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作者：袁勤生编

出版社：华东理工大学出版社

出版时间：2019-04-28

书籍编号：30496377

ISBN：9787562857938

正文语种：中文

字数：296007

版次：1

所属分类：教材教辅-大学

版权信息

书名：超氧化物歧化酶（简明版）

作者：袁勤生

出版社：华东理工大学出版社

出版时间：2019-04-28

ISBN：9787562857938

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内容提要

本书是一部学术专著。

超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase，SOD）是一种金属抗氧酶，是专门清除氧自由基的酶。它的发现、研究和应用极大地丰富了酶学的内容，促进了自由基医学和SOD抗氧酶研究的发展。

本书的主要内容包括SOD的发现和发展，SOD的分子结构和理化性质，SOD的分子生物学和化学修饰，SOD与氧自由基，SOD的药理和毒理活性，类SOD的结构与功能，SOD的活性检测与制备技术以及SOD在医药、工业和农业上的应用。全书共分16章，各章分别附有较多的文献和图表，书末还附有与SOD有关的名词的英文缩写。

本书可供从事生化、酶学、生物学、基础医学与临床医学以及SOD与酶工程的教学和研究的人员参考。

《超氧化物歧化酶》编委会名单

主　编　袁勤生

副主编　王凤山　李素霞

主　审　张天民

编　委（以姓氏笔画为序）

王凤山　山东大学

王转花　山西大学

任丽萍　中国药品生物制品检定所

朱希强　山东省药学科学院

刘金峰　山东大学

张天民　山东大学

李文杰　中国科学院上海生物化学与细胞生物学研究所

张尔贤　汕头大学

张兴群　东华大学

陈　勉　山东省药学科学院

李素霞　华东理工大学

陆领倩　上海宝安生物技术研究所

吴葆杰　山东大学

周　帅　山东大学

范立强　华东理工大学

俞丽君　汕头大学

赵　健　华东理工大学

施惠娟　上海计划生育研究所

袁勤生　华东理工大学

曹张军　东华大学

谢继青　济南军区总医院

程速远　中国药品生物制品检定所

序

就蛋白质科学的发展史而言，超氧化物歧化酶是一类古老而年轻的蛋白质。说它古老是因为早在20世纪30年代它就已经在剑桥大学Keilin的实验室被发现了。Keilin一生在呼吸链氧化还原酶的开创性研究方面贡献卓著，也是我国生物化学先驱王应睐先生的导师。Keilin和Mann首先从牛的红细胞中分离出一种含铜离子的蓝色蛋白，但是当时还不知道它的生物功能。一直到三十多年以后，美国杜克大学的McCord和Fridovich才发现它具有超氧化物歧化酶的作用，从而使长期被埋没的明珠焕发出了青春光彩。作为一种酶蛋白，超氧化物歧化酶的作用是催化细胞内超氧化物自由基转化为氧和过氧化氢，而且它催化的转换率（turnover number）比任何已知的酶都要高。超氧化物歧化酶的这种功能对细胞的正常代谢是至关重要的，因为超氧化物自由基如果不能迅速及时清除就会导致细胞的老化或癌变。此外超氧化物歧化酶基因的突变可以导致运动神经元疾病，即家族性侧索硬化症；而超氧化物歧化酶的过度表达则可产生唐氏综合征。由此可见有关超氧化物歧化酶结构与功能的研究不仅在细胞的正常生长方面具有重要的理论意义，而且在临床上对机体老化和癌变以及有关疾病的防治也具有实际应用的价值。随着国内外对超氧化物歧化酶研究的日益广泛深入，有关文献资料的积累也日益增加。现在由国内活跃在这一领域的专家将它们整理汇编成《超氧化物歧化酶》专著，我认为是十分必要的，希望这一专著的出版对我国超氧化物歧化酶的研究和开发应用发挥有益的促进作用。

张友尚

中国科学院院士

中国科学院上海生命科学研究院

生物化学与细胞生物学研究所研究员

前言

原著《超氧化物歧化酶》出版至今已整整十年了，深受广大读者的欢迎。该书因脱销加印了多次，可见此书的受欢迎程度，这次的再版不仅满足了广大读者的需求，也进一步促进了我国超氧化物歧化酶（SOD）事业的发展。

近五十年来，有关SOD的研究十分活跃，它不仅推动了自由基理论研究，还将自由基与SOD的学术研究扩展到生物学、生物化学、酶与酶工程、分子生物学和医药等各个领域。我国在SOD应用研究诸方面走在世界的前列，为适应当前形势的发展，我国成立了全国SOD产业联盟，SOD专著的出版极大促进了SOD的理论和应用研究，加快了SOD产业化步伐。

