结构生物化学/蛋白质功能/溶菌酶
溶菌酶，也称为胞壁质酶或N-乙酰胞壁酰甘聚糖水解酶，是一种由129个氨基酸残基组成的小的球状蛋白酶。作为最早被研究的酶之一，亚历山大·弗莱明已经证明它们是由吞噬细胞和上皮细胞产生的(Neufeld)。它们是糖苷水解酶家族的一部分，该家族因通过催化1,4-β-键的水解而破坏细菌细胞壁而闻名。在肽聚糖中，N-乙酰胞壁酸和N-乙酰-D-葡萄糖胺之间的1,4-β-键被水解；在几丁质糊精中，N-乙酰-D-葡萄糖胺残基之间的1,4-β-键被水解。溶菌酶可以在泪液、母乳、唾液和粘液中找到。因此，溶菌酶作为机体防御系统的一部分，抵抗细菌。在蛋清中也可以发现高浓度的溶菌酶。它们分解细菌细胞壁以提高蛋白质和核酸提取效率的能力使溶菌酶成为生物体中重要的蛋白质。在人类中，LYZ基因负责编码溶菌酶。
Laschtschenko在1909年首次发现了溶菌酶，当时他首次观察到鸡蛋白的抗菌特性。然而，直到大约十年后，科学家才使用这个词。1922年，亚历山大·弗莱明，他也是青霉素的发现者，观察到用患感冒患者的鼻粘液处理细菌培养物后的抗菌效果。如上所述，他注意到溶菌酶是从身体的这些部位分泌出来的。然而，直到1965年，大卫·奇尔顿·菲利普斯才确定了溶菌酶的三维结构。利用2埃分辨率的X射线晶体学，确定了鸡蛋白溶菌酶模型，这是第一个使用X射线分析观察到的酶结构。溶菌酶是第一个通过X射线衍射工具解析结构的酶。它也是第一个完全测序并确定包含所有20种常见氨基酸的酶。在机制上，它是第一个被深入研究和理解的酶。
研究最深入的溶菌酶来自鸡蛋白，其中溶菌酶含量丰富，以及噬菌体T4。这种酶是第一个被确定结构的酶，尽管之前已经确定了其他蛋白质的晶体结构。溶菌酶通常易于通过X射线晶体学研究，部分原因是它们易于从蛋清中分离出来并结晶，这些特性广泛应用于溶菌酶的纯化。溶菌酶是免疫系统的一部分，可以抵御大肠杆菌、沙门氏菌，以及假单胞菌。
溶菌酶活性位点
自弗莱明发现溶菌酶以来，毫无疑问，我们对这种酶的知识的最重大贡献是X射线晶体学分析。溶菌酶的X射线晶体学结构是在存在不可水解底物类似物的情况下确定的。这种类似物在酶的活性位点中紧密结合，形成ES复合物，但ES不能有效地转化为EP。在存在真实底物的情况下，无法确定X射线结构，因为它会在晶体生长和结构测定过程中被切割。
活性位点由一个横跨酶表面的裂缝或凹陷组成。看看底物和酶活性位点之间的许多酶接触，这些接触使ES复合物形成。裂缝内有6个亚位点，每个亚位点都是酶发生氢键接触的地方。在D位点，糖的构象被扭曲以进行必要的氢键接触。这种扭曲提高了基态的能量，使底物更接近水解的过渡态。[1]
鸡型和鹅型溶菌酶具有非常高的抗菌潜力，主要针对革兰氏阳性菌，这在食品、制药和医疗行业具有实际应用。溶菌酶的抗菌特性对那些细胞壁由肽聚糖层组成的革兰氏阳性菌最有效。溶菌酶的特性使其能够被整合到食品包装材料中，这些材料可以大大延长未经加工食品的保质期，保护其免受微生物污染。它还被证明可以保存蔬菜、牛奶、肉类等食品。它被证明有助于控制葡萄酒酿造过程中乳酸的产生。制药行业已经成功地在炎症性疾病，以及细菌和病毒性疾病中使用鸡溶菌酶。[2]
Neufeld, Elizabeth. "From Serendipity to Therapy",Annu. Rev. Biochem, 2011.
Lesnierowski G., Cegielska-Radziejewska R., 2012. Potential possibilities of production, modification and practical application of lysozyme. Acta Sci. Pol, Technol. Aliment. 11(3), 223-230.