Lizozim — a veleszületett immunrendszer antibakteriális enzimje
A lizozimek a veleszületett immunrendszer részét képezik. Ezek olyan enzimek, amelyek a nyálkaváladékban, például a nyálban vannak. Védekeznek a fertőzések ellen azáltal, hogy feldarabolják az állatokat megfertőző baktériumokat, vírusokat és gombákat.
A "lizozim" elnevezést 1922-ben Alexander Fleming (1881-1955), a penicillin felfedezője alkotta meg. Fleming figyelte meg először a lizozim antibakteriális hatását, amikor egy náthás beteg orrváladékával kezelte a baktériumtenyészeteket.
A lizozim számos váladékban, például a könnyben, a nyálban, a tejben és a nyálkában található. A makrofágok és a granulocita neutrofilek citoplazmatikus granuláiban is jelen van.
Az enzim a baktériumok, különösen a Gram-pozitív baktériumok, mint a Bacillus és a Streptococcus, sejtfalának polimerjeit támadja meg.
A lizozim volt a második fehérjeszerkezet és az első enzimszerkezet, amelyet röntgendiffrakciós módszerekkel oldottak meg. Ez volt az első olyan enzim, amelyet teljes mértékben szekvenáltak, és amely mind a húsz gyakori aminosavat tartalmazza. Ez volt az első enzim, amelynek részletes, specifikus hatásmechanizmusát javasolták. Ez a munka vezetett annak magyarázatához, hogy az enzimek fizikai szerkezetükkel hogyan gyorsítják fel a kémiai reakciót.
Hatásmechanizmus — hogyan pusztítja el a baktériumokat?
A lizozim fő célpontja a baktériumok sejtfalának alapvető komponense, a peptidoglikán. Pontosabban a lizozim hidrolizálja a β(1→4) glikozidos kötést két cukor, az N-acetilmuraminsav (MurNAc) és az N-acetilglukózamin (GlcNAc) között. Ez a bontás gyengíti a sejtfalat, és végül sejtszétváláshoz vagy líziséhez vezet.
Az enzim aktív helyén konzervált aminosavmaradékok — különösen a hen egg-white lizozim (HEWL) esetén a Glu35 és az Asp52 — játszanak döntő szerepet a katalízisben: egyik protondonorként, másik pedig nukleofilként vagy stabilizátorként működik a reakció során. A katalitikus mechanizmus megértése kulcsfontosságú volt az enzimmel kapcsolatos korai biokémiai kutatásokban.
Mikor hatékony leginkább?
- Gram-pozitív baktériumok: mivel ezeknél a peptidoglikán réteg külsőbb, a lizozim könnyebben hozzáfér és hatékonyan bontja azt.
- Gram-negatív baktériumok: az extra külső membrán sokszor megvédi a peptidoglikánt, ezért a lizozim kevésbé hatásos önmagában. Ha az külső réteget sértik vagy átjárhatóvá teszik (pl. detergensek, EDTA, bizonyos antimikrobiális peptidek hatására), a lizozim hatékonysága nő.
Hol található a szervezetben és mik a források?
A lizozim széles körben elterjedt: könnyben, nyálban, tejben, nyálkában, légutak váladékaiban és tojásfehérjében is megtalálható. A bélhám bizonyos sejtjei (Paneth-sejtek) is termelnek lizozimet, továbbá a fehérvérsejtek — különösen a neutrofilek granulái és a makrofágok — tárolják és kibocsátják azt fertőzés helyén.
Szerkezet és evolúció
A lizozim viszonylag kis fehérje (a tojásfehérje-lizozim ~129 aminosavat tartalmaz és kb. 14 kDa tömegű). Számos faj lizozim-homológját ismerjük; bár a pontos aminosav-sorrend fajonként változik, a szerkezet és a katalitikus hely konzervált elemei gyakran megmaradnak, ami funkcionális konzervációt eredményez az evolúció során.
Orvosi és ipari alkalmazások
- Antimikrobiális adalék: a lizozim felhasználható élelmiszeripari tartósítószerként (például bizonyos sajtokban és borokban), mert képes csökkenteni bizonyos baktériumok szaporodását.
- Gyógyászati alkalmazások: sebkezelésben, kontaktlencse-ápoló készítményekben és egyes helyi antimikrobiális formulákban is vizsgálják vagy alkalmazzák a lizozimet.
- Biomarker: a szérum- vagy vizeletszint emelkedése bizonyos gyulladásos vagy hematológiai állapotokban megfigyelhető, ezért diagnosztikai információt szolgáltathat.
Korábbi jelentős kutatási eredmények
A lizozim története a mikrobiológia és a strukturális biológia egyik klasszikus példája: Fleming felfedezését követően a lizozim volt az első enzim, amelyet teljesen szekvenáltak, és az elsők között volt az, amelynek térszerkezetét röntgendiffrakcióval meghatározták. A lizozimról szóló korai munkák alapvető felismeréseket adtak arról, hogy az enzimek hogyan hatnak a szerkezetük révén a kémiai reakciók sebességére.
Összefoglalás
A lizozim egy egyszerű, de rendkívül fontos része a veleszületett védekezőrendszernek. Gyors, célzott hatással bontja a baktériumok sejtfalának alapanyagát, különösen hatékony a Gram-pozitív baktériumok ellen, és széles körben előfordul a testfolyadékokban és a fehérvérsejtekben. Kutatása és alkalmazása jelentős hatást gyakorolt a mikrobiológia, a biokémia és az ipari biotechnológia fejlődésére.
Kapcsolódó oldalak
Kérdések és válaszok
K: Mi az a lizozim?
V: A lizozim a veleszületett immunrendszer részét képező enzim. A nyálkaváladékban, például a nyálban található, és a baktériumok, vírusok és gombák lebontásával segít a fertőzések elleni védelemben.
K: Ki alkotta meg a "lizozim" kifejezést?
V: A "lizozim" kifejezést 1922-ben Alexander Fleming (1881-1955), a penicillin feltalálója alkotta meg.
K: Hol található lizozim?
V: A lizozim számos váladékban megtalálható, többek között a könnyben, nyálban, tejben és nyálkában. A makrofágok és a granulocita neutrofilek citoplazmatikus granulumaiban is megtalálható.
K: Hogyan működik a lizozim?
V: A lizozim a baktériumok sejtfalának polimerjeit támadja meg, különösen a Gram-pozitív baktériumok, például a Bacillus és a Streptococcus sejtfalában.
K: Mi volt az első fehérjeszerkezet, amelyet röntgendiffrakcióval oldottak meg?
V: A lizozim volt az első fehérjeszerkezet, amelyet röntgendiffrakcióval oldottak meg.
K: Ez volt az első enzim, amelyet szekvenáltak?
V: Igen, ez volt az első olyan enzim, amelynek szekvenálását sikerült elvégezni, és amely mind a húsz közös aminosavat tartalmazta.
Q: Hová vezetett ez a munka?
V: Ez a munka magyarázatot adott arra, hogy az enzimek fizikai szerkezetük révén hogyan gyorsítják fel a kémiai reakciókat.
