浅谈溶菌酶的研究进展

期
引言
英国细菌学家弗莱明最早在人体的唾
液、眼泪等分泌物中发现了溶菌酶，因为它
能溶解细菌，故称为溶菌酶，它的作用机制
是破坏细菌细胞壁肽聚糖层的N-乙酰胞
壁酸和N-乙酰氨基葡糖之间的β-1，4
糖苷键，使细胞壁破裂，使细菌溶解。

溶菌
酶作为安全的抑菌剂已被应用于食品加
工、疾病治疗等方面，需求量大，所以利用
生物技术大量生产迫在眉睫。

此外，关于
“淀粉样纤维”形成基于溶菌酶的研究较为
热门，因此本文将从这两方面进行叙述。

1溶菌酶的结构及其与病理学相关
的研究
溶菌酶是蛋白质，具有高级结构，依靠
疏水作用、氢键等次级键折叠形成一定的
构象，发挥特殊功能。

目前，人类最了解的
溶菌酶是鸡蛋清溶菌酶(HEWL)，它包含一
条肽链，129个氨基酸。

4对半胱氨酸残基
间形成4个二硫键，具有大量的α螺旋结
构。

HEWL在体外一定条件的诱导下可以
形成“淀粉样纤维”，研究人员发现PH值较
低时，蛋白质逐渐去折叠，随着去折叠蛋白
质浓度的增大，蛋白质之间的疏水作用加
大，逐渐出现“淀粉样纤维”，具有成核效
应。

另外在蛋白质变性剂的存在下，溶菌酶
的二级结构发生变化，可能出现“淀粉样纤
维”，但是不同浓度的变性剂对“淀粉样纤
维”的作用也不同，研究还有待深入。

陕西
理工大学白瑜博士利用溶菌酶与朊蛋白结
构上的相似性来研究淀粉样纤维的形成机
制，为神经退行性疾病的研究带来福音[1]。

溶菌酶是一种小分子碱性蛋白，材料
易取，一直被作为一种模型体系，用于研究
蛋白质的空间构象、酶动力学及其与分子
进化、分子免疫间的关系。

为优化食品加工
过程、提高食品质量提供理论指导，并为神
经系统等疾病建立了相关蛋白质模型。

目前有研究人员利用溶菌酶为模型
研究盐浓度对蛋白质聚集的影响，对人类
疾病的研究具有重要意义。

2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West-
ern-blot和ELISA进行了验证，出现了特异
性条带和免疫反应[2]。

李云龙等通过人工合
成奶牛LYZ基因的CDS序列，由于序列较
短，合成片段容易，且保真度较高，所以避
免了RT-PCR中可能会出现的问题，构建
重组表达载体pET32T，PCR克隆筛选出了
阳性菌株，并利用酶切验证成功地构建了
表达载体，SDS-PAGE实验分析重组蛋白
证明已成功实现了溶菌酶大肠杆菌的原核
表达。

重组蛋白的表达形式以包涵体的形
式存在，避免了对大肠杆菌的毒性[3]。

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[4]。

宋增健等人利用
NCY-2型毕赤酵母发酵生产溶菌酶，以价
格低廉、营养丰富且稳定性好的麦芽汁为
发酵液，通过探究发酵温度，外加氮源以及
甲醇的添加方式等优化了毕赤酵母的发酵
条件，以期为溶菌酶的工业化生产做出贡
献[5]。

黄鹏等人在前人的基础上又做了改
进，他们通过组成型启动子甘油醛三磷酸
脱氢酶（GAP）来代替诱导型醇氧化酶启动
子，获得了高纯度和高活性的rh LysG2，避
免了使用甲醇，因此可以避免碳源间的相
互转化，提高了产量和效率，其中rhLysG2
的酶学性质与普通的C型溶菌酶不同，弥
补了在高渗条件下不能发挥作用的缺陷，
其开发为新型抗耐药菌药物奠定了基础[5]。

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。

3结果与展望
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。

参考文献：
[1]本刊编辑部.蛋清溶菌酶作为朊蛋
白错误折叠和淀粉样纤维形成机制的蛋
白模型研究[J].陕
[2]王赟等.美洲大蠊i型溶菌酶的原
核表达及多克隆抗体制备[J].生物技术通
报,2016,32(01):138~143.
[3]李云龙等.奶牛溶菌酶基因的构建、
表达及活性研究[J].家畜生态学报,2018,39.
[4]付世新等.牛乳溶菌酶在毕赤酵母
中的分泌表达及活性分析[J].中国预防兽
医学报,2010,32(06):428~431+454.
[5]宋增健等.基因重组毕赤酵母产蛋
清溶菌酶发酵工艺及表达条件的优化[J].中
国酿造,2018,37(10):20~24.
[6]黄鹏等.利用GAP启动子在毕赤
酵母中组成型表达人鹅型溶菌酶2[J].中
国生物工程杂志,2018,38(10):55~63.
浅谈溶菌酶的研究进展
河南师范大学生命科学学院王佳雯
摘要：溶菌酶作为一种天然的抗菌剂，广泛存在于人及哺乳动物等的多种组织器官中，良好的杀菌作用使其成为医疗、食品保鲜界的宠儿，应用广泛，为了高效表达溶菌酶，有关利用基因工程技术构建其基因表达载体的研究较多；鸡卵清溶菌酶的结构研究较为清晰，所以目前将其作为一种模式蛋白研究蛋白质的变性、聚集等特性上的报道较多，具有病理学上的意义。

关键词：溶菌酶；淀粉样纤维；原核表达；真核表达
HEBEINONGJI
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2019年第8。