漆酶的研究进展

Ｋ ｅ ｒ ｓ： ｃ ａｓ ｙ ｗｏ ｄ Ｌａ ｃ ｅ；ｗ ｈｉｅ ｒ ｕｎ ；ｌｇｎ ｎ；ｍ ｕ１ｉ ｃ ｐｅ ｉ ｓ ｎｚ ｍ ｅ ｔ ｏｔｆ ｇｉ ｉ ｉ ｔ— ｏｐ ｒｏｘｄａ ｅｅ ｙ
漆酶 （ Ｃ ． ０ ３ ２苯二 酚 ： 气 氧 化还 原 酶 ） Ｅ Ｉ１．． 氧 属 于 多 铜 氧 化 酶 家 族 中 的一 大 类 ， 用 分 子 氧 通 利
２ Ｑｉｇ ａ ｎｔ ｕ ｅｏ ｉｅ ｅｇ ｎ ｏ ｒｃｓ ｅｈ ｏｏ ｙ，Ｃｈｎ ｓ ａ ｅ ｆＳ ｉｎ ｅ，Ｏｉｇ ａ ６ １ １ ｈ ｎ ｏ ｇ ． ｎ ｄｏ Ｉｓｉ ｔ ｆＢｏ ｎ ｒｙａ ｄＢｉｐｏ ｅｓＴ ｃ ｎ ｌｇ ｔ ｉｅｅＡｃｄｍｙｏ ｃ ｃｓ ｅ ｎ ｄｏ ２ ６ ０ ，Ｓ ａ ｄ ｎ ，Ｃｈｎ ） ｉａ
山东 林 业 科技
２１ ０２年 第 ３ 期
总 ２ ０期 ０
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２１ Ｎｏ ３ ０２ ．
．
文 章 编 号 ： ０ ２ ２ ２ （ ０ ２ ０ — ０ ０ — １ １０ — ７ ４ ２ １ ） ３ １６ １
细 菌漆 酶 的 发 现 使 漆 酶 家 族 在 不 断 扩 大 ， 大 量 的具有 漆 酶 类 似 活 性 的蛋 白被 人 们 研 究 报 道 。 人 们 习惯 上 把 能 够 氧 化 多 聚 酚 类 、 甲氧 基 酚 类 以 及 苯 胺类 等 化合 物 而 不 能 氧 化 酪 氨 酸 的蛋 白定 义
年 以前 的 中 国 ， 时 的 艺 术 家 们 能 够 利 用 漆 树 受 当 损 伤 部位 的 分泌 物 （ 用 漆 酶 的 聚 合 作 用 ） 制 造 利 来
他们 的艺 术 品＿ 。漆 酶 最 早 被 人 们 所 认 识 是 由 日 ２ ］
本 人 Ｙｏｈｄ （ ８ ３ 于 植 物 漆 树 （ ｈ ｓｖｒ ｉ ｆ ｓｉ １８ ） ａ Ｒ ｕ ｅｎｃ － ｉ
漆酶 的分 子量 较 大且具 有较低 的氧化还 原 电势 。漆
何 结构 有所 不 同 ， 是一个 扭 曲的 四面体 ， 过半 胱 它 通
氨酸 形 成 一 个 Ｓ— Ｃ ｕ健 ， 外 还 有 两 个 组 氨 酸 此 （ ｓ 的 Ｎ 原子 以及 甲硫 氨酸 （ ｔ 的 Ｓ原 子 成健 Ｈｉ ） Ｍｅ） （ １ ） 图 —１ 。底物 和天 冬氨酸 （ ｐ 残 基活 性位 点 的 Ａｓ ）
收 稿 日期 ： ０ ２— ０ — ２ ２１ ４ ２
＊基 金 项 目： 家 自然科 学基 金 项 目（ ０ ７ ９ ５ 国 ３ ８ １８ ）
作 者 简介 ： 明 乐 （９ ８ ） 男 ， 士 研 究 生 ， 事 微 生物 研 究 。 曹 １８一 ， 硕 从 ＊ ＊通 讯 作 者 ： 黄峰 ， ， 授 ， 事 木 质 素研 究 。 Ｅ 男 教 从 ～ｍａ ：ｇｎ ３ ２ ０ ＠ ｙｈ ｏ ｃ 。 ｉ ｌ ｉｎ ０ ３ ４ ａ ｏ ．ｎ ｌｉ
氧 化 还 原 电势 较 高的 非 酚 型 芳 香 族 化 合 物 。 漆 酶 在 纸 浆 造 纸 、 染 废 水 处 理 、 品 工 程 、 机 合 成 以及 生 物 能 源 当 中有 着 重 印 食 有
要 的应 用前 景 。
