Human-Lysozym

Human-Lysozym
Bänder- und Stäbchenmodell von Human-Lysozym, die aktiven Aminosäuren als Kalotten, nach PDB 1LZ1
Vorhandene Strukturdaten: siehe UniProt
Größe	130 Aminosäuren
Struktur	Monomer
Bezeichner
Gen-Name	LYZ
Externe IDs	OMIM: 153450 UniProt: P61626
Enzymklassifikation
EC, Kategorie	3.2.1.17  Glykosidase
Reaktionsart	Hydrolyse bestimmter (1->4)-β-Bindungen
Substrat	Peptidoglycan, Chitodextrin
Produkte	Spaltprodukte

Human-Lysozym (auch Muramidase) ist ein Enzym, das die in Zellwänden von Prokaryoten vorkommenden Polysaccharide namens Peptidoglycan und Chitodextrin spaltet, ein Lysozym. Das menschliche Lysozym ist in Speichel, Schweiß, Tränen, Ohrenschmalz sowie Nasen- und Darmschleimhäuten, aber auch im Blutplasma lokalisiert. Da es gegen Bakterien wirkt, indem es deren Zellwand abbaut, ist es wichtig für die Abwehr bakterieller Infektionen. Mutationen am LYZ-Gen können zur (seltenen) Amyloidose Typ VIII führen.

Geschichte

Lysozym wurde 1922 von Alexander Fleming entdeckt.^[1]

Eigenschaften

Lysozym spaltet die β-1,4-glycosidische Bindung zwischen N-Acetyl-D-muraminsäure und 2-Acetylamino-2-desoxy-D-glucose (= N-Acetyl-D-glucosamin) in den Zuckerketten des Peptidoglucangerüsts der Bakterienzellwand. Zur Abtötung von gramnegativen Bakterien muss EDTA zur Permeabilisierung der Außenmembran hinzugegeben werden. Diese Funktion wird als "Schere" bezeichnet. Lysozym greift sehr langsam auch Chitin an.

Lactone haben aufgrund struktureller Ähnlichkeit mit dem Enzymsubstrat eine starke kompetitive Hemmwirkung auf Lysozym.

Reaktionsmechanismus

Dieser wird nach seinem Erkenner, s.o., auch Phillips-Mechanismus genannt. Das Lysozym besitzt an Stelle 52 einen deprotonierten Asparaginsäurerest, Aspartat. An Stelle 35 liegt aufgrund der überwiegend hydrophoben angrenzenden Aminosäuren ein protonierter Glutaminsäurerest. Durch die Tertiärstruktur des Lysozyms bilden diese beiden Aminosäurereste das aktive Zentrum aus. Die Bindungsspaltung erfolgt über ein enzymatisch gebundenes Intermediat. Zunächst überträgt die Glutaminsäure 35 ihr Proton auf das Sauerstoffatom der glykosidischen Bindung. Dies erhält hierdurch einen positiven Ladungsschwerpunkt, der durch Resonanzstabilisierung zum C1-Atom des N-Acetylglucosamins übertragen wird. Es wird eine ionische Bindung zum negativ geladenen Aspartat 52 ausgebildet. Nun kommt es zum Umklappen der Sesselkonformation des enzymatisch gebundenen Substrates. Hierdurch wird die Bindung letztlich gespalten. Das jetzt vorliegende Glutamat 35 entzieht Wasser basenkatalytisch ein Proton, wobei sich das entstehende Hydroxidion an das C1-Atom des N-Acetylglucosamins anlagert. Dadurch ist dessen positiver Ladungsschwerpunkt aufgehoben und die Bindung an das Enzym nicht mehr stabil. Lysozym spaltet immer nur Disaccharide vom Peptidoglycan ab, da es nur jede zweite Bindungsstelle angreifen kann, denn die N-Acetylmuraminsäure muss hierzu immer am C4-Atom gebunden sein.

Vorkommen

• im Speichel
• im Schweiß
• im Nasensekret
• in der Tränenflüssigkeit
• im Ohrenschmalz (Cerumen)

Einzelnachweise

1. ↑ Alexander Fleming (1922): On a Remarkable Bacteriolytic Element Found in Tissues and Secretions. In: Proceedings of the Royal Society of London. Band 93B, Seiten 306–317. JSTOR