溶菌酶
溶菌酶(英文名稱:Lysozyme,又譯溶解酶)是一個分子量為14.4kDa的抗菌酶,屬於先天免疫系統的一員,它可經由催化細菌細胞壁肽聚醣中的N-乙醯胞壁酸和N-乙醯葡萄糖胺殘基間的1,4-β-醣苷鍵水解,而破壞細菌的細胞壁。由於革蘭氏陽性菌的肽聚醣層遠厚於革蘭氏陰性菌,且為其細胞壁主成分,此酶主要針對革蘭氏陽性菌。
溶菌酶 | |
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溶菌酶的單晶 | |
識別 | |
符號 | LYZ |
Entrez | 4069 |
HUGO | 6740 |
OMIM | 153450 |
RefSeq | NM_000239 |
UniProt | P61626 |
其他資料 | |
EC編號 | 3.2.1.17 |
基因座 | 12 [1] |
歷史
編輯1909年,Laschtschenko發現蛋清中有殺菌物質。1922年,亞歷山大·弗萊明在研究鼻腔粘液的抗菌作用時發現並命名了溶菌酶。[1]
1965年,大衛·菲利浦用X射線衍射技術研究溶菌酶晶體,解析出了2埃解析度的晶體結構。[2][3]這是第二個使用X射線衍射技術得到的蛋白質結構,也是第一個解析出的酶結構。大衛·菲利浦根據次結構提出了溶菌酶催化的機理,該催化機理最近得到了修正。[4]
生理學功能
編輯溶菌酶是體內免疫系統的一部分,可殺滅革蘭氏陽性菌。溶菌酶結合到細菌表面,減少負電荷並協助對細菌的吞噬作用。新生兒缺乏溶菌酶會導致肺支氣管異生(bronchopulmonary dysplasia)。食用缺乏溶菌酶的配方奶粉會使嬰兒腹瀉的概率提高三倍。眼淚中缺乏溶菌酶會導致結膜炎。
某些癌細胞會分泌過量的溶菌酶,導致血液中溶菌酶含量過高,造成腎衰竭和低血鉀。
催化機制
編輯溶菌酶進攻肽聚醣(細菌細胞壁的組分,特別在革蘭氏陽性菌的細胞壁中含量豐富)水解連接N-乙醯胞壁酸和N-乙醯葡萄糖胺第四位碳原子的醣苷鍵。整個過程是,首先溶菌酶通過其兩個結構域之間的「溝」結合到肽聚醣分子上;隨後其受質在酶中形成過渡態的構象。根據Phillips機制,溶菌酶與葡聚六糖結合。然後溶菌酶將葡聚六糖上的第四個糖扭曲為半椅形構象。在這種扭曲狀態(能量較高)中,醣苷鍵很容易就發生斷裂。
位於溶菌酶蛋白序列35位的麩胺酸(Glu35)和52位的天門冬胺酸(Asp52)的側鏈被發現對於溶菌酶的活性非常關鍵。Glu35作為醣苷鍵的質子供體,剪切受質的C-O鍵;而Asp52作為親核試劑參與生成醣苷基酶中間體。隨後,醣苷基酶中間體與水分子發生反應,水解生成產物,而酶保持不變。
相關疾病
編輯應用
編輯溶菌酶被廣泛用於實驗室中對細菌所進行的細胞破碎。
由於溶菌酶易於結晶,常被用於各種晶體學相關的研究。
參見
編輯參考文獻
編輯- ^ Fleming, Alexander; Wright, Almroth Edward. On a remarkable bacteriolytic element found in tissues and secretions. Proceedings of the Royal Society of London. Series B, Containing Papers of a Biological Character. 1922-05-01, 93 (653) [2022-08-28]. doi:10.1098/rspb.1922.0023. (原始內容存檔於2022-10-21).
- ^ Blake, C. C. F.; Koenig, D. F.; Mair, G. A.; North, A. C. T.; Phillips, D. C.; Sarma, V. R. Structure of Hen Egg-White Lysozyme: A Three-dimensional Fourier Synthesis at 2 Å Resolution. Nature. 1965-05, 206 (4986) [2022-08-28]. ISSN 1476-4687. doi:10.1038/206757a0. (原始內容存檔於2022-11-21) (英語).
- ^ Johnson, Louise N.; Phillips, D. C. Structure of Some Crystalline Lysozyme-Inhibitor Complexes Determined by X-Ray Analysis At 6 Å Resolution. Nature. 1965-05, 206 (4986) [2022-08-28]. ISSN 1476-4687. doi:10.1038/206761a0. (原始內容存檔於2022-08-28) (英語).
- ^ Vocadlo, David J.; Davies, Gideon J.; Laine, Roger; Withers, Stephen G. Catalysis by hen egg-white lysozyme proceeds via a covalent intermediate. Nature. 2001-08, 412 (6849) [2022-08-28]. ISSN 0028-0836. doi:10.1038/35090602. (原始內容存檔於2022-10-08) (英語).
- ^ OMIM 105200