漆酶的催化机理与生化特性

漆酶( EC 1 . 10 . 3 . 2)由于首次从日本漆树( Rhus venicifera)的汁液中分离而得名，漆酶属于铜蓝氧化酶蛋白家族的一员，该蛋白家族还包括人体血浆铜蓝蛋白( EC 1 . 10 . 3 .1)和植物抗坏血酸氧化酶，其中漆酶的结构最简单。三者的催化机理雷同，都是在从底物吸收电子的同时将作为第二底物的氧分子还原成水。漆酶的活性位点，除了结合铜离子外，还可以结合底物、水合电子和分子氧。漆酶具有底物广泛 ，催化活性高等特性 ，因而在有机合成、生物传感器及工业上有广泛的应用 。

结构

漆酶的分子结构呈球状，是由3个cupredoxin-like结构域结合形成，这种结构形式是铜蓝蛋白家族所共有的。漆酶多为一条多肽链组成的单体酶，相对分子质量主要分布在5×104-1×105之间，由500-550个氨基酸组成。这些氨基酸都是糖蛋白，含糖质量分数在10%-80%，碳水化合物的质量分数在15%-45%。含糖质量分数高的漆酶既不能提高漆酶的热稳定性，也不能阻止自身失活。

生化特性

漆酶能催化许多化合物的氧化反应，底物比较广泛，包括许多与对二酚结构类似的化合物，如氨基苯酚，邻、对苯二酚，多酚，多胺，木质素和芳基二胺等。一些漆酶能高效地氧化抗坏血酸，另外一些真菌漆酶还能催化木质素和甲氧基酚酸的脱甲基反应。必须注意的是过氧化物酶和其他一些多酚氧化酶也可以催化类似的反应，但这些酶不会利用分子氧作为第二底物，因此测定催化反应中氧吸收速率可以作为漆酶活性的可靠证据。漆酶的抑制剂大多是铜离子螯合剂，有卤化 物、半胱氨酸、EDTA和SDS等，离子强度的不同也会影响酶的活力。

催化机理

漆酶晶体 X-射线衍射显示:Cu2 和 Cu3 被定位于 0 .4 nm 的空间内形成三核结构(T2/ T3)。推测的漆酶催化机理是T1 活性位点的铜离子从还原态的底物吸收电子 ,底物被氧化形成自由基, 进而导致各式各样的非酶促次级反应如羟化 、歧化和聚合等 。同时 T1 活 性位点的铜离子吸收的电子传递到三核中心的铜离子, 分子氧在那里被还原成水 。还原氧分子到水是经过了两步双电子反应 , 步形成超氧化物过渡体 , 第二步再生成水 (Zoppellaro et al , 2001 ;Torres et al , 2002)。

应用

漆酶能催化氧化超过200种不同类型的物质，广泛应用于食品、纺织、造纸等行业。漆酶有氧化酚类物质的特性，可将其转化为多酚氧化物，多酚氧化物自身能够发生聚合形成大颗粒，被过滤膜去除。所以在饮料生产中漆酶被用来进行饮料的澄清。漆酶能够催化葡萄果汁和酒中的酚类化合物，且不影响酒的颜色和味道。啤酒生产的最后工序添加漆酶，除去多余的活性氧及多酚氧化物，从而延长啤酒的货架寿命。

漆酶可以降解蒽醌染料、偶氮染料和三苯甲烷类染料，而且脱色率高、活性持久、利用率高。漆酶可以氧化木质素中的酚羟基使其变成苯氧基自由基，这两种基团之间的转换会导致木质素的聚合好解聚，从而加速造纸过程中的生物漂白过程。