关 键 词 ：漆 酶 ； 白腐 茵 ； 木质 素 ； 多铜 氧 化 酶 中 图分 类 号 ： ８ ４ Ｑ １ 文献标识码 ： Ａ
的 漆酶 有单 体 、 聚体 以及 四 聚体 不 等 ， 且 在 序 二 并
列 同 源性 上 也相 差 较大 。
过 自由基 一催 化 反 应 机 制 来 氧 化 各 种 芳 香 族 和 非 芳香 族 化 合 物 口 ， 一 种 糖 蛋 白 。漆 酶 是 最 早 被 ］是
人们 研 究 应 用 的蛋 白之一 ， 最早 的 应用 是 在 ６ ０ ０ ，０
为漆 酶 。漆 酶 通 常具 有 四个 铜 离 子 组 成 了两 个 活 性 中心 ： 离 子位 点 ， 位点 与漆 酶 的底 物 的氧 Ｔ 铜 该 化 能力 有关 ， 。以及 两 个 ］ 铜 原 子 组成 三 铜 离子 Ｔ ｒ ３ 还 原 中心 ， 位点 能 够 接 收从 Ｔ 该 位 点 得 到 的 电子
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山东 林 业 科 技
曹 明 乐等 ： 酶 的 研 究 进 展 漆
２１ ０ ２年 第 ３期
理 、 染污 水处 理 、 品饮 料行 业 、 机 合 成 以及 生 印 食 有
物能 源等 领域 中 。
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０ ９
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１ 漆 酶 的结 构 和 光 谱 学 特 征
中漆 酶 的糖 基 化 程 度 可 能 相 差 很 大 ］ 目前 发 现 。
本 质 区别 之一 。 漆酶 能够利 用氧 气为 电子受 体氧 化一些 芳香 族 化合 物 的特性 以及具 有很强 的底 物专 一性 和底 物广 泛性 ， 使得 漆 酶被广 泛应用 于纸 浆造纸 、 纸污 水处 造
化酶 （ 酪氨 酸 氧化 酶 的还 原 中 心 为 两 个 铜 离 子 ） 的
子 、 离 子 、 离 子 等 。漆 酶 是 一 种 糖 蛋 白 ， 体 锰 锌 单 的分 子 量从 ４ ｋ ０ Ｄ到 １ ０ Ｄ 大小 不 等 ， １ｋ 含糖 量 大 概 占分 子 量 的 １ ～ ４ 不 等 ， 且 在 同 一 种 物 种 Ｏ ５ 而
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ｅａ 中 ， 因此 而 定 名 。Ｂ ｒ ａ ｄ １ ８ ） 次 鉴 定 ｒ） 并 ｅｔ ｎ （ ９ ５ 首 ｒ
漆 酶 为 一 种 金 属 蛋 白 ， 个 单 体 中含 有 四个 铜 离 每
子 ， 少 数 漆 酶 也 含 有 其 它 的 金 属 离 子 如 ： 离 极 铁
将 氧气 还原 成 为 水 。三铜 簇 也 是 漆 酶 与 酪 氨 酸 氧
摘 要 ： 酶 是 一 种金 属 糖 蛋 白 ， 于 多铜 氧化 酶 家 族 ， 漆 属 它分 布 于 动 物 、 物 、 菌 、 菌 当 中。漆 酶 能 够 通 过 自由 基 ～ 催 化 植 真 细
反 应 机 制 利 用氧 气作 为 电子 受 体 直 接 氧 化 芳 香 族 化 合 物 底 物 或 者 介 体 ， 后 在 介 体 的 介 导 作 用 下 氧 化 大 分 子 的木 质 素 或 者 然
