1.溶菌酶的定义及特性

溶菌酶是一类专门用于水解微生物细胞壁的酶，又称细胞壁溶解酶，广泛存在于各种生命体中，小到真菌、细菌、噬菌体，大到动物、植物，都有这种物质的分布。

溶菌酶是粉末状，白、微黄色，无嗅味甜，溶于水，丙酮、乙醚中不溶，化学特性稳定，在较宽温度和pH范围的下能保持原有结构和活性，等电点是11.0，最适温度50℃，最适pH 6.5左右。

溶菌酶本质是碱性的，链状结构，这个单一肽链中的氨基酸残基有129个，共18种，分子质量约14.4kDa，含4对二硫键，由8个半胱氨酸（Cys）残基组成（6-127，30-115， 64-80 和 76-94），经变性剂或热处理后保持稳定。

溶菌酶的分子结构

溶菌酶作为一种工具酶，其在分子生物学技术中如获取染色体及质粒DNA、制备原生质体等方面发挥了重要作用；作为一种特异性溶解细胞壁的酶，是获取细胞质膜结构、细胞壁和免疫化学信息的有力工具。在实用上，溶菌酶可作为药品、食品的杀菌剂，并且由于它的杀菌作用也被直接用于医疗行业，如龋齿病的防治等，在制备菌体内涵物时，尤其是获得天然微生物蛋白等方面，溶菌酶同样是必不可少的。

2.溶菌酶的分型

根据氨基酸的组成、酶催化活性和免疫学的交叉反应，将溶菌酶分为四个主要类型: c型、g型、t型和Ch型。

(1)c型(chicken-type)

其代表是鸡卵清溶菌酶(hen egg-white lysozyme，简写HEWL)，有壳聚糖酶和胞壁质酶两种活性，可以分解甲壳质(NAG的聚合物)，自然界中存在的多种溶菌酶属于此类型，例如多数鸟类、脊椎动物和少数微生物等产生的溶菌酶。其中对鸡卵清溶菌酶研究得最为深入。

(2)g型(goose-type)

其代表为鹅卵清溶菌酶(goose egg-white lysozyme，简写GEWL) ，只有鹅和黑天鹅等少数几种属于此类型。与c型差异很大，只有胞壁质酶活性，没有壳聚糖活性，不能分解甲壳质，也不能把细胞壁降解的四糖产物(NAG-NAM-NAG-NAM-)分解。

(3) t型 (T4-type)

其代表是细菌噬菌体T4的溶菌酶(bacteriophage T4 lysozyme，简写TAL) ，噬菌体产生的能裂解细菌细胞的溶菌素多属此类型。按照酶学分类，t 型溶菌酶多属胞壁质酶，少数还有内肽酶、酰胺酶、氨基葡糖苷酶活性。t 型溶菌酶和分解细菌肽聚糖的溶菌酶不同，它与噬菌体的感染周期息息相关，能作用荚膜和粘液的多糖类物质。

(4)Ch 型（Chalarosis-type）

其代表为Chalarosis产的溶菌酶( Chalarosis lysozyme，简写Chl ) 。该类型溶菌酶的研究的开展起源于寻找能够分解S auteus.的酶的过程。S. auteus细胞壁肽聚糖中的NAME位OH的乙酰化结构，使得前面三种类型的溶菌酶对其不能发挥作用。

3.溶菌酶的作用机制

溶菌酶据不同活性位点，分2类:酰胺酶，作用于黏肽的侧链酰胺键，即水解肽聚糖主链B-1，4糖苷键的胞壁质酶；内肽酶，作用于肽链末端处，见图1.2，溶菌酶是内-N-乙酰壁酰胺酶，主要作用于B-1，4糖苷键的位置。细菌细胞壁成分主要由黏肽、糖骨架和一种四肽侧链组成。溶菌酶活性中心是由Glu35和Asp52构成，水解催化黏肽结构的B-1，4糖苷键，由Glu提供质子，效用于底物的C-O-C键，为Asp创造一个极性环境，参与糖基酶中间体的生成，与HO发生化学反应，水解破坏细胞壁的黏肽，生成终产物，使细胞壁松弛，失去保护作用，内容物溢出，细胞死亡。

胞壁质酶水解特点

4.溶菌酶的应用现状

目前，越来越多化学添加剂被限制，具天然活性溶菌酶的开发利用变得愈发重要。溶菌酶集药理、保健和防腐等多个效理、功能于一体，对人的生产、生活起重要作用，还能与Zn2 、Mn2+等金属离子结合，协同增强其活性，更好的保留口感，避免辐射、加热对营养物质的破坏，尤其是热敏性物质的保鲜，溶菌酶取自生物，安全无毒害，用于食品、医药、生物工程技术以及日用化工等领域。例如，食品工业中作为“绿色”防腐剂:医疗行业上，抗毒消炎等功能应用广泛，此外在科研上，各类生物工程等领域。因此，溶菌酶市场范围广阔。

