol/L時(shí),該酶的pH穩(wěn)定范圍僅為3.3—6.3。

2.6 ZnSO4對(duì)尼羅羅非魚(yú)NAGase熱穩(wěn)定性和pH穩(wěn)定性的影響

在0、0.01和 0.05 mmol/L ZnSO4存在的條件下,探討ZnSO4對(duì)該酶熱穩(wěn)定性的影響。如圖5(A)所示,在不含 ZnSO4的情況下, 尼羅羅非魚(yú) NAGase在4 5℃以下時(shí)都是穩(wěn)定的; 當(dāng) Z n S O4濃度為0.01 mmol/L時(shí), 該酶只在低于 30℃時(shí)保持穩(wěn)定, 45℃時(shí)酶活力僅存約15%, 當(dāng)溫度達(dá)到50℃時(shí)酶活力完全喪失; 當(dāng)ZnSO4濃度達(dá)到0.05 mmol/L時(shí), 該酶活力從25℃已開(kāi)始下降, 酶活力在45℃時(shí)即已完全喪失。

圖3 CuSO4(A)和ZnSO4(B)對(duì)酶的抑制類型Fig. 3 Inhibition type of CuSO4(A) and ZnSO4(B) on tilapia NAGase by Lineweaver-Burk plots

圖4 CuSO4對(duì)酶熱穩(wěn)定性(A)和pH穩(wěn)定性(B)的影響Fig. 4 Effects of CuSO4on thermal stability (A) and pH stability (B) of tilapia NAGase

圖5 ZnSO4對(duì)酶熱穩(wěn)定性(A)和pH穩(wěn)定性(B)的影響Fig. 5 Effects of ZnSO4on thermal stability (A) and pH stability (B) of tilapia NAGase

在0、0.05和 0.2 mmol/L ZnSO4存在的條件下,將尼羅羅非魚(yú)NAGase放置在等量不同pH的緩沖液(pH 2.1—10.6)中4℃放置24h后測(cè)定酶的剩余活力,研究ZnSO4對(duì)該酶pH穩(wěn)定性的影響。如圖5B所示,隨著ZnSO4濃度的增加, 該酶的pH穩(wěn)定范圍在堿性區(qū)域內(nèi)變窄, 當(dāng)ZnSO4濃度為0.05 mmol/L時(shí), 該酶的pH 穩(wěn)定范圍縮小至 3.3—6.3; 當(dāng) ZnSO4濃度為0.2 mmol/L時(shí), 該酶的pH穩(wěn)定范圍僅為3.3—5.7。

3 討論

熒光發(fā)射光譜實(shí)驗(yàn)表明, CuSO4的加入導(dǎo)致了該酶特征性熒光發(fā)射光譜的消失, 說(shuō)明 CuSO4使酶的構(gòu)象發(fā)生了改變。而且比較圖 1A和圖 1B發(fā)現(xiàn), CuSO4為500 μmol/L時(shí)該酶的特征性熒光發(fā)射峰早已經(jīng)消失, 而此時(shí)酶活力尚有 80%, 說(shuō)明 CuSO4使酶的構(gòu)象變化要快于使酶的活力變化, 揭示維持該酶構(gòu)象穩(wěn)定的某些基團(tuán)比酶水解底物的基團(tuán)對(duì)CuSO4更敏感。這與 CuSO4對(duì)鋸緣青蟹(Scylla serrata)NAGase的作用效果是一致的[15]。而隨著ZnSO4濃度的增大, 該酶的熒光發(fā)射強(qiáng)度反而升高, 說(shuō)明ZnSO4與酶分子的結(jié)合可能更好地暴露了該酶分子的熒光發(fā)射基團(tuán)。

