分子诊断中低调的存在——蛋白酶K

与行业里的那些脍炙人口的DNA聚合酶、RNA聚合酶等相比，蛋白酶K显得很低调，以至于我们长期忽视了它的重要性。新冠疫情的爆发，蛋白酶K的需求量暴增，国内外的供应量远跟不上消耗量，让大家意识到这个“无名英雄”的重要性，它看似平凡，实则默默的贡献了很多。

蛋白酶K是什么？

蛋白酶K（Proteinase K）是一种切割活性较广的丝氨酸蛋白酶，其相对分子量约为29.3 kDa，可切割脂肪族氨基酸和芳香族氨基酸的羧基端肽键。1974年，Wolfgang Ebeling等利用沉淀、离子交换层析和凝聚层析等方法在林伯氏白色念球菌的培养基中分离纯化出蛋白酶K。

因能合成该种蛋白酶的微生物能在以角蛋白(Keratin)为碳氮源的环境中生长，即能够消化角蛋白，因此被命名为蛋白酶K(Proteinase K)。

蛋白酶K具有非常稳定的蛋白结构、超高的蛋白水解活性以及广泛的底物特异性，与其它的蛋白酶相比较，蛋白酶K在一系列广泛的环境中均稳定：pH，缓冲盐，去污剂（SDS）以及温度。如：该酶的活力不会被尿素、SDS和EDTA等变性剂抑制，在高温、高盐或较高的pH等条件下，蛋白酶K仍能保持非常高活力。

因该酶可以在较广的pH范围(4～12.5)内及高温(50～70℃)均有活性，在0.1-0.5% SDS存在的情况下，蛋白酶K可保持活性，在不损害分离DNA完整性的前提下，可以消化DNA制剂中的多种蛋白质和核酸酶。

蛋白酶K应用

近年来，随着研究的深入，蛋白酶K的应用不仅仅局限在医疗诊断及科研领域。在实现规模化工业生产的前提下，蛋白酶K还可以替代作用范围较窄的其它蛋白酶，应用于工业制革、食品加工、饲料生产、造纸等行业中。另外，蛋白酶K也可以替代传统的可能存在污染的化学方法处理原材料，去除不必要的蛋白质杂质。

蛋白酶K目前主要应用于基因诊断试剂盒、基因组DNA 提取试剂盒、RNA提取试剂盒中去除核酸酶和其它蛋白污染。

在病毒核酸提取中的应用

（1）裂解病毒的外壳蛋白，暴露核酸分子，并且病毒外壳蛋白失活可进一步保证运输和检测阶段；

（2）降解与核酸紧密结合的组蛋白，使得核酸游离到提取液中，有利于进一步纯化；

（3）降解RNA酶，防止病毒RNA的降解，有利于核酸检测。

在DNA、RNA提取过程中的应用

蛋白酶K能降解与核酸结合的蛋白质，促进核酸的分离，在提取高分子量核酸时有很大的优势。

蛋白酶K还常被用于RNA提取过程中RNase的抑制和降解。RNA的质量对于Northem印迹及杂交分析、cDNA合成及体外翻译等实验的成败至关重要。

而RNA极不稳定、易于被广泛存在的RNase降解，因此利用蛋白酶创造一个无RNase的环境、严格防止RNase污染是成功提取RNA的关键。

蛋白酶K一战成名

不管是在科研领域，还是在IVD领域，核酸提取都是为基础的实验，因而蛋白酶K一直都是非常重要的存在。然而过去，蛋白酶K的知名度远不及它所发挥的作用，其中很大一部分原因是蛋白酶K的供需关系非常稳定，很少有人会认为蛋白酶K的供给会是一个问题。

然而由于新冠疫情，核酸检测需求激增，蛋白酶K作为核酸检测试剂盒中用于检测样本前处理的重要组分，市场需求也不断加大。蛋白酶K原有的供需平衡被迅速打破，蛋白酶K一夜之间成为重要的防疫物资。

我国实验室所用的蛋白酶K长期以来都是依赖进口，容易受到供货期长、价格昂贵等的限制，疫情之后，国内厂家纷纷布局原料酶上游产业链，加上国家政策鼓励国产替代进口，国产原料解决“卡脖子”效应成必然趋势。