真菌漆酶结构和功能研究进展.pdfVIP

生物物理学报 2013年 9月 第29卷 第9期：629．645 ACTA BIOPHYSICA SINICA Vo1．29 No．9Sep．2013：629-645 真菌漆酶结构与功能研究进展 支0忠 1l，3， 王 冈4冈4，2，3 1．中国科学院成都生物研究所 ，成都 610041； 2．中国科学院环境与应用微生物重点实验室，成都 610041 3．环境微生物 四川省重点实验室，成都 610041 收稿 日期 ：2013—07—23；接受日期：2013．09．12 基金项目：中国科学院环境与应用微生物重点实验室开放基金资助项 目(Y1C5101101) 通讯作者：王刚刚，电话：(028E—mail：wanggg@cib．ac．cn 摘要：真菌漆酶是一种多酚氧化酶，可以利用铜离子特有的氧化还原能力，对还原性底物进行单 电子氧化 ，同时传递 四个 电子，将作为第二底物的氧气还原成水。已经在60多种真菌菌株 中发 现并确定了漆酶活性。真菌漆酶在结构上存在多态性，功能上具有多样性，且因其具有较高的 氧化还原电势 ，在工业催化 中具有 巨大的应用潜力。文章对真菌漆酶的结构与功能关系研究进 展进行综述 ，重点介绍 了近年来真菌漆酶晶体结构研究的新成果 ，以及真菌漆酶保守结构特征 对其功能的影响，并综合光谱学、动力学和 晶体学研究结果 ，详细介绍了真菌漆酶 中电子传递 机制和真菌漆酶反应机理研究的必威体育精装版进展 关键词：真菌漆酶 ；结构；功能；电子传递 ；反应机理 中图分类号：Q6 DoI：10．3724／SP．J．1260．2013．30107 引 言 漆酶 (EC 1．10．3．2)是一种含铜的多酚氧化酶，与抗坏血酸氧化酶、哺乳动物血浆铜蓝 蛋白和胆红素氧化酶等同属于蓝色多铜氧化酶家族 (multicopperoxidase，MCO)[”。漆酶最 初是 由日本人Yoshida(1883年)在 日本漆树的生漆液中发现的，并因此而得名翻。一个世 纪后，Bertrand(1985年)首次鉴定漆酶为一种含金属的氧化酶[31。现今，除了植物 ，在昆 虫 【、真菌同和细菌 中也发现了漆酶。其中，真菌漆酶研究最为广泛和深入，已经在 60多 种真菌菌株中发现并确定了漆酶活性，这些菌株主要集中于担子菌属、子囊菌属和半知菌 属 埘。漆酶的催化底物较为广泛，主要包括酚类和芳香类化合物。2，2．连氮 ．双 f3一乙基苯 并噻唑啉一6．磺酸) [2,2’一azino．bis(3．ethylbenzothiazoline一6sulfonicacid)，ABTS]常作为真 菌漆酶的特征底物 ，另外，丁香醛连氮 fSyringaldizine，SGZ)和二 甲基苯酚 fdimythy1． phenol，DMP)也是检测漆酶活性的常用底物 0]。漆酶可以利用铜离子特有的氧化还原能 力，对还原性底物进行单电子氧化，同时传递四个电子，将作为第二底物的氧气还原成水。 近年来，漆酶介导体系 (1accasemediatorsystem，LMS1的发展拓宽了漆酶的多用性。利用 漆酶和介体 (如丁香醛连氮)的催化反应，能生成很不稳定的活性阳离子，这些阳离子可以 生物物理学报2013年 第 29卷 第9期 依次氧化大分子底物和非芳香族化合物等更为复杂的底物[11】。随着介导体系的引入，使漆 酶催化底物的范围进一步扩大，漆酶的应用领域及其经济价值也得到了进一步的拓展和提 升。本文将就真菌漆酶结构与功能的研究进展进行评述。 真菌漆酶的保守结构特征 真菌漆酶的基本结构特征 典型的真菌漆酶大多由单一多肽组成，一般含有约500~550个氨基酸，分子量约 60～ 70kDa，并伴有不同程度的糖基化，其含糖量和种类因漆酶来源不同而异。单肽漆酶一般 都含有四个铜离子，根据光谱学和磁学性质的不同，可以将这四个铜离子分为三类：一个 I型铜离子、一个 Ⅱ型铜离子和两个Ⅲ型铜离子 。这四个铜离子与被命名为T1、T2、T3 的三个氧化还原位点相对应 。T1．Cu(I型1是单核中心，呈顺磁性 (paramagnetism)，在 610nm处有强烈光吸收，因而赋予漆酶漂亮的绿蓝色。强烈的吸收光谱带源 白铜离子与半 胱氨酸的共价结合。还原性底物的氧化过程发生在 T1．Cu，它能从底物获取 电子，然后传 递至氧分子。T2．Cu (Ⅱ型)是单电子受体，也呈顺磁性，但是无特征吸收光谱。T3．cu(Ⅲ 型)则形成了耦合的离子对，是双电子受体，具有抗磁性 fdiamagnetism)