发现Pseudomonas iridis HZAU-219作为一种潜在的尿酸酶产生菌，并研究其降解尿酸的能力

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《Food Bioscience》：Discovery of Pseudomonas iridis HZAU-219 as a potential uricase producer and investigation of its uric acid degradation activity

【字体：大中小】 时间：2026年03月04日 来源：Food Bioscience 5.9

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　　从鱿鱼中分离出产尿苷酶菌株Pseudomonas iridis HZAU-219，经发酵优化后酶活性提升16.3倍，最适反应条件为30℃、pH 9.0，且在食品加工常用温和条件下稳定，为开发低嘌呤食品和优化发酵工艺提供新资源，并奠定治疗高尿酸血症的基础。

吴明宇|丁晨宇|丁佳乐|郭书芳|徐浩阳|黄彦春|郭爱玲

华中农业大学食品科学技术学院，武汉，430000，中国

摘要

尿酸氧化酶（Uox）在食品和医疗保健行业中是一种关键的酶，因此持续寻找新的微生物来源具有重要意义。在本研究中，从乌贼中分离出一种新的产Uox细菌菌株，并鉴定为Pseudomonas iridis HZAU-219。通过优化发酵条件，Uox的活性提高了16.3倍。纯化的尿酸酶在30°C和pH 9.0时表现出最佳活性。P. iridis HZAU-219中的Uox在食品加工相关的温和条件下（20–30°C，pH 8.0–10.0）仍能保持大部分活性。这些生化特性凸显了该酶在开发低嘌呤食品和优化食品发酵过程中的巨大潜力。这些发现也为其在未来治疗高尿酸血症方面的转化应用奠定了重要基础。

引言

尿酸氧化酶（Uox，EC 1.7.3.3），也称为尿酸酶，是参与嘌呤降解途径的一种氧化酶（Ahrari等人，2017年）。它将嘌呤代谢过程中产生的尿酸氧化为5-羟基异尿酸和过氧化氢，最终生成可溶性的所有antoine和二氧化碳（Pustake等人，2025年；Shaaban等人，2015年）。当尿酸分解为所有antoine这种高溶性嘌呤代谢物时，可以通过肾脏轻易排出体外。大多数生物和微生物都含有尿酸酶，但值得注意的是，包括人类、鸟类和某些爬行动物在内的高等灵长类动物由于进化过程中的基因突变，已经失去了编码尿酸酶的基因，因此无法合成这种酶（Dabbagh等人，2016年；Kratzer等人，2014年）。这些变化，加上现代饮食模式和生活方式的变化，使得人类容易出现血清尿酸浓度升高的情况，增加了患高尿酸血症及相关疾病的风险（Du等人，2024年；Wen等人，2024年）。这种倾向还增加了患痛风和慢性肾脏疾病的风险（Mijailovic等人，2022年；Sattui & Gaffo，2016年）。临床上，调节和降低尿酸水平的方法主要包括四种：通过饮食控制减少嘌呤和核苷的摄入（Juraschek等人，2021年）、尿酸合成抑制剂、促进尿酸排泄的 uricosuric 药物以及尿酸氧化酶制剂。尽管前两类药物可以在一定程度上有效控制尿酸水平，但其效果往往受到个体差异的影响，并可能伴随特定的不良反应。探索新的Uox来源的动机还在于现有尿酸酶制剂存在的局限性，例如免疫原性和治疗环境中的半衰期较短（Cho等人，2025年）。

