摘要：不仅如此，它的分子量不同，其应用和效果也有所不同，比如高分子量的透明质酸（H-HA）因其出色的保湿性和粘弹性，被广泛用于化妆品和药物缓释载体；中等分子量的透明质酸（M-HA）常用于眼药水和伤口愈合；而低分子量的透明质酸（L-HA）和透明质酸寡糖（O-HA）则在

在生物医学领域，透明质酸（Hyaluronic Acid, HA）因其独特的生物活性和功能，在医疗、化妆品和食品工业中都有着广泛的应用。

不仅如此，它的分子量不同，其应用和效果也有所不同，比如高分子量的透明质酸（H-HA）因其出色的保湿性和粘弹性，被广泛用于化妆品和药物缓释载体；中等分子量的透明质酸（M-HA）常用于眼药水和伤口愈合；而低分子量的透明质酸（L-HA）和透明质酸寡糖（O-HA）则在在免疫刺激、抗血管生成以及促进骨形成、血管生成和免疫调节方面效果良好。

目前在透明质酸的工业生产上，利用工程菌代谢工程一步合成特定分子量 HA 的方法正越来越常见。在这一过程中，透明质酸酶（HAase）能通过将高分子量 HA 降解为低分子量或寡糖形式，从而对分子量调控起着关键作用。因此，寻找具有更高特异性的透明质酸酶，对特定分子量透明质酸的生产至关重要。

近日，南京工业大学李莎、邱益彬等在 International Journal of Biological Macromolecules 期刊上发表了 “De novo synthesis of hyaluronic acid with tailored molecular weights using a new hyaluronidase SthHL” 论文。该研究团队对来自嗜热链霉菌 (Streptomyces thermolilacinus)的一种新型透明质酸酶 SthHL 进行了表征，通过将其导入芽孢杆菌构建工程菌并调控表达后，成功获得不同分子量的 HA，为定制化合成透明质酸提供了全新的方法。

图｜新型透明质酸酶 SthHL 的特性分析

首先，研究人员通过生物信息学分析和位点饱和突变，揭示了这种新的透明质酸酶 SthHL 的特性——其分子量约为 21.9 kDa，其催化活性的关键氨基酸为 R188 和 V192，并且对甘露聚糖和软骨素硫酸盐没有活性，这使得它能够特异性地降解透明质酸。

随后，研究人员将 SthHL 引入到一种以高分子量透明质酸生产为主的解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）中，构建了能够合成透明质酸的工程菌。通过优化培养条件和诱导策略，最终，研究人员成功获得了 4 种不同分子量的透明质酸。

图｜构建的工程菌成功实现特定分子量透明质酸合成

随后，研究团队对这些生成的的透明质酸进行了详细的表征分析。通过扫描电子显微镜（SEM）观察，发现不同分子量的透明质酸展现出不同的表面形态。流变学分析表明，这些透明质酸都具有剪切变稀的非牛顿流体特性，且粘度随着分子量的降低而降低。此外，抗氧化活性分析显示，不同分子量的透明质酸对各种自由基都表现出显著的清除能力且呈现出明显的剂量-效应关系。随着 HA 浓度的增加，自由基清除能力普遍增强，尤其是 O-HA，在浓度为 5 g/L 时，其清除活性可高达到 99.91%。这为其在医药和保健品领域的应用提供了有力的基础。

不仅如此，研究还探讨了其中低分子量透明质酸——透明质酸寡糖对体外肠道菌群活性的影响。通过模拟消化实验，研究人员发现透明质酸寡糖在经过口腔、胃和小肠的模拟消化后，能够到达大肠并被肠道菌群有效利用，最终，有益菌如梭菌属和芽孢杆菌属丰度明显增加，而致病菌如不动杆菌属和肠球菌属丰度减少，表明这种方式生产的透明质酸寡糖对肠道健康有着良好的促进作用。

图｜添加低分子量透明质酸寡糖 OHA 可令有益菌群数量增加

总而言之，这项研究成功地通过利用新型 SthHL 透明质酸酶的高特异性，结合一步发酵法合成了特定分子量的透明质酸，为透明质酸工业生产的研究提供全新的思路，并为透明质酸在生物医药领域的应用提供了理论基础。尽管目前的透明质酸产量相对较低，需要进一步优化，但这项研究为未来开发更高效的生物制药生产工艺和促进病毒疫苗开发等方面的研究提供了新的思路。

参考文献：

1.https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0141813024101924

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来源：生辉SciPhi