本书共分16章，第1章至第10章为基础知识篇，主要介绍SOD的分类、理化特性和分子结构，还全面介绍了SOD的分子生物学和化学修饰；第11章至第16章主要介绍SOD活性测定、制备方法以及在工业、农业、医药等领域的应用。鉴于SOD发现是自由基生物学与医学的奠基石，而且它的研究已成为多门学科的核心部分，所以我们在第8章、第10章和第9章专门介绍SOD的药理和毒理活性、抗氧酶与天然抗氧剂以及类SOD的结构与功能等专题。为了全面介绍SOD的最新进展，本书在各章均附有大量的参考文献，其中不少论文就是编委亲历的工作。此外在内容安排上，本书既有基础的SOD理论研究，又有SOD的研究热点和最新的国内外研究进展。

本书原著《超氧化物歧化酶》编者大部分是这个领域的专家和开拓者，他们中有的已退休，还有大部分承担繁重的教学和科研任务，他们都是在百忙中挤出时间参与原著《超氧化物歧化酶》的撰写工作，我原有的研究生和本科生都奔赴各自新的工作岗位，因此本书是集体智慧的结晶，也是集体创作的结晶，感谢他们对本书出版所做出的贡献。

由于本人年事已高及学术水平有限，书中存在的不足之处敬请同行、广大读者批评指正。

袁勤生

2019年2月

1　SOD的发现和研究进展

1.1　SOD的发现

超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）是一种金属酶，是一种专一清除超氧阴离子自由基（）的酶，它的发现、研究和应用极大地丰富了酶学的内容，促进了自由基医学和生物学的发展。

许多文献中都提到McCord和Fridovich，是他们在1969年发现了SOD。其实不尽然，SOD实际上早在1930年就已由Keilin和Mann发现，不过在当时他们仅认为是一种蛋白质，并命名为血铜蛋白（ergthrocuprcin）。而McCord和Fridovich的功劳就在于发现这种蛋白质有酶的活性，并正式命名为超氧化物歧化酶。为此，我们把导师Fridovich和他的学生McCord称为SOD的创始人。

Irwin Fridovich	Joseph McCord

除发现SOD外，McCord和Fridovich还对自由基生物学做出了巨大的贡献。1900年M．Gomberg制得了三苯甲基自由基，从而确定了自由基的概念。经过了近30年，即到1929年，又制得了寿命更短的甲基自由基和乙基自由基，使自由基的存在得到进一步的确认。在20世纪30年代，L．Michaelis明确表明所有生物氧化反应每次都是传递一个电子。然而Westtheiner检出乙醇脱氢酶是通过一个立体特异性机制还原乙醇的，这一关键性论证虽被许多人采纳，但任何酶促还原反应都可能涉及自由基这一事实却都被忽略了，由此引起了历史上关于自由基的争论。在McCord和Fridovich发现SOD以前，人们几乎一致认为自由基不可能存在于生物体，尤其是动物细胞中。他们的发现打破了这种观念。他们的实验还证实：通过自由基反应的电离辐射能造成细胞损伤，引起多种疾病及加速机体衰老。这一新发现，成为SOD和自由基生物学发展史上新的里程碑。

J．McCord是I．Fridovich的学生，他们不仅发现了SOD，而且在SOD与自由基、SOD与疾病、自由基与疾病等多个课题上获得了许多开创性的成果。现在他们仍健在，不过在1973年后两人的研究方向有了变化，Fridovich仍集中研究SOD，侧重研究SOD的作用机制、氧代谢及有氢代谢中的作用等，而McCord则转向重点研究自由基与疾病，尤其是氧自由基与炎症、肿瘤、肺气肿和糖尿病的关系等，1981年后还着重研究氧中毒及缺血再灌流损伤。Fridovich业已退休，而McCord仍在杜克大学的医学中心工作。

1.2　SOD的研究现状

由于SOD能清除超氧阴离子自由基（），所以在防御氧中毒、抗辐射损伤以及预防衰老等方面起着十分重要的作用，从而使得对SOD的研究越来越引起人们的关注和重视。Michlson在1976年6月法国Bawguls欧洲生物学组织的“超氧化物和超氧化物歧化酶”的专题研讨会上高度评价McCord和Fridovich的创造性工作，认为他们有关氧自由基和自由基生物学的论文以及有关氧代谢方面的研究成果简直可与1953年Watson和Crick发表的DNA双螺旋结构学说所引起的轰动相比拟。为此对SOD做出重大贡献的Fridovich成为1982年诺贝尔奖评选的候选人，可见世界对SOD以及相关领域研究的评价是十分高的。

