蛋白酶 K：介紹與應用

什麼是蛋白酶 K？

蛋白酶 K 是一種絲氨酸蛋白酶，可通過水解肽鍵分解蛋白質。它是一種廣譜蛋白酶，可以消化多種蛋白質，包括那些對其他蛋白酶有抗性的蛋白質。

蛋白酶 K 常用於分子生物學和生物化學應用中，消化結構蛋白和酵素。它可用於去除可降解 DNA 和 RNA 的核酸酶，以及從各種來源分離完整的基因組 DNA。蛋白酶 K 也可用於分析朊病毒蛋白的結構和功能 (Cronier et al. 2008)。

蛋白酶 K 在很寬的 pH 值和溫度範圍內都很穩定，而且可以承受許多去垢劑和變性劑。因此，它可以有效地用於各種研究和診斷應用的樣品製備。

蛋白酶 K 用來做什麼？

蛋白酶 K 常用於分子生物學研究中，通過降解樣品中不需要的蛋白質（如核酸酶、RN 酶和 DN 酶）來分離 DNA 或 RNA。蛋白酶 K 也用於核酸萃取的過程中，以分解細胞膜的蛋白質成分，並允許 DNA 和 RNA 的存取。它能有效消化許多類型的蛋白質，包括那些對其他類型蛋白酶有抗性的蛋白質，例如胰蛋白酶。

除了分子生物學研究之外，蛋白酶 K 還被廣泛應用於其他領域，包括製藥和診斷應用。在製藥工業中，它可用於去除生產過程中不需要的蛋白質。  在診斷方面，它可用於從臨床樣本中分離 DNA 和 RNA，以便進行下游分析。

為什麼蛋白酶 K 用於 DNA 和 RNA 提取？

蛋白酶K用於DNA和RNA提取，因為它是一種蛋白分解酵素，可以分解蛋白質，包括存在於細胞膜和細胞核中的蛋白質。使用蛋白酶 K 提取 DNA 和 RNA 時，通常會將其加入含有去垢劑和鹽的裂解緩衝液中，這些去垢劑和鹽有助於破壞細胞膜，並將核酸釋放到溶液中。蛋白酶 K 然後消化裂解樣本中的蛋白質，包括組織蛋白和其他染色體蛋白，否則這些蛋白質會干擾下游應用，例如 PCR、RT-PCR、Sanger 測序、Next Gen Sequencing (NGS)、螢光原位雜交 (FISH) 以及其他分子生物學研究和診斷應用。在 DNA 和 RNA 提取過程中使用蛋白酶 K 有助於確保樣本的純度和完整性。

為什麼蛋白酶 K 用於 PCR？

Proteinase K 通常不會直接用於聚合酶鏈反應 (PCR)，但會用於 PCR 前的 DNA 萃取步驟中，以改善 DNA 樣本的品質。透過在 PCR 之前去除 DNA 樣本中的蛋白質雜質，可以提高反應的效率和準確性，從而得到更可靠的結果。

在 PCR 過程中，DNA 樣本會經過一系列的變性、退火和延伸週期進行擴增。DNA 樣本中的任何雜質（如蛋白質）都會抑制聚合酶的活性或干擾引物與模板的結合，從而干擾此過程。

蛋白酶 K 的作用機制是什麼？

蛋白酶 K 是一種絲氨酸蛋白酶，可以裂解蛋白質中的肽鍵。它的作用機制包含幾個步驟：

1.   結合：蛋白酶 K 首先會透過非特異的疏水作用與蛋白質或核酸底物結合。
2. 活化：一旦結合，酵素會經過一個活化步驟，其中一個催化絲氨酸殘基會被組氨酸殘基和水分子活化。
3. 裂解：蛋白酶 K 的活性位點會裂解含有芳香族、脂肪族或疏水氨基酸殘基的氨基酸殘基羧酸側的肽鍵。該酵素也能裂解甘氨酸殘基醯胺側上的肽鍵。
4. 產品釋放：裂解後，反應的產物（即、

蛋白酶 K 的作用機理與其他絲氨酸蛋白酶類似，但它的特點是能夠在苛刻的條件下發揮作用，例如在高溫和清潔劑存在的情況下。

蛋白酶和蛋白酶 K 有何不同？

蛋白酶和蛋白酶 K 都是蛋白質酶，但在某些重要方面有所不同。蛋白酶是一種能裂解蛋白質中肽鍵的酵素。蛋白酶有許多不同的類型，包括絲氨酸蛋白酶、半胱氨酸蛋白酶和金屬蛋白酶等等。這些酵素參與許多生物過程，包括蛋白質降解、血液凝固和消化。另外，蛋白酶 K 是一種特殊類型的絲氨酸蛋白酶，廣泛用於消化蛋白質和暴露從細胞或組織中分離出來的核酸。

蛋白酶 K DNA 提取方法是什麼？

蛋白酶 K DNA 提取法常用於分離高品質的 DNA 供下游應用，如 PCR、測序和克隆。此方法特別適用於含有大量蛋白質的樣本，例如組織或細胞，因為它可以在不損害 DNA 的情況下有效去除蛋白質。蛋白酶 K DNA 提取方法通常包括以下步驟：

1. 樣本裂解：將含有去垢劑和其他試劑的裂解緩衝液加入樣本中，使細胞或組織裂解，並釋放基因組 DNA。
2. 蛋白消化：在樣本中加入蛋白酶 K，消化與 DNA 結合的蛋白質。該酶通常以 0.2-1 mg/mL 的最終濃度加入樣品中，並在最佳溫度（55-65 °C）下培養 30-60 分鐘。
3. 失活：蛋白質消化完成後，將樣品加熱至
   95 °C以上數分鐘或加入蛋白酶抑制劑，使蛋白酶 K 失活。
4. DNA isolation:The DNA can then be isolated from the sample by various methods, such as precipitation with ethanol or isopropanol, or by using a commercial DNA isolation kit

蛋白酶 K 在科維德測試中的作用是什麼？

蛋白酶 K 不能直接檢測 SARS-CoV-2 病毒，但它用於 COVID-19 診斷流程上游的 RNA 提取步驟。

病毒含有 RNA 形式的遺傳物質。要檢測病毒的存在，檢測方法是先從患者樣本（如鼻拭子）中提取 RNA，然後用 RT-PCR（反轉轉錄聚合酶鏈反應）來擴大和檢測特定的病毒 RNA 序列。蛋白酶 K 可用於 RNA 擷取過程中，以消化並使 RNases 失活，從而消除假陰性結果，提高 COVID-19 診斷測試的準確性，從而保護 RNA。

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材料

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參考資料

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