LYZOZÝM: CHARAKTERISTIKA, ŠTRUKTÚRA, FUNKCIE - BIOLÓGIE - 2026

Tieto lyzozýmu sú hydrolytické enzýmy, v prírode široko rozšírená, ktorá je schopná hydrolyzovať glykosidické väzby peptidoglykánu steny baktérií. Vyskytujú sa v rastlinách a zvieratách a fungujú ako obranný mechanizmus proti bakteriálnym infekciám.

Objav týchto enzýmov sa datuje do roku 1922, keď si Alexander Fleming uvedomil, že existuje proteín, ktorý má katalytickú schopnosť lýzovať baktérie v niektorých ľudských tkanivách a sekrétoch.

Grafické znázornenie štruktúry lyzozýmu (Zdroj: pracovníci Jawahara Swaminathana a MSD v Európskom inštitúte bioinformatiky prostredníctvom Wikimedia Commons)

Vďaka svojmu ľahkému získaniu a svojej malej veľkosti bol lyzozým jedným z prvých enzýmov, ktoré sa sekvenovali, a ktorých štruktúra sa určovala pomocou röntgenového žiarenia. V súčasnosti sa používa ako modelový systém v chémii, enzymológii, kryštalografii a molekulárnej biológii proteínov.

Lyzozým je „bakteriolytický“ enzým, ktorý sa špecializuje na hydrolýzu β-1,4 glykozidových väzieb, ktoré sa tvoria medzi kyselinou N-acetylmurámovou a N-acetylglukozamínom prítomným v bunkovej stene peptídoglykánu, ktorá je zvlášť vystavená gram-pozitívne baktérie.

Má rôzne funkcie, tráviace aj imunologické, vo všetkých organizmoch, kde sa exprimuje a používa ako biotechnologický zdroj na rôzne účely.

vlastnosti

Lyzozýmy sú vyjadrené hlavnými skupinami živých organizmov na planéte, sú však zvlášť bohaté na zvieratá a práve z nich boli ďalej čistené a študované.

U ľudí sa lyzozým nachádza vo vysokých koncentráciách v rôznych tekutinách a tkanivách, ako sú pečeň, chrupavka, sliny, hlien a slzy. Je exprimovaný krvotvornými bunkami a nachádza sa tiež v granulocytoch, monocytoch a makrofágoch, ako aj v iných prekurzorových bunkách v kostnej dreni.

Lyzozýmy rastlinného pôvodu hydrolyzujú substráty podobné tým, ktoré používajú iné blízko príbuzné enzýmy známe ako chitinázy, z tohto dôvodu môžu tiež hydrolyzovať väzby v chitíne, hoci s menšou účinnosťou.

Druhy lyzozýmov u zvierat a ich vlastnosti

V živočíšnej ríši boli opísané najmenej tri typy lyzozýmov:

-Lyzozýmy typu C („C“ „ c onvencional“ alebo „ c hicken“ znamenajú kuracie angličtinu)

- Lyzozýmy typu G ("G" pre " g oose", čo znamená hus v angličtine) a

-Lyzozýmy typu I („I“ z „ i stavovcov“)

Tri triedy lyzozýmov sa navzájom líšia, pokiaľ ide o ich aminokyselinové sekvencie, ich biochemické vlastnosti a ich enzymatické vlastnosti.

Lyzozýmy typu C.

Tieto lyzozýmy sa považujú za „modelové“ enzýmy tejto rodiny, pretože slúžili ako model na štúdium štruktúry a funkcie. Sú známe ako typ „C“ anglického „kurča“, pretože boli prvýkrát izolované od bielych kuracích vajec.

Do tejto triedy patria lyzozýmy produkované väčšinou stavovcov, najmä vtákov a cicavcov. Zahŕňa tiež enzýmy prítomné v niektorých článkonožcoch, ako napríklad Lepidoptera, Diptera, niektoré pavúkovce a kôrovce.

Sú to malé enzýmy, pretože majú molekulovú hmotnosť, ktorá nepresahuje 15 kDa. Sú to základné proteíny s vysokými izoelektrickými bodmi.

Lyzozýmy typu G

Prvý lyzozým tohto typu bol identifikovaný u husacích vaječných bielkov a vyskytuje sa v mnohých druhoch vtákov, ako sú kurčatá, labute, pštrosy, kasárne a ďalšie.