我国SOD的研究始于20世纪70年代末，SOD特殊分子结构及诱人的生物学功能吸引了广大生化界和医药界人士的关注。1988年1月，在浙江宁波召开了我国首届SOD会议，接着在兰州、上海等地连续召开了5次学术会议，每次到会人数都逾百人。国内研发SOD的单位超过了200家，并成立了全国SOD研究开发协调组，由袁勤生任组长，方允中、李文杰、张尔贤任副组长。对一种酶的研究重视到如此程度，在我国酶学史上是空前的。

我们不能忘记在20世纪70至80年代为我国SOD早期研究做出贡献的开拓者，是他们的辛勤耕耘和卓越工作为我国的SOD研究铺路搭桥。方允中教授是我国早期SOD研究的开拓者，他的课题组在SOD理论研究和应用研究方面成果累累，发表了许多高质量的论文；山东大学的张天民、王凤山和吴葆杰教授长期致力于SOD的化学修饰和药用研究；武汉大学的邹国林教授从事SOD的活性检测、植物SOD新品种的开发；汕头大学的张尔贤、俞丽君教授长期从事海洋活性物质和类SOD的研究。中国科学院华南植物所王爱国、罗广华所做的大豆SOD研究，吉林大学罗贵民教授的棕色固氮菌Fe-SOD的研究，中国农业科学院兰州畜牧兽医所苏普研究员的牦牛SOD开发，中国农业大学梅汝鸣教授的SOD在农业上应用的研究，南京大学沈孟长、罗勤慧教授的SOD人工模拟，海军总医院王惠媛教授较早开展的重组人SOD的研究——正是他们卓有成效的开拓性研究，极大地推动了我国SOD的应用开发。在SOD的研究过程中产生了不少专著，如方允中、李文杰主编的《自由基与酶》，方允中、郑荣梁主编的《自由基生命科学进展》，赵保路主编的《氧自由基和天然抗氧剂》，庞战军、周玟、陈瑗主编的《自由基医学研究方法》，孙存普、张建中、段绍瑾主编的《自由基生物学导论》，以及袁勤生、赵健主编的《酶与酶工程》。这些专著全面阐述了SOD及相关领域的研究成果和经验，是深入研究SOD的重要参考书。

1.2.1　SOD的理论研究

我国SOD的理论研究主要集中在以下几方面。

（1）自由基与辐射损伤。辐射损伤是从生物体吸收辐射能量的物理变化开始的，通过化学、物理和生物变化等阶段，直到组织细胞的损伤、恢复或死亡的一系列过程。中国军事医学科学院放射医学研究所等单位对SOD抗辐射机制进行了广泛和深入的研究，指出SOD对由辐射所致的脂质过氧化及红细胞辐射损伤有防治效果，还指出SOD对造血干细胞、红细胞溶血、外周红细胞与白细胞的辐射损伤有保护作用。这些生物功能暗示SOD对由全身照射引起的损伤可能是有效的。

（2）SOD与自由基疾病。在McCord不仅发现了SOD，而且在SOD与自由基、自由基与疾病等方面的研究上获得许多开创性成果。我国在这方面的研究也较深入广泛。李文杰的“自由基与疾病”“自由基与衰老”；郑荣梁的“自由基与癌”等综述论文，从自由基着手全面分析了SOD在生命活动中的作用。SOD的发现及其重要的生物学作用是自由基生物学发展史上的里程碑。进入SOD年代，随着现代检测分析技术的迅速发展，在生物医学领域内有关自由基反应的研究突飞猛进。专门的学术期刊和专著的出版，使我国自由基生物学也成为一门内容丰富、体系完整的学科。SOD的发现极大地丰富了自由基生物学的内容，而自由基生物学反过来又促进了SOD的应用研究。

