ליזוזימים: מאפיינים, מבנה, פונקציות - ביולוגיה - 2025

Lysozymes הם אנזימים hydrolytic לתפוצה רחבה בטבע מסוגל hydrolyzing קשר גליקוזידי של קיר פפטידוגליקן של חיידקים. הם קיימים בצמחים ובעלי חיים ומתפקדים כמנגנון הגנה מפני זיהומים חיידקיים.

גילוי האנזימים הללו עוד משנת 1922, אז הבין אלכסנדר פלמינג שיש חלבון שיש לו את היכולת הקטליטית להמיס חיידקים בכמה רקמות והפרשות אנושיות.

ייצוג גרפי של מבנה ליזוזימים (מקור: ג'ווהאר סוומינתן וצוות MSD במכון הביואינפורמטיקה האירופי באמצעות ויקימדיה Commons)

בזכות השגתו הקלה וגודלה הקטן, היה הליזוזם אחד האנזימים הראשונים שעברו רצף ואשר מבנהו נקבע באמצעות קרני רנטגן, והוא משמש כיום כמערכת מודל בכימיה של חלבון, אנזימולוגיה, קריסטלוגרפיה וביולוגיה מולקולרית.

ליזוזימים הוא אנזים "בקטריוליטי" המתמחה בהידרוליזה של הקשרים הגלוקוזידיים β-1,4 הנוצרים בין חומצה N- אצטילמורמיס לבין N- אצטיל גלוקוזאמין הקיימים בדופן התא הפפטידוגליקני שנחשף במיוחד ב חיידקים גרם-חיוביים.

יש לו תפקודים שונים, גם עיכוליים וגם אימונולוגיים, בכל האורגניזמים שבהם הוא מתבטא ומשמש כמשאב ביוטכנולוגי למטרות שונות.

מאפיינים

הליזוזימים באים לידי ביטוי על ידי הקבוצות העיקריות של אורגניזמים חיים בכוכב הלכת, אך הם נמצאים בשפע במיוחד בבעלי חיים ומזה הם טוהרו ונחקרו עוד יותר.

אצל בני אדם, ליזואזים נמצא בריכוזים גבוהים בנוזלים ורקמות שונות כמו הכבד, הסחוס, הרוק, הריר והדמעות. זה בא לידי ביטוי על ידי תאים המטופואטיים ונמצא גם בגרנולוציטים, מונוציטים ומקרופאגים, כמו גם תאים קודמים אחרים במח העצם.

ליזוזימים ממקור צמחי מעצימים הידרוליזה של מצעים הדומים לאלה המשמשים אנזימים אחרים הקשורים זה לזה, המכונים צ'יטינאזים, מסיבה זו הם יכולים גם להידרזל קשרים בציטין, אם כי בפחות יעילות.

סוגי ליזוזימים בבעלי חיים ומאפייניהם

לפחות שלושה סוגים של ליזוזימים תוארו בממלכת החיות:

הליזוזימים מסוג C ("C" " c onvencional" או " c hicken" שמשמעותם אנגלית עוף)

-ליזוזימים מסוג G ("G" עבור " g oose", שפירושו אווז באנגלית) ו-

-Lysozymes Type I ( "אני" מתוך " אני nvertebrates")

שלושת המעמדות של הליזוזימים שונים זה מזה ביחס לרצפי חומצות האמינו שלהם, לתכונותיהם הביוכימיות ולתכונות האנזימטיות שלהם.

ליזוזימים מסוג C

ליזוזימים אלו נחשבים לאנזימים ה"מודליים "של משפחה זו, מכיוון שהם שימשו מודל למחקרי מבנה ותפקוד. הם ידועים כסוג "C" של "תרנגולת" אנגלית מכיוון שהם היו מבודדים לראשונה מלבן של ביצי עוף.

בשיעור זה נמצאים הליזוזימים המיוצרים על ידי מרבית בעלי החוליות, בעיקר עופות ויונקים. זה כולל גם אנזימים המצויים בכמה פרוקי רגליים כמו Lepidoptera, Diptera, בחלקם של ארכנידים וסרטנים.

מדובר באנזימים קטנים שכן יש להם משקל מולקולרי שאינו עולה על 15 kDa. הם חלבונים בסיסיים עם נקודות איזואלקטריות גבוהות.

ליזוזימים מסוג G

הליזוזם הראשון מסוג זה זוהה בלבן ביצת אווז ונמצא בכמינים רבים של עופות כמו תרנגולות, ברבורים, יענים, קמוניות ואחרים.