尽管有多种药物选择，但建议减少富含嘌呤的食品摄入作为治疗痛风的基础。饮食控制可以减少外源性嘌呤的摄入，这不仅能在一定程度上降低体内尿酸的产生，还能减少不良反应的风险。血清尿酸水平可以降低15%–20%，在某些情况下这足以使痛风自然缓解（Zhang等人，2019年）。患者应避免食用高嘌呤食品，如肉类、内脏、海鲜和豆类，并应限制酒精摄入。这些饮食改变至关重要，可以增强各种药物治疗的效果（Saag & Choi，2006年；Schlesinger，2005年）。然而，这样的饮食限制会破坏高营养价值食品与低嘌呤含量之间的营养平衡。为了更好地管理这种疾病，人们开发了一种新的酶系统来降低食品中的嘌呤浓度。该系统目前由腺苷脱氨酶、鸟嘌呤脱氨酶、黄嘌呤氧化还原酶和尿酸氧化酶组成（Jankowska等人，2013年；Jankowska等人，2015年；Trautwein-Schult等人，2013年，2014年）。一项研究表明使用尿酸酶合成低嘌呤食品是可行的（Jankowska等人，2015年）。另一项研究报道AC-PUCL成功降低了豆类中的嘌呤含量（Zhou等人，2025年）。还有研究在体外重建了嘌呤降解途径，以降低啤酒、牛肉和酵母提取物中的嘌呤含量（Shi等人，2022年）。

虽然已有几种Pseudomonas物种被报道能产生尿酸氧化酶，但它们可能不适合广泛用于食品加工。例如，报道的Pseudomonas otitidis菌株SN4在45°C时表现出最佳活性（Lee等人，2015年），使其不适合在低温至中等温度下的食品加工。更严重的是，Pseudomonas aeruginosa由于其致病性而存在重大安全问题（Bouheraoua等人，2025年），严重限制了其在食品相关领域的应用。这些局限性表明了一个明显的空白：寻找能够分泌具有适宜催化特性的新型、安全的微生物来源对于推动这一领域的发展至关重要。值得注意的是，尽管Pseudomonas iridis在系统发育上与之相近，但其尿酸降解能力尚未得到充分研究，这提供了一个独特的研究机会。同时，传统上依赖异源表达系统存在持续挑战，包括细胞外分泌效率低和生产成本高，阻碍了其规模化应用。因此，从新环境中筛选能够分泌和表达具有适宜酶特性的尿酸酶的天然菌株已成为重要的研究和开发途径。海洋环境作为微生物资源的丰富库，孕育了适应特定生存压力（如盐度、压力和温度波动）的独特且稳定的酶系统（Cen等人，2025年；Wang等人，2024年）。从海洋生物（如乌贼）及其共生微生物中筛选新的产Uox微生物，有望获得具有优异催化效率或独特环境适应性的酶，为发现适用于特定食品加工应用的Uox提供新的机会。

本研究从乌贼中分离并鉴定出产Uox的菌株，并进一步优化了Uox生产的发酵条件以提高酶活性。通过冷丙酮沉淀和Sephadex G-100凝胶过滤色谱法从发酵上清液中纯化了Uox，并初步研究了其酶特性，如最佳反应温度和pH值。本研究旨在提供一种新的微生物来源，并为开发基于Uox的应用奠定理论基础，以减少食品中的嘌呤含量并推进相关诊断试剂盒的发展。

实验材料

乌贼来自广西北海。琼脂购自Langerko Technology Co., Ltd.（北京，中国）。四硼酸钠（硼砂）购自北京亚太龙星化工有限公司（北京，中国）。Sephadex G-100购自北京LABLEAD Trading Co., Ltd.（北京，中国）。酵母提取物、牛肉提取物、葡萄糖、蔗糖、乳糖、果糖、可溶性淀粉、(NH₄)₂SO₄、(NH₄)₂CO₃、NH₄Cl、NaCl、MgSO₄·7H₂O、H₃BO₃、戊二醛、无水乙醇等。

产Uox菌株的筛选与分离

在尿酸降解筛选培养基平板上，选择那些菌落周围有明显透明区的菌株。透明区是由于细菌降解了培养基中的尿酸所致。因此，产生最大透明区的菌株被选为潜在的产Uox候选菌株，并命名为M9。如图1A所示，M9菌株在LB琼脂上形成了乳白色、光滑、湿润的圆形菌落，菌落边缘完整且不透明。

结论

从乌贼中分离出一种能够降解尿酸的细菌菌株，并通过16S rRNA基因测序鉴定为Pseudomonas iridis HZAU-219。本研究提供了Pseudomonas iridis具有尿酸降解能力的初步证据。通过单因素和响应面优化酶生产条件，P. iridis HZAU-219的尿酸酶在22.1°C、0.88% NaCl和1.37%乳糖条件下表现出最高活性。