1、漆酶的性质、功能、催化机理和应用!王国栋 陈晓亚!（中国科学院上海生命科学研究院，植物生理生态研究所 上海 !“#!）摘要 漆酶是一种结合多个铜离子的蛋白，是铜蓝氧化酶蛋白家族的一员。本文叙述漆酶的分子结构、底物特异性及其物理化学特性，并讨论漆酶的酶促反应机理和生物学功能，包括植物漆酶参与细胞壁的形成以及漆酶与病原菌毒力的关系。本文还着重介绍了漆酶在环境生物修复方面的应用。关键词 漆酶，病原菌毒力，生物修复，功能，催化机理!“# $%:3?2 ?(282=， 83=3 )B?3=2), 3,D A3=6)-:, G2B( )B 8)BB:9A),D:,8:E 0*?32?（ W）： WOVQ
2、WXR!“#$% 号 染 色 体 ， 0， 93($/2/+(% 0“%(2/1% -I A， 2） ， 共 结 合 有 F 个 铜 离 子 ， 根 据 它 们 的 氧 化 还 原 电 势 、 光 学 和磁 学 特 征 划 分 为 三 种 类 型 （ CJK(* 6+ CKLKJ*， 0HH1） 。第 一 类 铜 离 子 （ MK0） 能 与 包 括 水 在 内 的 溶 剂 作 用 ， 各 种 铜 离 子 络 合 剂 能 将 其 除 去 导 致酶 的 活 性 大 大 减 少 ， 在 NO射 线 研 究 漆 酶 蛋 白 晶 体 结 构 时 常 用 汞 取 代 MK0。 MK0 的 电 子 顺磁
3、共 振 光 谱 （ 44!9(,6*! -(7/649 (4.,66!4， BPQ） 在 可 见 区 显 示 F 条 电 子 转 移 条 带 ， 其 中 由MR.!MK0 产 生 的 条 带 最 强 （ A0F 67，!S = T W 0 !7U 0） 。 MK0 和 F 个 配 体 形 成 扭 曲 四面 体 几 何 构 型 。F1?4A !“ #$， #)#） 。! 漆 酶 的 功 能!“# 植 物 漆 酶 的 功 能作 为 高 等 植 物 的 显 著 结 构 特 点 之 一 的 细 胞 壁 ， 尤 其 是 木 质 素 的 合 成 越 来 越 引 起 人 们的 注 意 。 木 质 素 是 指
4、 在 植 物 细 胞 壁 氧 化 聚 合 木 质 素 单 体 而 形 成 的 高 聚 物 。 长 期 以 来 ， 植物 细 胞 壁 丰 富 的 过 氧 化 物 酶 被 认 为 是 催 化 木 质 素 单 体 氧 化 聚 合 的 首 要 酶 。 最 近 的 研 究 表明 ， 漆 酶 分 泌 到 植 物 细 胞 次 生 壁 ， 在 有 氧 气 存 在 时 ， 可 以 催 化 同 样 的 聚 合 反 应 。 漆 酶 参 与高 等 植 物 木 质 素 合 成 的 假 说 是 由 B“C75D 等 （ -EFG） 提 出 的 ， 其 实 验 依 据 是 真 菌 漆 酶 在体 外 可 以 催 化 木 质
5、素 单 体 形 成 与 木 质 素 化 学 降 解 结 构 相 同 的 二 聚 体 。 该 理 论 曾 因 无 法 在一 些 植 物 组 织 中 发 现 漆 酶 而 一 度 被 弃 用 。 直 至 HIJK4CA 等 （ -EE#） 从 欧 亚 槭 树 （ %） 。 随 后 对 由 此 产 生 的 低 毒 力 菌 株 （ J/53+“.， :;:） 。 这 里 着 重 介 绍 漆 酶 在 生 物 修 复 （ *-%“K“G-$8-1） 方 面 的应 用 。环 境 污 染 是 当 今 人 类 面 临 的 最 严 重 的 问 题 之 一 ， 上 世 纪 Q; 至 5; 年 代 全 球 范 围 内
6、过度 使 用 农 药 尤 其 是 含 氯 的 芳 香 类 化 合 物 （ 例 如 三 氯 苯 酚 ） ， 造 成 严 重 的 环 境 污 染 。 工 业 废水 大 量 排 放 ， 仅 印 染 行 业 每 年 要 排 放 费 染 料 近 七 万 吨 ， 对 人 类 的 生 存 环 境 造 成 极 大 的 破I5: 植 物 学 通 报 :; 卷坏 。生 物 修 复 是 利 用 生 物 的 方 法 来 修 复 被 人 类 长 期 生 产 和 生 活 活 动 所 污 染 和 破 坏 的 局 部环 境 ， 使 之 重 现 生 机 的 过 程 。 生 物 修 复 技 术 具 有 就 地 处 理 ， 操 作