במקרים מסוימים, ליזוזימים מסוג G נפוצים יותר מליזוזימים מסוג C בחלבוני הביצה של ציפורים מסוימות, ואילו באחרים ההיפך הוא הנכון, הליזוזימים מסוג C נפוצים יותר.

Lysozymes אלה קיימים גם רכיכות דו-ערבית ובכמה טוניקות. הם מעט גדולים יותר מחלבוני סוג C, אך בדרך כלל המשקל המולקולרי שלהם אינו עולה על 25 kDa.

ליזוזימים מסוג I

ליזוזימים אלה קיימים בעיקר בבעלי חיים חסרי חוליות. נוכחותו נקבעה בצניחי קרקע, מפזרים, סרטנים, חרקים, רכיכות ונמטודות, והיא נעדרת אצל יונקים וחולייתנים אחרים.

יש להם נקודות איזואלקטריות חומציות יותר מאלו מסוג חלבונים מסוג C.

מִבְנֶה

לשלושת סוגי האנזימים של בעלי החיים המתוארים בסעיף הקודם יש מבנים תלת מימדיים דומים למדי.

ליזוזימים אנושיים הם ליזוזימים מסוג C והיה הראשון מבין אנזימים אלו שנחקרו ואיפיינו בצורה מבנית. זהו חלבון קטן הכולל 130 שאריות חומצות אמיניות ומקודד על ידי גן הממוקם בכרומוזום 12, שיש לו 4 אקסונים ו -3 אינטרונים.

המבנה שלו מחולק לשני תחומים: האחד המכונה תחום α והשני כדומיין β . תחום ה- α מורכב מארבע מסות אלפא ותחום ה- β מורכב מגיליון β אנטי-פארללי ומלולאה גדולה.

האתר הקטליטי של האנזים נמצא בשסע שנוצר בין שני התחומים וכדי לקשירה עם המצע יש לו שאריות חומצה גלוטמית וחומצות אספרטיות. בנוסף, יש לו לפחות שש "תת-קרקע" המכונה A, B, C, D, E ו- F, המסוגלים להיקשר לשש שאריות סוכר רצופות.

מאפיינים

ליזוזימים לא רק תפקידים פיזיולוגיים בהגנה ולמאבק נגד זיהומים חיידקיים באורגניזמים המבטאים זאת, אלא שכאמור, הוא שימש מאוד כאנזים מודל מבחינה כימית, אנזימטית ומבנית.

בתעשייה של ימינו הוא מוכר כחומר קוטל חיידקים ומשמש לשימור מזון ותרופות.

בזכות התגובה שהאנזימים הללו מזרזים הם יכולים לפעול על אוכלוסיות חיידקים שונות ולשנות את היציבות של דפנותיהם, אשר לאחר מכן מתורגמת לתמונת תא.

בשילוב עם אנזימים דומים אחרים, ליזוזימים יכולים לפעול הן על חיידקים גראם-חיוביים והן על-פי גרם-שליליים, ולכן הם יכולים להיחשב כחלק ממערכת "החיסון" האנטיבקטריאלית של סוגים שונים של אורגניזמים.

בתאי הדם הלבנים המצויים בדם של יונקים, לאנזימים אלו יש תפקידים חשובים בשפלת המיקרואורגניזמים הפולשים, מה שהופך אותם לחיוניים למערכת החיסון של בני אדם ויונקים אחרים.

ליזוזימים בצמחים ממלאים למעשה את אותם פונקציות כמו אצל בעלי החיים המבטאים אותם, מכיוון שהם קו ההגנה הראשון מפני פתוגנים חיידקיים.

הפניות

1. Callewaert, L., & Michels, W. (2010). ליזוזימים בממלכת החיות. ג'יי ביוסי. , 35 (1), 127-160.
2. מרליני, ג 'ובלוטי, ו' (2005). ליזוזימים: מולקולה פרדיגמטית לחקירת מבנה חלבון, תפקוד והתקפלות שגויה. Clinica Chimica Acta, 357, 168–172.
3. מיר, א '(1977). ליזוזימים: סקירה קצרה. כתב עת רפואי לתארים מתקדמים, 53, 257–259.
4. Sahoo, NR, Kumar, P., Bhusan, B., Bhattacharya, TK, Dayal, S., & Sahoo, M. (2012). ליזוזימים במשק בעלי חיים: מדריך לבחירה למחלות. Journal of Animal Science Advances, 2 (4), 347–360.
5. Wohlkönig, A., Huet, J., Looze, Y., & Wintjens, R. (2010). יחסים מבניים במוצגת ליזואזים סופרפאמיליה: עדויות משמעותיות למוטיבים חתימה של גליקוזיד הידרולאז. PLoS One, 5 (11), 1–10.