溶菌酶

溶菌酶（英文名称：Lysozyme，又譯溶解酶）是一个分子量为14.4kDa的酶，它經由催化肽聚糖中N-乙酰胞壁酸和N-乙酰氨基葡萄糖残基间和壳糊精中N-乙酰葡糖胺残基间的1,4-β链的水解，而破坏细菌的细胞壁。一些人体细胞分泌液中含有溶菌酶在，如唾液、眼泪、鼻涕；溶菌酶也存在于粒線體中的细胞质颗粒体和蛋清中。

溶菌酶
溶菌酶的单晶
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
Lysozyme
PDB rendering based on 132l.
有效结构
PDB 直系同源检索：PDBe, RCSB
标识
代号 LYZ; LZM
扩展标识 遗传学：153450 鼠基因：96897 同源基因：121490 GeneCards: LYZ Gene
EC編號 3.2.1.17
RNA表达模式
更多表达数据
直系同源体
物种 人类 小鼠
Entrez 4069 n/a
Ensembl ENSG00000090382 n/a
UniProt P61626 n/a
mRNA序列 NM_000239 n/a
蛋白序列 NP_000230 n/a
基因位置 Chr 12:
69.74 – 69.75 Mb		 n/a
PubMed查询 n/a

历史

1909年Laschtschenko发现蛋清中有杀菌物质。1922年，亚历山大·弗莱明在研究鼻腔粘液的抗菌作用时发现并命名了溶菌酶。[1]

1965年，大卫·菲利浦用X射线衍射技术研究溶菌酶晶体，解析出了2埃分辨率的晶体结构。[2][3]这是第二个使用X射线衍射技术得到的蛋白质结构，也是第一个解析出的酶结构。大卫·菲利浦根据次结构提出了溶菌酶催化的机理，该催化机理最近得到了修正。[4]

生理学功能

溶菌酶是体内免疫系统的一部分，可杀灭革兰氏阳性菌。溶菌酶结合到细菌表面，减少负电荷并协助对细菌的吞噬作用。新生儿缺乏溶菌酶会导致肺支气管发育不良（bronchopulmonary dysplasia）。食用缺乏溶菌酶的配方奶粉会使婴儿腹泻的概率提高三倍。眼泪中缺乏溶菌酶会导致结膜炎。

某些癌细胞会分泌过量的溶菌酶，导致血液中溶菌酶含量过高，造成肾衰竭和低血钾。

催化机制
参见：糖苷水解酶

溶菌酶进攻肽聚糖（细菌细胞壁的组分，特别在革兰氏阳性菌的细胞壁中含量丰富）水解连接N-乙酰胞壁酸和N-乙酰葡糖胺第四位碳原子的糖苷键。整个过程是，首先溶菌酶通过其两个结构域之间的“沟”结合到肽聚糖分子上；随后其底物在酶中形成过渡态的构象。根据Phillips机制，溶菌酶与葡聚六糖结合。然后溶菌酶将葡聚六糖上的第四个糖扭曲为半椅形构象。在这种扭曲状态（能量较高）中，糖苷键很容易就发生断裂。

位于溶菌酶蛋白序列35位的谷氨酸（Glu35）和52位的天冬氨酸（Asp52）的侧链被发现对于溶菌酶的活性非常关键。Glu35作为糖苷键的质子供体，剪切底物的C-O键；而Asp52作为亲核试剂参与生成糖基酶中间体。随后，糖基酶中间体与水分子发生反应，水解生成产物，而酶保持不变。

相关疾病

在一些遗传性淀粉变性症中发现，病人编码的溶菌酶基因中含有一个突变，从而导致溶菌酶在体内多个组织中聚集。[5]

应用

溶菌酶被广泛用于实验室中对细菌所进行的细胞破碎。

由于溶菌酶易于结晶，常被用于各种晶体学相关的研究。

参见

参考文献
  1. Fleming A. On a remarkable bacteriolytic element found in tissues and secretions. Proc Roy Soc Ser B 1922;93:306-17
  2. Blake CC, Koenig DF, Mair GA, North AC, Phillips DC, Sarma VR. Structure of hen egg-white lysozyme. A three-dimensional Fourier synthesis at 2 Ångstrom resolution. Nature, 206, 757-61
  3. Johnson LN, Phillips DC. Structure of some crystalline lysozyme-inhibitor complexes determined by X-ray analysis at 6 Ångstrom resolution. Nature, 206, 761-3.
  4. Vocadlo, D. J.; Davies, G. J.; Laine, R.; Withers, S. G. Nature 2001, 412, 835.
  5. OMIM 105200

外部链接
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