（3）SOD的结构与功能。Michelson评价McCord和Fridovich的一系列成果中也包括SOD的结构与功能研究。李益新在“SOD的结构与功能”一文中指出，生命系统在设计SOD的结构时煞费苦心，至少通过三条途径确保高效清除。其一是运用金属辅基形式的多样性，现在SOD的存在形式不仅有Cu，Zn-SOD、Mn-SOD、Fe-SOD、EC-SOD，还有Co-SOD、Ni-SOD和Fe，Mn-SOD等，这样一旦受阻，就可用另一种来补偿；二是利用在进化上的高度保守性，防止发生变异；三是借助在与催化有关部位上表现出高度的结构同一性，保证催化功能的顺利进行。此外，Cu，Zn-SOD活性中心的特殊咪唑桥结构提供了酶反应高效快速地进行的条件。

在SOD的结构与功能的研究方面，我国已开展的工作主要有：SOD的结构稳定性研究，变性剂与还原剂、酶蛋白与金属辅基的相互作用；SOD在极端环境中的结构变化，SOD在远紫外区的CD谱和核磁共振谱；SOD氧化还原区对EPR的变化，以及SOD口服的有效性等的研究等。此外，还有不少单位通过研究SOD咪唑桥结构开展了人工模拟酶的研究，不仅对Cu，Zn-SOD结构进行模拟，还对Mn-SOD和Fe-SOD结构进行模拟。在研究SOD的结构与功能的过程中，不少单位对SOD进行了化学修饰，研究了各种修饰剂对修饰反应的影响以及修饰酶的酶学性质变化。

1.2.2　SOD的药用研究

SOD作为药用酶，国外尚未载入药典，但已在欧美广泛应用，商品名有Orgotein、Ormetein、Omtosein、Palasein、Peroxinorm等。1981年德国以Peroxinorm为商品名由Gruenenthal公司投放市场，属于牛红细胞SOD。美国OXIS公司也生产了商品名为Orgotein的SOD。除德国和美国外还有奥地利、哥伦比亚、秘鲁、葡萄牙和西班牙等国也都批准SOD上市。准备批准上市的国家有澳大利亚、比利时、巴西、法国、希腊、爱尔兰、日本、韩国、荷兰、菲律宾、委内瑞拉等，可见世界各国对SOD产品已经认同。但遗憾的是，1994年德国Peroxinorm的停产及欧洲疯牛病的流行，使蒸蒸日上的药用SOD遭到了沉重打击，其研究也受到了影响。但困难是暂时的，由于SOD的特殊性及潜在的应用前景，世界各国并没有终止研究步伐。据报道，英国皇家制药学会出版的《Martindle The Extra Pharmacopoeia》和《Druge》业已收载SOD。自1969年McCord和Fridovich发现SOD至2008年5月，在Medline网上收录有关SOD的论文已经超过3万篇，这还仅仅是药用方面的论文。可见尽管在SOD的药用研究过程中出现一些困难和挫折，但四十年来人们对SOD的兴趣仍有增无减，其中一个很重要的原因还是其潜在的药用价值和特殊的生物学功能。

我国SOD的药用研究也同样遭遇到十分困难的局面。超氧化物歧化酶（SOD）溶液及制剂——注射用SOD经过由湖南长沙生物化学制药厂与华东理工大学、山东医科大学和湖南医科大学四个单位组成的攻关协作组耗资近千万，费时十余年的研究和申报，卫生部新药评审中心才在1997年5月的一次评审会上，全票通过了作为二类新药进行试生产，并于2001年下达了新药试行质量标准。这是我国药用研究SOD的最新成果。除上述单位外，还有苏州医学院等单位也在积极从事这方面的研究。

SOD的功能是清除，作为药用酶，它仅能治疗被伤害的有关疾病。以前，SOD在临床应用主要集中在炎症、自身免疫性疾病，尤其是类风湿性关节炎、肺气肿、红斑狼疮、氧中毒和老年性白内障、衰老及多种皮肤病。

1.2.3　SOD的应用研究

SOD的应用研究除药用外，主要在食品和化妆品方面。我国在这方面的研究虽有特色，但不成熟，且有争论，主要是由于相应理论研究还没跟上。

SOD在食品工业上的应用首先碰到的是口服的有效性问题。SOD是生物大分子，是否可以口服，经过胃肠道会不会失活，以及能否被机体吸收？这不仅仅是应用问题，更主要的是理论问题。关于SOD口服的报道甚少，华东理工大学等单位虽然进行了大量的研究，但所获得的都是一些间接证据，研究工作尚需继续深入。关于SOD在化妆品上的应用，同样存在一些理论问题。有些人担心，SOD是活性酶，相对分子质量比较大，能否透皮吸收？又如SOD是异种蛋白质，会不会产生过敏？上海第二军医大学的吴德林教授用125I标记SOD做涂皮试验，解放军253医院的刘士山教授用豚鼠做涂皮免疫试验，都证实了外源SOD不仅能渗过皮肤进入体内，而且无任何不良反应。虽然这些研究有一定的说服力，但其吸收机制及作用机制仍需深入研究。由于SOD在实际应用中有一定的需求，因而促进了SOD的生产。据不完全统计，在20世纪90年代初有关生产单位数量超过百家。SOD是高科技产品，生产工艺比较复杂；无论是化妆品，还是保健食品对SOD的质量要求都是很高的，因此有关单位在决定生产此产品时一定要把握市场行情，切勿盲目上马。