V niektorých prípadoch sú lyzozýmy typu G hojnejšie ako lyzozýmy typu C vo vaječných bielkoch určitých vtákov, zatiaľ čo v iných je tomu naopak, lyzozýmy typu C sú hojnejšie.

Tieto lyzozýmy sú tiež prítomné v dvojchlopňových mäkkýšoch a niektorých plášťovcoch. Sú mierne väčšie ako proteíny typu C, ale ich molekulová hmotnosť obvykle nepresahuje 25 kDa.

Lyzozýmy typu I.

Tieto lyzozýmy sa vyskytujú predovšetkým u bezstavovcov. Jeho prítomnosť bola stanovená v annelids, ostnokožcoch, kôrovcoch, hmyze, mäkkýšoch a nematódach a chýba u cicavcov a iných stavovcov.

Majú kyslejšie izoelektrické body ako body proteínov typu C a G.

štruktúra

Tri typy živočíšnych enzýmov opísané v predchádzajúcej časti majú dosť podobné trojrozmerné štruktúry.

Ľudský lyzozým je lyzozým typu C a bol prvým z týchto enzýmov, ktoré sa študovali a štrukturálne charakterizovali. Je to malý proteín so 130 aminokyselinovými zvyškami a je kódovaný génom umiestneným na chromozóme 12, ktorý má 4 exóny a 3 intróny.

Jeho štruktúra je rozdelená do dvoch domén: jedna je známa ako a doména a druhá ako p doména . Doména a sa skladá zo štyroch alfa helixov a doména p pozostáva z antiparalelnej p-fólie a veľkej slučky.

Katalytické miesto enzýmu sa nachádza v rozštepe, ktorý sa vytvára medzi oboma doménami a pre väzbu so substrátom má zvyšky kyseliny glutámovej a kyseliny asparágovej. Okrem toho má najmenej šesť "subsitov" známych ako A, B, C, D, E a F, ktoré sú schopné viazať sa na šesť po sebe nasledujúcich zvyškov cukru.

Vlastnosti

Lyzozým má nielen fyziologické funkcie pri ochrane a boji proti bakteriálnym infekciám v organizmoch, ktoré ho exprimujú, ale, ako bolo uvedené, je veľmi užitočný ako modelový enzým z chemického, enzymatického a štrukturálneho hľadiska.

V dnešnom priemysle je uznávaný ako silný baktericíd a používa sa na konzerváciu potravín a liekov.

Vďaka reakcii, ktorú tieto enzýmy katalyzujú, môžu pôsobiť na rôzne bakteriálne populácie a meniť stabilitu svojich stien, čo sa následne premieňa na bunkovú lýzu.

V spojení s inými podobnými enzýmami môžu lyzozýmy pôsobiť na grampozitívne aj gramnegatívne baktérie, takže sa môžu považovať za súčasti antibakteriálneho „imunitného“ systému rôznych tried organizmov.

V bielych krvinkách prítomných v krvi cicavcov majú tieto enzýmy dôležité funkcie pri degradácii napadajúcich mikroorganizmov, čo ich robí nevyhnutnými pre imunitný systém ľudí a iných cicavcov.

Lyzozýmy v rastlinách plnia v podstate rovnaké funkcie ako zvieratá, ktoré ich exprimujú, pretože sú prvou obrannou líniou proti bakteriálnym patogénom.

Referencie

1. Callewaert, L. a Michels, W. (2010). Lyzozýmy v živočíšnej ríši. J. Biosci. 35 (1), 127 - 160.
2. Merlini, G., a Bellotti, V. (2005). Lyzozým: Paradigmatická molekula na skúmanie proteínovej štruktúry, funkcie a chybného skladania. Clinica Chimica Acta, 357, 168 - 172.
3. Mir, A. (1977). Lyzozým: stručný prehľad. Doktorský lekársky denník, 53, 257 - 259.
4. Sahoo, NR, Kumar, P., Bhusan, B., Bhattacharya, TK, Dayal, S., & Sahoo, M. (2012). Lyzozým v hospodárskych zvieratách: Sprievodca výberom chorôb. Journal of Animal Science Advances, 2 (4), 347 - 360.
5. Wohlkönig, A., Huet, J., Looze, Y., a Wintjens, R. (2010). Štrukturálne vzťahy v nadrodine lyzozýmov: významný dôkaz o motívoch podpisu glykozidovej hydrolázy. PLoS One, 5 (11), 1-10.