筆者之前的試驗(yàn)已經(jīng)證明SO42ˉ、Clˉ、NOˉ3等酸根并不會(huì)影響尼羅羅非魚(yú) NAGase的活力, 說(shuō)明試驗(yàn)結(jié)果是由金屬離子造成的[13]。重金屬離子對(duì)許多酶都有抑制作用, 往往會(huì)使酶變性失活, 然而其對(duì)酶的抑制類型卻各不相同。本文發(fā)現(xiàn)CuSO4對(duì)羅非魚(yú) NAGase 的抑制類型為非競(jìng)爭(zhēng)型, 說(shuō)明底物和Cu2+與酶結(jié)合的部位不同, 酶與底物的結(jié)合并不影響Cu2+的結(jié)合位點(diǎn), 反之亦然。這與Cu2+對(duì)鋸緣青蟹NAGase的競(jìng)爭(zhēng)型抑制不同[15]。

Xie等[16]發(fā)現(xiàn)在一定濃度內(nèi) Zn2+對(duì)分離自南美白對(duì)蝦的 NAGase表現(xiàn)為可逆的非競(jìng)爭(zhēng)型抑制; Zhang等[17]報(bào)道Zn2+對(duì)鋸緣青蟹NAGase為混合型抑制; 而筆者之前研究發(fā)現(xiàn) Zn2+對(duì)于克氏原螯蝦(Procambarus clarkii)NAGase則為反競(jìng)爭(zhēng)型抑制[18]。本文結(jié)果顯示ZnSO4對(duì)尼羅羅非魚(yú)NAGase 表現(xiàn)為競(jìng)爭(zhēng)型抑制效應(yīng), 這說(shuō)明 Zn2+與該酶的結(jié)合位點(diǎn)可能和底物與該酶的結(jié)合位點(diǎn)相同, 或者 Zn2+與底物雖不是結(jié)合在酶的同一位點(diǎn), 但當(dāng) Zn2+結(jié)合在該酶分子上時(shí), 酶分子發(fā)生了空間構(gòu)象的變化, 使得底物與該酶的結(jié)合受阻; 反之, 底物與酶的結(jié)合也可以導(dǎo)致Zn2+與酶的結(jié)合受阻。即使是同種金屬離子對(duì)不同來(lái)源的特定酶, 其抑制作用也不盡相同, 具體機(jī)理還有待于進(jìn)一步研究。

本實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)CuSO4和ZnSO4都可以顯著縮短尼羅羅非魚(yú)NAGase的熱穩(wěn)定性和pH穩(wěn)定性且呈濃度依賴關(guān)系, 但跟其對(duì)酶活力的影響相比, CuSO4對(duì)其穩(wěn)定性的影響要快于 ZnSO4, 可能也是由于低濃度的CuSO4即可使酶的構(gòu)象發(fā)生變化從而引起酶穩(wěn)定性的急劇變化。

低于 μg/L的低劑量 Cu2+即可在魚(yú)體內(nèi)臟器官中富集造成內(nèi)臟器官一定程度的損傷[19], 且已被證明可以在泥鰍(Misgurnus anguillicaudatus)卵巢中蓄積, 造成卵細(xì)胞的DNA損傷[20]; 而Zn2+也已被證實(shí)會(huì)造成雄性動(dòng)物生殖系統(tǒng)的組織損傷和功能降低[21]。本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)Cu2+和Zn2+對(duì)尼羅羅非魚(yú)精巢NAGase也有明顯的抑制作用, 其對(duì)羅非魚(yú)生殖功能的影響還有待深入研究。

[1] Nguyen H A, Nguyen T H, K?en V, et al. Heterologous expression and characterization of an N-Acetyl-β-D-hexosaminidase from Lactococcus lactis ssp. lactis IL1403 [J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2012, 60(12): 3275—3281

[2] Slamova K, Bojarova P, Petraskova L, et al. β-NAcetylhexosaminidase: What’s in a name... [J]? Biotechnology Advances, 2010, 28(6): 682—693

[3] Hogenkamp D G, Arakane Y, Kramer K J, et al. Characterization and expression of the β-N-acetylhexosaminidase gene family of Tribolium castaneum [J]. Insect Biochemistry and Molecular Biology, 2008, 38(4): 478—489 [4] Zhang J P, Hu Y H, Wang Q, et al. Inhibitory kinetics of β-N-Acetyl-D-glucosaminidases from green crab (Scylla serrata) by Zinc ion [J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2010, 58(15): 8763—8767

