ไลโซไซม์: ลักษณะโครงสร้างหน้าที่ - ชีววิทยา

lysozymesเอนไซม์ย่อยสลายกระจายอยู่ทั่วไปในธรรมชาติที่มีความสามารถของพันธบัตร glycosidic hydrolyzing ของผนัง peptidoglycan ของเชื้อแบคทีเรีย มีอยู่ในพืชและสัตว์และทำหน้าที่เป็นกลไกป้องกันการติดเชื้อแบคทีเรีย

การค้นพบเอนไซม์เหล่านี้มีขึ้นในปีพ. ศ. 2465 เมื่อ Alexander Fleming ตระหนักว่ามีโปรตีนชนิดหนึ่งที่มีความสามารถในการเร่งปฏิกิริยาในการดูดซับแบคทีเรียในเนื้อเยื่อและสารคัดหลั่งของมนุษย์

การแสดงกราฟิกของโครงสร้างไลโซไซม์ (ที่มา: Jawahar Swaminathan และเจ้าหน้าที่ MSD ที่ European Bioinformatics Institute ผ่าน Wikimedia Commons)

เนื่องจากการได้รับที่ง่ายและมีขนาดเล็กไลโซโซมจึงเป็นหนึ่งในเอนไซม์ชนิดแรกที่ได้รับการจัดลำดับและมีการกำหนดโครงสร้างผ่านรังสีเอกซ์ปัจจุบันใช้เป็นระบบแบบจำลองในเคมีโปรตีนเอนไซม์การตกผลึกและอณูชีววิทยา

Lysozyme เป็นเอนไซม์ "bacteriolytic" ที่เชี่ยวชาญในการไฮโดรไลซิสของพันธะไกลโคซิดิกβ-1,4 ซึ่งก่อตัวระหว่างกรด N-acetylmuramic และ N-acetylglucosamine ที่อยู่ในผนังเซลล์เปปทิโดไกลแคนซึ่งสัมผัสโดยเฉพาะใน แบคทีเรียแกรมบวก

มีหน้าที่หลากหลายทั้งทางเดินอาหารและภูมิคุ้มกันในสิ่งมีชีวิตทุกชนิดที่มีการแสดงออกและใช้เป็นทรัพยากรทางเทคโนโลยีชีวภาพเพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ

ลักษณะเฉพาะ

ไลโซไซม์แสดงออกโดยกลุ่มสิ่งมีชีวิตหลักบนโลก แต่มีอยู่มากมายในสัตว์และจากสิ่งเหล่านี้พวกเขาได้รับการทำให้บริสุทธิ์และศึกษาเพิ่มเติม

ในมนุษย์ไลโซโซมพบได้ในของเหลวและเนื้อเยื่อที่มีความเข้มข้นสูงเช่นตับกระดูกอ่อนน้ำลายน้ำมูกและน้ำตา มันแสดงออกโดยเซลล์เม็ดเลือดและยังพบในแกรนูโลไซต์โมโนไซต์และมาโครฟาจรวมถึงเซลล์ตั้งต้นอื่น ๆ ในไขกระดูก

ไลโซไซม์ของสารตั้งต้นไฮโดรไลซ์ที่มาจากพืชคล้ายกับเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดอื่น ๆ ที่เรียกว่าไคติเนสด้วยเหตุนี้จึงสามารถไฮโดรไลซ์พันธะในไคตินได้แม้ว่าจะมีประสิทธิภาพน้อยกว่าก็ตาม

ประเภทของไลโซไซม์ในสัตว์และลักษณะของมัน

มีการอธิบายไลโซไซม์อย่างน้อยสามประเภทในอาณาจักรสัตว์:

- ไลโซไซม์ชนิด C ("C" " c onvencional" หรือ " c hicken" แปลว่าไก่ในภาษาอังกฤษ)

-Lysozymes type G ("G" สำหรับ " g oose" ซึ่งแปลว่าห่านในภาษาอังกฤษ) และ

-Lysozymes ประเภท I ("I" จาก " i nvertebrates")