（1）在食品行业中的应用

乳制品的发展一直处于迅速状态，以巴氏杀菌奶的发展最为突出。在奶中加入合适量的溶菌酶,能延长保存时期，对婴幼儿的成长发育也是尤为重要，溶菌酶可以起到有效预防蛀牙滋生的作用。仅就溶菌酶的含量而言,牛奶所含的溶菌酶少，人类的乳汁中占比多，后者约为前者的3000倍，因此将其用于各类的乳制品中，可以改善牛乳，优化奶制品的品质，在欧洲，溶菌酶用于婴儿食品,如乳粉或鲜乳，制成母乳化奶粉，乳化牛乳，弥补了奶粉的缺陷，强化防御因子， y-球蛋白、血清蛋白等，杀死肠道腐败球菌，增加肠道抗感染力，增强婴儿对病菌的抵抗力，加强抗有害细菌感染的能力，促进双歧乳酸杆菌的增殖，利于促进消化乳酪蛋白凝乳，防腐保鲜，延长奶粉保存期。

（2）饲料中的应用

溶菌酶不存在毒性，加入到饲料中，不影响口感，不破坏营养物质；研究证明，适量添加至畜禽的饲料中，不仅可以提高饲料的利用率，改善肠道形态学，维持肠道环境菌群的平衡状态，促使形成肠壁绒毛，有效抑制致病菌群的繁殖，明显的改善肠道的内环境，提高免疫能力，让禽畜健康茁壮的成长。

（3）医药行业的应用

近年来，科学家们也相继报道了溶菌酶对病毒感染的影响，将溶菌酶与抗菌药物合用，治疗细菌和病毒感染，如烟草疫霉菌、尖孢镰刀菌、白色念珠菌和灰霉病菌等。溶菌酶带正电，与带负电荷的病毒蛋白质结合，直接催化水解糖苷键，释放N-乙酰氨基葡萄糖和N-乙酰基氨基酸，增强抗生素的药效，使病毒失活。与病毒DNA， RNA和脱辅基蛋白等物质结合，形成复盐，使病毒失去活性，例如抑制轮状病毒的增殖代谢过程。

（4）在科学研究中的应用

随着当前生物技术的不断改进，溶菌酶成为重要的研究对象进入人们的视线，对其研究也更加精细、深入，制取高质量、高品质的溶菌酶成品在生物工程专业中具有战略性研究意义。溶菌酶除了实际生产中，还广泛的应用于各类的科学研究中，提取细胞中的浸提物，酵母膏是各种发酵业中用量最多，且是一类必不可少的华体会体育最新地址 成分。大多采用酵母细胞，使其自溶制成酵母膏，但若采用溶菌酶制备，不仅可以提高浸膏量，增加成品的收率，还能明显缩短制备周期。此外，还能分解酵母细胞中的核酸物质，从酵母细胞中提取苷味物质。

（5）在日用品中的应用

溶菌酶与抗生素联用，结合酸性物质，使诱发炎症的因子失活，改善组织基质中的粘多糖代谢过程，增强像抗生素等类药物的功效，从根本上来说，是免疫过程中内源性蛋白酶炎多肽的活性作用，促进分泌炎多肽，止血止痛、消肿以及恢复组织。若在牙膏、漱口水、口腔清新剂等用品中，添加适量的溶菌酶，可以消除牙垢，杀死牙齿表面沉积已久的细菌，达到防蛀牙的目的，对于龋齿的治疗也有一定的功效。此外，还可用来制作愈合霜、眼药水、润喉液等。

5. 基因工程载体表达溶菌酶的新进展

基因工程载体表达溶菌酶的新进展溶菌酶的用处广泛，但直接从生物体内提纯效率低，所以其基因的重组和表达也成为研究热点。鸡溶菌酶的外显子及内含子序列已经确定，人的溶菌酶基因也逐渐被解析清楚，为重组表达载体的构建和优化提供契机。溶菌酶的外源表达包括原核表达和真核表达，王赞等人通过 PCR 获得美洲大鲵 i 型溶菌酶的基因，并通过构建原核表达栽体 pET28a- pal，诱导表达了美洲大鲵 i 型溶菌酶 pal 蛋白，并通过 estern- blot 和 ELISA进行了验证，出现了特异性条带和免疫反应。

考虑到原核表达系统缺少了翻译后修饰等过程，重组蛋白表达形式为包涵体，其变性和复性的过程较麻烦，且容易影响蛋白质的功能，所以目前多使用真核表达系统，溶菌酶的真核表达体系局限于酵母表达系统，付世新等人做了牛乳溶菌酶在毕赤酵母表达方面的分析，他实验已经涉及了对溶菌酶的基因进行密码子优化，并且他们进行了牛乳溶菌酶对乳房致病菌的抑菌分析，实验证明重组牛乳溶菌酶对这些致病菌均具有抑制作用。根据表达载体的密码子偏好性，以密码子优化的方法来加强转基因动物的外源基因表达是新的研究热点。考虑到蛋白质分泌的“信号假说”，信号肽的翻译和切除对蛋白的表达也有影响，已有科研人员通过对信号肽和人溶菌酶基因的整体优化，在溶菌酶基因的分泌量方面也有所提升。

总结
溶菌酶是一种结构清楚、化学性质稳定、来源广泛的酶，已成为一种模式蛋白用于研究生理条件的变化对于蛋白质结构功能的影响，并逐渐应用于人类疾病的研究上。基于基因工程的溶菌酶的生产目前已有很多报道，通过将强启动子或者增强子等调控原件与溶菌酶重组，构建新的表达载体，或利用乳腺等生物反应器的方法来扩大溶菌酶的生产有待进一步深入研究。

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