溶菌酶的结构与功能

溶菌酶（Lysozyme），又称胞壁质酶，是由亚历山大·弗莱明发现并命名的一种多糖水解酶。其能够催化细菌细胞壁肽聚糖中N-乙酰胞壁酸（NAM）和N-乙酰-D-葡萄糖胺（NAG）之间的β-1，4-糖苷键水解，导致细菌死亡，具有较好的抗菌能力。

溶菌酶的结构与功能

根据溶菌酶的结构和起源可将其分为六大类，即C型溶菌酶、G型溶菌酶、I型溶菌酶、植物源溶菌酶、微生物源溶菌酶和噬菌体T4溶菌酶。下面以人源溶菌酶为例简述其空间结构。人源溶菌酶（Human lysozyme，HLZ）属于C型溶菌酶，是由130个氨基酸（富含碱性氨基酸）组成的分子量约为14.7kD的单体蛋白（空间结构如下图1所示），含3个α螺旋（H1、H2和H3）与3个β折叠（S1、S2和S3）。螺旋与折叠进一步卷曲形成具有特定构象的紧凑结构，其结构中所含有的4对二硫键（-S-S-）在稳定其空间结构和蛋白复性中具有重要作用。

图1 人源溶酶体的空间结构

溶菌酶在自然界分布极为广泛，已经发现高等动植物组织及分泌物、原生动物、昆虫和微生物中都有溶菌酶存在。人源溶菌酶广泛分布于人体器官、细胞和体液中。已报道的含有人源溶菌酶的器官有肺、肾、胎盘等；细胞有巨噬细胞、白细胞等；眼泪、唾液、尿液、血清和乳汁等也内含溶菌酶。

溶菌酶能有效地水解细菌细胞壁的肽聚糖（催化NAM与NAG之间的β-1，4-糖苷键水解，图2），使细胞壁变得松弛，导致细菌溶解死亡，达到抗菌消炎修复组织的目的。溶菌酶还具有抗病毒作用，当与带负电荷的病毒蛋白相互结合时，溶菌酶能够与DNA、RNA、脱辅基蛋白形成复盐，这种复盐可使病毒失去活力。在临床上可以和抗生素联合使用，以增强抗生素的杀菌和抑菌作用。

图2 溶菌酶催化水解NAG与NAM之间的糖苷键

溶菌酶的应用

溶菌酶是一种广泛存在的蛋白质，无毒、无害，能专一性地作用于目的微生物的细胞壁，对革兰氏阳性菌、好气性孢子形成菌、枯草杆菌、地衣芽孢杆菌等都有抗菌作用，且具有较高的安全性，目前已被广泛应用于食品加工（食品防腐剂、保鲜剂、婴幼儿奶粉配方）、畜牧业、化妆品及医药等领域。在畜牧业中，由于近年来在动物饲养过程中因抗生素的滥用导致的食品安全问题越来越突出，溶菌酶逐渐受到人们的重视，并被应用于动物生产，如可用作幼龄动物的肠道保健、在饲料中替代抗生素、用作饲料防腐剂和杀菌剂等等。