[5] Lemieux M J, Mark B L, Cherney M M, et al. Crystallographic structure of human β-hexosaminidase A: interpretation of Tay-Sachs mutations and loss of GM2 ganglioside hydrolysis [J]. Journal of Molecular Biology, 2006, 359(4): 913—929

[6] Zitta K, Wertheimer E V, Miranda P V. Sperm N-acetylglucosaminidase is involved in primary binding to the zona pellucida [J]. Molecular Human Reproduction, 2006, 12(9): 557—563

[7] Koyanagi R, Honegger T G. Molecular cloning and sequence analysis of an ascidian egg β-N-acetylhexosaminidase with a potential role in fertilization [J]. Development, Growth & Differentiation, 2003, 45(3): 209—218

[8] Sarosiek B, Glogowski J, Cejko B I, et al. Inhibition of β-N-acetylglucosaminidase by acetamide affects sperm motility and fertilization success of rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) and Siberian sturgeon (Acipenser baerii) [J]. Theriogenology, 2014, 81(5): 723—732

[9] NY 5071-2002 pollution-free food. Application guideline of fishery drugs [S]. Beijing: Chinese Standards Press. 2002 [NY 5071-2002無(wú)公害食品. 漁用藥物使用準(zhǔn)則. 北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社. 2002]

[10] Zhou Y H, Zhou W Y, Pan G P, et al. Acute toxicity testing of Trichlorhpon, copper sulfate and ferrous sulfate mixture to Patichthys stellatus [J]. Journal of Anhui Agriculture Science, 2012, 40(28): 13809—13810 [周裕華, 周文玉, 潘桂平, 等.敵百蟲(chóng)和硫酸銅與硫酸亞鐵合劑對(duì)星斑川鰈的急性毒性.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué), 2012, 40(28): 13809—13810] [11] Nie Z J, Xu G C, Gu R B. Acute toxicity of copper culphate

and potassium permanganate to the larva of Hemibarbus maculates [J]. Anhui Agricultural Science Bulletin, 2011, 17(18): 111—113 [聶志娟, 徐鋼春, 顧若波. 硫酸銅和高錳酸鉀對(duì)花幼魚(yú)的急性毒性試驗(yàn). 安徽農(nóng)學(xué)通報(bào), 2011, 17(18): 111—113]

[12] Shen M, Yu H X, Deng X H. Heavy metals in surface sediments from lower reach of the Yangtze River [J]. The Administration and Technique of Environmental Monitoring, 2006, 18(5): 15—18 [沈敏, 于紅霞, 鄧西海. 長(zhǎng)江下游沉積物中重金屬污染現(xiàn)狀與特征. 環(huán)境監(jiān)測(cè)管理與技術(shù), 2006, 18(5): 15—18]

[13] Zhang W N, Bai D P, Huang Y Y, et al. Enzymic Characterizations and activity regulations of N-Acetyl-β-D-glucosaminidase from the Spermary of Nile Tilapia (Oreochromis niloticus) [J]. Journal of Bioscience and Bioengineering, 2014, 17(2): 153—157

[14] Zhang W N. Studies on characterizations of N-acetyl-β-D-glucosaminidase from New GIFT Nile tilapia [D]. Thesis for Docter of Science. Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou. 2014 [張偉妮. “新吉富”尼羅羅非魚(yú)N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶的性質(zhì)研究. 博士學(xué)位論文,福建農(nóng)林大學(xué), 福州. 2014]

[15] Zhang J P. Studies on the properties and the activity regulation of N-Acetyl-β-D-glucosamini-dase from Green Crab (Scylla serrata) [D]. Thesis for Docter of Science. Xiamen University, Xiamen. 2006 [張繼平. 鋸緣青蟹N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶的性質(zhì)及活力調(diào)控的研究.博士學(xué)位論文, 廈門大學(xué), 廈門. 2006]

[16] Xie X L, Huang Q S, Gong M, et al. Inhibitory kinetics of β-N-acetyl-D-glucosaminidase from prawn (Litopenaeus vannamei) by zinc ion [J]. IUBMB Life, 2009, 61(2): 163—170

