Лізоцим

Тривимірна структура лізоциму

Лізоцим (мурамідази, англ. lysozyme ) - Антибактеріальний агент, фермент класу гідролаз, що руйнує клітинні стінки бактерій шляхом гідролізу пептидоглікану клітинної стінки бактерій муреіна. Головним чином, лізоцим отримують з білка курячих яєць [1]. Також аналогічні ферменти містяться в організмах тварин, в першу чергу, в місцях зіткнення з навколишнім середовищем - в слизовій оболонці шлунково-кишкового тракту, слізної рідини, грудному молоці, слині, слизу носоглотки і т. д. У великих кількостях лізоциму містяться в слині, чим пояснюються її антибактеріальні властивості. В грудному молоці людини концентрація лізоциму вельми висока (близько 400 мг / л). Це набагато більше, ніж у коров'ячому. При цьому концентрація лізоциму в грудному молоці не знижується з часом, через півроку після народження дитини вона починає зростати.

Лізоцим з білка курячих яєць являє собою невеликий фермент (14,5 кДа), що складається з 129 амінокислотних залишків


1. Історія

У 1909 р. П. Л. Лащенко [2] відкрив у курячому білку протеолітичний фермент, який селективно ушкоджував клітинні стінки, що містять пептидоглікану. Виділив у чистому вигляді, описав і дав назву "лізоцим" в 1922 Олександр Флемінг. [3]

Тривимірна структура лізоциму вперше була отримана Девідом Чілтон Філіпсом (1924-1999) в 1965, коли він отримав першу модель за допомогою рентгенівської кристалографії. [4] [5] Структура була публічно представлена ​​на лекції Королівського інституту в 1965. [6] Лізоцим став другою білковою структурою і першої ферментної структурою, яка була отримана за допомогою рентгенівської кристалографії, і першим ферментом, який містить повну послідовність всіх двадцяти стандартних амінокислот. [7]


2. Застосування

У харчовій промисловості зареєстрований як харчової добавки E1105.

У медицині в якості місцевого антисептичного засобу [8].

3. Механізм лізису

Фермент атакує пептидоглікану (зокрема, муреин), що входять до складу клітинних стінок бактерій (особливо багато його в клітинних стінках грам-позитивних бактерій - до 50-80%). Лізоцим гідролізує (1,4 β)-Глікозидний зв'язок між N-ацетилмурамовой кислотою і N-ацетилглюкозамін. Пептидогликан при цьому зв'язується з активним центром ферменту (у формі кишені), розташованим між двома його структурними доменами. Сорбційний центр лізоциму являє 6 кишень (A, B, C, D, E, F), причому в A, C і E може зв'язуватися тільки N-ацетилглюкозамін, а в B, D і F - як N-ацетилглюкозамін, так і N -ацетілмурамовой кислоти. Молекула субстрату в активному центрі приймає конформацію, близьку до конформації перехідного стану. Відповідно до механізму Філліпса, лізоцим зв'язується з гексасахарідом, потім переводить 4-й залишок у ланцюзі в конформацію твіст-крісла. В цьому напруженому стані гликозидная зв'язок між центрами D і E легко руйнується. Інгібітором лізоциму служить, зокрема, трісахаріди N-ацетилглюкозамін, що зв'язується з каталітично неактивними центрами A, B і C і перешкоджає зв'язуванню субстрату.

Залишки глутамінової кислоти (Glu35) і аспарагінової кислоти (Asp52) критичні для функціонування ферменту, причому Asp52 іонізована, а Glu35 немає. Деякі автори вважають, що Glu35 виступає в якості донора протона при розриві глікозидної зв'язку субстрату, руйнуючи зв'язок, а Asp52 виступає в ролі нуклеофіл, при утворенні інтермедіату - глікозил-ферменту. Потім глікозил-фермент реагує з молекулою води, в результаті чого фермент повертається в початковий стан і утворюється продукт гідролізу [9].

Інші автори вважають, що реакція протікає через утворення карбоксоній-іона, стабілізованого зарядженої карбоксильної групою Asp52, в той час як вивільнення спирту каталізується за механізмом спільного основного каталізу незарядженим карбоксилом Glu35. [10].


Примітки

  1. G. Alderton, WH Ward, HL Fevold (1945). "ISOLATION OF LYSOZYME FROM EGG WHITE". Proceedings of the Royal Society of London. Series B, Containing Papers of a Biological Character (157): 43-58.
  2. Laschtschenko P (1909). "ber die keimttende und entwicklungshemmende Wirkung Hhnereiwei" (German). Z. Hyg. InfektKrankh. 64: 419-427. DOI : 10.1007/BF02216170 - dx.doi.org/10.1007/BF02216170.
  3. Alexander Fleming (1922). "On a Remarkable Bacteriolytic Element Found in Tissues and Secretions". The Journal of Biological Chemistry (93): 306-317.
  4. Blake CC, Koenig DF, Mair GA, North AC, Phillips DC, Sarma VR. (1965). "Structure of hen egg-white lysozyme. A three-dimensional Fourier synthesis at 2 Angstrom resolution". Nature 206 (986): 757-61. DOI : 10.1038/206757a0 - dx.doi.org/10.1038/206757a0. PMID 5891407.
  5. Johnson LN, Phillips DC. (1965). "Structure of some crystalline lysozyme-inhibitor complexes determined by X-ray analysis at 6 Angstrom resolution". Nature 206 (986): 761-3. DOI : 10.1038/206761a0 - dx.doi.org/10.1038/206761a0. PMID 5840126.
  6. Johnson, LN (1998). "The early history of lysozme". Nat Struct Mol Biol 5 (11): 942-944. DOI : 10.1038/2917 - dx.doi.org/10.1038/2917. PMID 9808036.
  7. Canfield, RE (1963). " The Amino Acid Sequence of Egg White Lysozyme - www.jbc.org/content/238/8/2698.short ". J Biol Chem 238 (8): 2698-2707. PMID 14063294.
  8. Місцевий антисептичний препарат Лізобакт - Публікації - mma.ru/article/id46050
  9. С.Д. Варфоломєєв Хімічна ензимології. - М .: Видавничий центр "Академія", 2005. - С. 238-239. - ISBN 5-7695-2062-0
  10. Е. Фершт Структура і механізм дії ферментів. - М .: "Світ", 1980. - С. 395-396.


Гідролази ( КФ 3): глікозил-гідролази ( КФ 3.2.1)

Амілаза (Альфа, Бета) - галактозидаза ( Альфа, Бета) - Альфа-N-ацетілгалактозамінідаза - Галактозілцерамідаза - Гексозамінідаза - Гіалуронідаза - глюкуронідази - Ідуронідаза - Лактаза - Лізоцим - Альфа-маннозідаза - Мальтаза - Нейраминидаза - Сахараза - Трегалаза - Хітіназа - целлюлаза

Перегляд цього шаблону Антимікробні пептиди : вміст гранул гранулоцитів
Азурофільние гранули: Мієлопероксидази Дефензіни нейтральні серинові протеази (Протеиназа 3) Лізоцим BPI-білок Коллагеназа
Специфічні гранули нейтрофілів: Лужна фосфатаза Лактоферин Лізоцим НАДФ-оксидаза Коллагеназа Кателіцідін
Гранули еозинофілів : Катепсинів Головний лужної білок Катіонний білок еозинофілів Пероксидаза еозинофілів Нейротоксин еозинофілів (білок X) Гістаміназу Коллагеназа Кисла фосфатаза Арилсульфатазу