我国SOD的应用研究虽然成果不少，而且有创新，但研究却不够深入，致使不少相应的理论研究至今仍是空白。例如，SOD的稳定性及口服有效性等的基础研究尚未跟上。SOD的新剂型、生物利用度、结构与功能的关系等的研究有待深入。总之，SOD的应用研究，除应补充有关实验数据外，更应对相关理论进行深入探讨，阐明机制。只有这样才能使我国SOD的应用得以持久扩大，不至于昙花一现，才有可能使我国SOD的应用研究赶上国际先进水平。

1.2.4　rh SOD分子生物学研究的进展及问题

迄今，人们已从动物、植物、微生物等各种生物体内分离得到了SOD。其中，从动物血中提取SOD最为经济可行，因为血资源丰富、提取和纯化操作简便，目前我国生产和使用的SOD产品绝大部分是来自动物血的SOD。然而，异种蛋白质作为临床应用的注射用药可能会产生免疫反应和交叉反应。虽然SOD是毒副作用很小的生物大分子物质，但作为抗原，多次注入体内仍可诱发免疫反应，从而降低疗效，甚至可能引发过敏反应，有关动物实验证实了这一点。尽管也可从人血中提取人的SOD （hSOD），但由于原料来源有限且价格昂贵，限制了其实用性。因此，为克服此药物在临床上的缺陷，利用基因工程技术制备重组人SOD已经成为当前研究的主要方向。

1.2.4.1　人的SOD基因的克隆与表达

hCu，Zn-SOD基因在大肠杆菌系统中的表达是最常见的。早在1985年，Hallewell等就从人肝cDNA库中扩增出了hCu，Zn-SOD基因，构建了一系列受tac启动子控制的质粒，在大肠杆菌中得到了不同水平的表达，表达产物占菌体总蛋白的13％。1999年华东理工大学施惠娟等，分别克隆了hCu，Zn-SOD cDNA和hMn-SOD cDNA，测定了它们的全序列，分别在E．coli系统中得到可溶性表达，表达量达到细胞总蛋白含量的33％和50％，均具有酶活性。

利用酵母进行外源基因的表达能对表达产物进行一些加工修饰，因此利用酵母表达hSOD比较优越。Scandella等将rhCu，Zn-SOD在酿酒酵母中成功表达，并对其发酵、纯化进行了研究，纯度可达99％，回收率为62％。Tomoika等将hMn-SOD基因克隆于含酵母PH05启动子的质粒，可得hMn-SOD 4 mg/L。

酵母虽有哺乳动物糖基化合成途径的早期过程，但其表达的N-连接、O-连接糖蛋白有很长的寡甘露糖链，因而有极高的抗原性。于是，人们又考虑用昆虫细胞/杆状病毒系统表达外源蛋白质。Fujii等在杆状病毒/昆虫细胞系统中表达了hCu，Zn-SOD和hMn-SOD，实验表明只有在培养基中有相应的金属离子存在时，表达产物才有生物活性。Wright等将hMn-SOD基因在昆虫细胞中表达，表达量为15％～25％。

Tibell等报道了hEC-SOD基因在中国仓鼠卵巢细胞（CHO细胞）中的表达，他们将人胎盘EC-SOD cDNA克隆到CHO细胞中，成功地向培养基分泌了人重组胞外SOD （rhEC-SOD），Hansson等构建了袋鼠带乳清酸蛋白基因启动子的质粒和带卵-乳球蛋白基因启动子的质粒，用限制性内切酶切下含启动子和hEC-SOD的片段，微量注射入鼠的胚胎，筛选出了能在乳汁中大量分泌rhEC-SOD的鼠，产物具有与天然的hEC-SOD相似的活性。