ไลโซไซม์ทั้งสามคลาสแตกต่างกันไปตามลำดับกรดอะมิโนลักษณะทางชีวเคมีและคุณสมบัติของเอนไซม์

ไลโซไซม์ประเภท C

ไลโซไซม์เหล่านี้ถือเป็นเอนไซม์ "แบบจำลอง" ของตระกูลนี้เนื่องจากเป็นแบบจำลองสำหรับการศึกษาโครงสร้างและหน้าที่ พวกมันรู้จักกันในชื่อประเภท“ C” ของ“ ไก่” ในภาษาอังกฤษเนื่องจากพวกมันถูกแยกออกจากไข่ไก่สีขาวเป็นครั้งแรก

ในชั้นนี้เป็นไลโซไซม์ที่ผลิตโดยสัตว์มีกระดูกสันหลังส่วนใหญ่โดยเฉพาะนกและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม นอกจากนี้ยังรวมถึงเอนไซม์ที่มีอยู่ในสัตว์ขาปล้องบางชนิดเช่น Lepidoptera, Diptera, arachnids และ crustaceans

เป็นเอนไซม์ขนาดเล็กเนื่องจากมีน้ำหนักโมเลกุลไม่เกิน 15 kDa เป็นโปรตีนพื้นฐานที่มีจุดไอโซอิเล็กทริกสูง

ไลโซไซม์ชนิด G

ไลโซไซม์ชนิดนี้ชนิดแรกถูกระบุในไข่ห่านและมีอยู่ในนกหลายชนิดเช่นไก่หงส์นกกระจอกเทศขี้เหล็กและอื่น ๆ

ในบางกรณีไลโซไซม์ชนิด G มีอยู่มากกว่าไลโซไซม์ชนิด C ในไข่ขาวของนกบางชนิดในขณะที่บางชนิดกลับเป็นจริงไลโซไซม์ชนิด C มีมากขึ้น

ไลโซไซม์เหล่านี้ยังมีอยู่ในหอยสองฝาและในเสื้อคลุมบางชนิด มีขนาดใหญ่กว่าโปรตีนชนิด C เล็กน้อย แต่โดยปกติน้ำหนักโมเลกุลจะไม่เกิน 25 kDa

พิมพ์ไลโซไซม์ I

ไลโซไซม์เหล่านี้มีอยู่ในสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังเป็นหลัก การปรากฏตัวของมันได้รับการพิจารณาใน annelids, echinoderms, crustaceans, แมลง, หอยและไส้เดือนฝอยและไม่มีในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและสัตว์มีกระดูกสันหลังอื่น ๆ

พวกมันมีจุดไอโซอิเล็กทริกที่เป็นกรดมากกว่าโปรตีนประเภท C และชนิด G

โครงสร้าง

เอนไซม์จากสัตว์ทั้งสามชนิดที่อธิบายไว้ในส่วนก่อนหน้านี้มีโครงสร้างสามมิติที่ค่อนข้างคล้ายคลึงกัน

ไลโซโซมของมนุษย์เป็นไลโซไซม์ชนิด C และเป็นเอนไซม์ชนิดแรกที่ได้รับการศึกษาและมีลักษณะโครงสร้าง เป็นโปรตีนขนาดเล็กที่มีกรดอะมิโน 130 ตกค้างและถูกเข้ารหัสโดยยีนที่อยู่บนโครโมโซม 12 ซึ่งมี 4 เอ็กซอนและ 3 อินตรอน

โครงสร้างของมันจะแบ่งออกเป็นสองโดเมน: หนึ่งที่รู้จักกันเป็นโดเมนαและอื่น ๆ ที่เป็นโดเมนβโดเมนαประกอบด้วยสี่อัลฟาเฮลิกส์และโดเมนβประกอบด้วยแผ่นต่อต้านคู่ขนานและลูปขนาดใหญ่