7、 简 单 ， 处 理 效 果 好 且 污 染物 转 化 后 无 二 次 污 染 等 众 多 优 点 。 在 生 物 修 复 过 程 中 ， 目 前 主 要 是 应 用 真 菌 等 微 生 物 ， 这一 方 面 是 由 于 真 菌 降 解 污 染 物 的 潜 力 巨 大 ， 另 一 方 面 也 因 为 其 在 环 境 中 可 以 保 持 较 高 的活 性 。 生 物 除 污 是 目 前 研 究 领 域 的 热 点 ， 并 取 得 了 一 些 可 喜 的 进 展 。 从 真 菌 中 提 取 的 漆酶 可 以 降 解 多 种 环 境 污 染 物 ， 已 应 用 的 漆 酶 大 多 为 胞 外 酶 ，
8、 常 用 的 漆 酶 高 产 菌 株 有 !“#$%46(7(,#A“3?4%A“-,， BCD） 会 导 致 酶 促 效 率大 大 提 高 ， 主 要 反 应 产 物 是 /1异 丙 烯 基 酚 （ D6(36(E4 0/ ,1， .99)） 。 从 红 枪 菌 另 外 一 个 种（ 5(,60/0* .+(*)/0） 分 离 的 漆 酶 可 以 降 解 偶 氮 、 靛 蓝 、 三 苯 甲 烷 等 .F 种 工 业 染 料 （ G“%;?4#4 0/ ,1， .99.） 。! 展 望综 合 目 前 已 有 的 文 献 ， 漆 酶 是 一 种 多 功 能 的 酶 ， 可 催 化 的 反 应 多
9、 种 多 样 ， 但 机 理 都 是漆 酶 催 化 底 物 产 生 自 由 基 ， 自 由 基 再 进 行 次 级 反 应 。 真 菌 中 漆 酶 研 究 比 较 系 统 ， 商 业 应 用和 体 内 的 分 子 调 控 机 制 将 是 今 后 的 研 究 热 点 。 高 等 植 物 漆 酶 可 能 与 细 胞 壁 的 形 成 （ 木 质素 合 成 ） 、 抗 病 、 对 环 境 的 适 应 等 过 程 相 关 ， 但 其 生 物 学 和 生 理 学 功 能 还 有 待 深 入 研 究 。 可以 预 见 ， 一 方 面 在 今 后 一 段 时 间 内 漆 酶 的 主 要 研 究 方 向 仍 将
10、 集 中 在 应 用 方 面 。 另 一 方 面 ，模 式 植 物 基 因 组 信 息 和 转 基 因 技 术 将 大 大 促 进 植 物 漆 酶 功 能 与 表 达 调 控 机 制 的 研 究 。参 考 文 献:;%?% P BN O%5%M“ K :N +(,;43A + JN .999Q R,M“-“?4A%34“# %# “U FFVW X FF0./ 期 王 国 栋 等 ： 漆 酶 的 性 质 、 功 能 、 催 化 机 理 和 应 用 /WF!“#$%$6,*7?/3 !“# $ % ?=“;+,*+ /,59;/,$,“ :=9$7 /7*,$3 45 650-/ 4+ ! H(
11、 0;6E* R H( .*7,$ R .( G*F*$;$ G( H;,/ O )( IJJ3 G7;+;“7,P; !$E;+*F,/ _ !( IJJ3 H*“*/; *“7,P,7= “E;$;*7,$E 9$,“,7= *$6 /9*/;6 /7*,$/ ,“*$ “:;/7$#73 N$A.*“R63 !?;,“*$ -:;/7$#7 G=?9;6,$E/3 ./7 ,E,$,* W$,P;/,7= V;/( JB D I22*+ ) M T( IJJJ3 U+;“7?,“*+ /7#6,;/ 6 +*“*/; 96 ,$ 6+6 T( ;?;,/ Y( 122I3 H,E$,$
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15、 ，RFTT 年 C 月 出 生 ， 中 国 科 学 院 上 海 植 物 生 理 生 态 研 究 所 研 究 员 ， 博 士生 导 师 。 从 事 植 物 次 生 代 谢 调 控 和 棉 花 分 子 生 物 学 研 究 。 王 国 栋 ， 男 ， RFDW 年 出 生 ， 中国 科 学 院 上 海 植 物 生 理 生 态 研 究 所 博 士 生 。S 期 王 国 栋 等 ： 漆 酶 的 性 质 、 功 能 、 催 化 机 理 和 应 用 SDT漆酶的性质、功能、催化机理和应用作者： 王国栋， 陈晓亚作者单位： 中国科学院上海生命科学研究院,植物生理生态研究所,上海,200032刊名： 植物学通
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