1.2.4.2　细菌系统表达产物的活性问题

利用细菌系统进行外源基因克隆和表达虽有其优势，但也存在严重缺陷。细菌结构简单，不能对真核蛋白进行正确的糖基化、乙酰化、磷酸化等加工处理，表达产物往往以没有活性的包含体形式存在，对某些大分子糖蛋白，细菌无法表达。利用细菌系统表达hSOD也存在着这些问题。因为hSOD是金属酶，金属离子辅基直接影响着酶的活性，在通常的培养条件下，利用克隆的SOD基因在细菌中表达不能直接获得活性SOD分子，只能得到非活性的酶蛋白。不过有两种方法可以实现非活性Cu，Zn-SOD酶蛋白向活性Cu，Zn-SOD的转变：一是在诱导培养细胞时，向培养液中加入一定量的Cu2＋和Zn2＋，Cu2＋和Zn2＋可以透过细胞膜进入细胞内与SOD酶蛋白形成具有酶活性的SOD分子；二是提取并纯化SOD酶蛋白，在特定条件下进行体外重组，从而获得活性的SOD分子。需要指出的是，无论采用哪种方法进行这种转变都必须把握好Cu2＋和Zn2＋的浓度和比例，否则会严重影响Cu，Zn-SOD的活性。

1.2.4.3　hSOD的生物工程修饰改造与表达

（1）用基因工程方法增加hSOD的稳定性。rhCu，Zn-SOD的自由Cys残基被其他氨基酸残基取代会影响其热稳定性。在rhCu，Zn-SOD中有两个自由Cys残基，即Cys6和Cys111。当被Ala、Ser残基取代后，其热稳定性就增加。因此，利用蛋白质工程方法的定点突变技术可实现个别氨基酸的取代，从而制造出具有更高热稳定性的酶。Sagai等将人Cu，Zn-SOD第6位Cys变为Ser，无论单突变还是双突变，其SOD的酶活性能等同于甚至高于原酶，且在水溶液或水有机溶液中的稳定性远远高于原酶，可以有效地作为抗炎及其他治疗目的的药物使用。

（2）用基因工程方法制造定向SOD药物。Inoue等报道了一种HB-SOD融合蛋白，即hCu，Zn-SOD及hEC-SOD末端区域的融合基因表达产物。HB-SOD的C端区域可以特异地同血管内皮细胞表面的硫酸肝素结合，阻止肾脏对它的排泄，并可定向在血管内皮细胞表面，有效地清除血管内皮细胞周围的脏器实质细胞在生理和病理条件下产生的超氧阴离子自由基。HB-SOD对冷诱导的脑水肿、角叉菜胶诱导的足水肿、应激诱导的胃黏膜损伤、由缺血再灌流引起的心率失调都有明显的疗效。

为了改善hCu，Zn-SOD的治疗效果，提高其在血液循环中的半衰期和靶向性，Boissinot等设计和表达了一种能与肝素结合的hCu，Zn-SOD。在hCu，Zn-SOD和能与肝素结合的来自蛋白C抑制剂的A＋螺旋之间，通过GlyProGly接头形成一个稳定的双功能蛋白。这种杂合的hCu，Zn-SOD-GlyProGly-A＋蛋白在大肠杆菌中得到了表达并被分泌到周质区，且有正常的hCu，Zn-SOD活性，表达水平达15％，表达产物在小鼠血液中的半衰期提高了一倍。

（3）用基因工程方法延长hCu，Zn-SOD的半衰期。一般体内有活性的hCu，Zn-SOD以二聚体的形式存在，是由两个SOD单体非共价缔结而成的，而Hallewell的带tac启动因子的质粒将SOD基因直接连接，并且具有正常的酶催化活性。他们还构建了带3-磷酸甘油醛脱氢酶启动因子和终止序列的质粒，使两个SOD单体之间通过免疫球蛋白IgAl的绞合部位共价连接，在酵母中得到了表达，表达产物具有与天然SOD同样的活性，而且相对分子质量大于68000的聚合物的半衰期大大延长，从原先的7 min增加到了135 min。

（4）利用基因工程方法提高SOD的疗效。Gao等对天然的人胞质Cu，Zn-SOD基因进行了改造。由于天然的人胞质Cu，Zn-SOD在药理学上有不少的缺陷：①其生物半衰期短，仅约6 min，且易被肾脏清除；②酶本身带净负电荷使得其不易接近细胞表面或不易在血管及内皮细胞表面达到平衡。在SOD的C端接上来源于EC-SOD C端197～200位的（Pro-Gly-Leu-Trp）4个氨基酸残基，因为EC-SOD就是通过由含正电荷的C端26个氨基酸组成的“尾巴

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