สถานที่เร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์ตั้งอยู่ในรอยแยกที่เกิดขึ้นระหว่างโดเมนทั้งสองและสำหรับการจับกับสารตั้งต้นจะมีกรดกลูตามิกและกรดแอสปาร์ติกหลงเหลืออยู่ นอกจากนี้ยังมี "ไซต์ย่อย" อย่างน้อยหกไซต์ที่เรียกว่า A, B, C, D, E และ F ซึ่งสามารถจับกับน้ำตาลตกค้างติดต่อกันได้หกรายการ

คุณสมบัติ

ไลโซไซม์ไม่เพียง แต่มีหน้าที่ทางสรีรวิทยาในการป้องกันและต่อสู้กับการติดเชื้อแบคทีเรียในสิ่งมีชีวิตที่แสดงออกเท่านั้น แต่ดังที่ได้กล่าวไปแล้วมันมีประโยชน์อย่างมากในฐานะเอนไซม์แบบจำลองจากมุมมองทางเคมีเอนไซม์และโครงสร้าง

ในอุตสาหกรรมปัจจุบันได้รับการยอมรับว่าเป็นสารฆ่าเชื้อแบคทีเรียที่มีประสิทธิภาพและใช้ในการถนอมอาหารและยา

ด้วยปฏิกิริยาที่เอนไซม์เหล่านี้เร่งปฏิกิริยาพวกมันสามารถกระทำกับประชากรแบคทีเรียที่แตกต่างกันและเปลี่ยนความเสถียรของผนังซึ่งจะแปลเป็นการสลายเซลล์

เมื่อใช้ร่วมกับเอนไซม์อื่น ๆ ที่คล้ายคลึงกันไลโซไซม์สามารถออกฤทธิ์กับแบคทีเรียทั้งแกรมบวกและแกรมลบดังนั้นจึงถือได้ว่าเป็นส่วนหนึ่งของระบบภูมิคุ้มกัน "ต้านเชื้อแบคทีเรีย" ของสิ่งมีชีวิตประเภทต่างๆ

ในเซลล์เม็ดเลือดขาวที่มีอยู่ในเลือดของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมเอนไซม์เหล่านี้มีหน้าที่สำคัญในการย่อยสลายจุลินทรีย์ที่บุกรุกทำให้จำเป็นต่อระบบภูมิคุ้มกันของมนุษย์และสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอื่น ๆ

ไลโซไซม์ในพืชทำหน้าที่โดยพื้นฐานเช่นเดียวกับในสัตว์ที่แสดงออกเนื่องจากเป็นด่านแรกในการป้องกันเชื้อโรคจากแบคทีเรีย

อ้างอิง

Callewaert, L. , & Michels, W. (2010). ไลโซไซม์ในอาณาจักรสัตว์ J. Biosci , 35 (1), 127-160.
Merlini, G. , & Bellotti, V. (2005). ไลโซไซม์: โมเลกุลกระบวนทัศน์สำหรับการตรวจสอบโครงสร้างโปรตีนการทำงานและการหลุดลอก Clinica Chimica Acta, 357, 168–172
เมียร์, A. (1977). Lysozyme: บทวิจารณ์สั้น ๆ Postgraduate Medical Journal, 53, 257–259
Sahoo, NR, Kumar, P. , Bhusan, B. , Bhattacharya, TK, Dayal, S. , & Sahoo, M. (2012). ไลโซไซม์ในปศุสัตว์: คู่มือการเลือกโรค. วารสารความก้าวหน้าทางสัตวศาสตร์, 2 (4), 347–360.
Wohlkönig, A. , Huet, J. , Looze, Y. , & Wintjens, R. (2010). ความสัมพันธ์เชิงโครงสร้างใน Lysozyme Superfamily: หลักฐานที่สำคัญสำหรับรูปแบบลายเซ็น Glycoside Hydrolase PLoS One, 5 (11), 1–10

ไลโซไซม์: ลักษณะโครงสร้างหน้าที่ - ชีววิทยา - 2026