[17] Zhang J P, Hu Y H, Wang Q, et al. Inhibitory kinetics of β-N-Acetyl-D-glucosaminidases from green crab (Scylla serrata) by zinc ion [J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2010, 58(15): 8763—8767

[18] Zhang W N, Chen X Y, Huang X H, et al. Effects of four heavy metal ions on the NAGase of Procambarus clarkii [J]. Chinese Journal of Applied and Environmental Biology, 2012, 18(6): 943—947 [張偉妮, 陳欣穎, 黃小紅, 等. 4種重金屬離子對(duì)克氏原螯蝦(Procambarus clarkii)NAGase活力的影響. 應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào), 2012, 18(6): 943—947]

[19] Grosell M, McGeer J C, Wood C M. Plasma copper clearance and biliary copper excretion are stimulated in copper-acclimated trout [J]. AJP Integrative and Comparative Physiology, 2001, 280(3): R796—R806

[20] Tang J X, Tang Y Y, Sun H X, et al. Effects of Cu2+and Pb2+(Single factor and joint toxicity) on DNA damage in Misgurnus anguillicaudatus oocytes [J]. Acta Hydrobilogica Sinica, 2013, 37(3): 501—506 [唐建勛, 唐奕揚(yáng), 孫紅祥, 等. 重金屬 Cu2+、Pb2+單因子及聯(lián)合毒性對(duì)泥鰍卵細(xì)胞

DNA的損傷效應(yīng). 水生生物學(xué)報(bào), 2013, 37(3): 501—506] [21] Wei Q, Fan R Q, Yang X F, et al. Effect of zinc on

reproductive toxicity in rats [J]. Journal of Hygiene Research, 2003, 32(6): 618—619 [魏青, 范瑞泉, 楊杏芬, 等. 鋅對(duì)大鼠生殖毒性的影響. 衛(wèi)生研究, 2003, 32(6): 618—619]

EFFECTS OF CuSO4AND ZnSO4ON N-ACETYL-β-D-GLUCOSAMINIDASE FROM OREOCHROMIS NILOTICUS

ZHANG Wei-Ni, XIE Lu-Na and HUANG Xiao-Hong
(University Key Lab for Integrated Chinese Traditional and Western Veterinary Medicine and Animal Healthcare in Fujian Province, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, China)

N-Acetyl-β-D-glucosaminidase (EC 3.2.1.52, NAGase), hydrolyzing the oligomers of N-Acetyl-β-D-glucosamine (NAG) into monomer, is correlated with animal reproduction. In the current study, we investigated the effect of two common drugs (CuSO4and ZnSO4) on NAGase from spermary of Nile tilapia (Oreochromis niloticus). The results showed that the IC50of CuSO4and ZnSO4were (1.23±0.05) mmol/L and (0.28±0.02) mmol/L, respectively. Both CuSO4and ZnSO4regulated the conformation of tilapia NAGase, which affected the fluorescence emission of the enzyme. The inhibitory activities of these two drugs were reversible, and the inhibition type of CuSO4was noncompetitive but ZnSO4was competitive. Both CuSO4and ZnSO4had significant influences on the thermal and pH stability of the enzyme. The results contribute to the use and control of CuSO4and ZnSO4in tilapia culture.

Oreochromis niloticus; N-acetyl-β-D-glucosaminidase; CuSO4; ZnSO4

Q556.2

A

1000-3207(2015)06-1093-07

10.7541/2015.144

2014-11-23;

2014-12-28

福建省科技重點(diǎn)項(xiàng)目(2012N0002)資助

張偉妮(1980—)女, 山東招遠(yuǎn)人; 博士; 主要從事水產(chǎn)動(dòng)物疾病學(xué)方面的研究。E-mail: weinizhang@hotmail.com

黃小紅(1966—), 女, 福建建甌人; 教授, 博士; 主要從事動(dòng)物生物化學(xué)方面的研究。E-mail: xhhuang@vip.sina.com