典型 的漆 酶 有 三 个 结 构 域 ， 中 Ｔ 其 １铜 离 子 位
于结 构域 ３ 三铜 离 子 中心位 于结构 域 １和结 构域 ３ 、 之 间 ， 外还 有结 构域 ２ ， 要 起联 结 作 用 以及 与 此 主
，
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二 ： ＼
№ Ｉ ２ ． ０来自底 物 的结合 作用 。但 也有 报道发 现 仅存在 两个 结构 域 （ 构域 １和 结 构 域 ３ 的漆 酶 蛋 白 ， 且 该 蛋 白 结 ） 并 质展 现 出较 高的 ｐ 稳 定性 和漆 酶 的其 它 氧化 还原 Ｈ
特 性 。人 们 习惯 上 称 蓝 铜 为 Ｔ１铜 离 子 ， 个 铜 ］ 这 离 子是 人们通 过 光 谱学 的手 段 最 早 发现 的铜 离 子 。 Ｔ１位 点的几 何结 构 与 普通 的 金属 蛋 白铜 位 点 的几
ｌ ２ 三 铜 中 心 一
图 １ 漆酶 （ ｏ ｒｎ ｓ ｉ ｅｅ ｓ Ｃ ｐ ｉｕ ｎ ｒ ｕ ） ｃ 中 的铜 离子 位 点 的 结构
漆酶 的研 究进 展
曹 明 乐 张 海 波。 黄 峰 ， ， ， 成 漠
（． １ 山东 大 学 微 生 物 技 术 国家 重 点 实 验 室 ， 山东 济 南 ２ ０ ０ ；． 国科 学 院青 岛 生 物 能 源 与 过 程 研 究 所 ， ５ １０ ２ 中 山东 青 岛 ２ ６ ０ ） ６ １１
Ａｂ ｔａ ｔ Ｌａ ｃ ｓ ｓ ａ ｅ ｍ ｅ ａ — ｓ ｇａ ｒ ｔ ｉ ｈｉｈ ｂｅｏ Ｏ ｍ ｕ ｔ— ｃ ｐｐｅ ｉ ａ ｅ ｅ ｙｍ ｅ ｆ ｍ ｉｙ． ａ ｃ ｓ ｓ ａ ｅ ｗ ｉ ｌ ｓ ｒ ｃ ： ｃ ａ ｅ ｒ ｎｔ ｌ ｕ ｒ ｐ ｏ ｅｎｓ ｗ ｃ ｌ ｎｇ ｔ ｌｉ ｏ ｒｏｘ ｄ ｓ ｎｚ ａ ｌ １ ｃ ａ ｅ ｒ ｄｅｙ
相 互 作 用 保 证 了 位 点 结 合 准 确 性 和 高 效 率 的 氧
化 。低温磁 圆二色性 （ Ｔ— ＭＣ 的研 究 首 先表 ］ Ｌ Ｄ） 明 了漆 酶 中存在 着 一 个 三 铜 簇 ， 个 预测 后 来 被 Ｘ 这 光衍射 所证 明。这个 三铜 中心 的两 个 Ｔ ３铜 原 子 都 与三个 组 氨 酸 （ ｓ 成 健 ， 通 过 一 个 羟 基 相 连形 Ｈｉ） 并 成一个 三 角 形 簇 ， 有 的铜 原 子 间 的 距 离 都 小 于 所
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ Ｐｒ ｇｒ ｓ ｆ Ｌａ ｃ ｓ ｓ ａ ｃ ｏ ｅ ｓｏ ｃ ａ ｅ
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２ 漆 酶 的氧 化 还 原 机 制
漆 酶 的底 物 多 为一 些 小 分 子 量 的芳 香 族 化 合 物 、 酚 羟基 的化 合 物 、 胺 类 、 含 苯 以及其 它低 氧 化 还 原 电势 的物质 如 ： 细胞 色 素 ｃ、 化物 等 ］ 氰 。漆 酶 能够 在 高分子 化合 物木 质素 的降 解 中起 着 重要 的作 用， 一般都 是 在小 分 子 物 质 的介 导 作 用 下 进 行 的 。