溶菌酶

溶菌酶( EC 3.2.1.17 ) 催化细菌细胞壁的某些粘多糖的水解。具体来说,它催化 N-乙酰胞壁酸和 N-乙酰氨基葡萄糖之间的细菌细胞壁 β(1-4) 糖苷键的水解。它存在于脾脏、肺脏、肾脏、白细胞、血浆、唾液、牛奶和眼泪中。

▼ 克隆与表达

吉村等人(1988)从人胎盘 cDNA 文库中分离出编码人溶菌酶的 cDNA。1.5-kb 的 cDNA 编码由 18 个氨基酸组成的信号肽和成熟的溶菌酶。从核苷酸序列推导出的成熟溶菌酶的氨基酸序列与公布的序列相同。人溶菌酶有 130 个氨基酸残基和 4 个二硫键( Taniyama et al., 1991 )。

彼得斯等人(1989)描述了分离 2 个包含 25 kb 人类溶菌酶基因区域的重叠基因组克隆。他们还从人类胎盘 cDNA 文库中分离出全长人类溶菌酶 cDNA 克隆。他们报道了整个结构基因的核苷酸序列和cDNA克隆。

▼ 基因功能

卡内特等人(1999)通过停流荧光和氢交换脉冲标记与质谱联用研究了人类溶菌酶及其 2 种淀粉样变体 ile56 到 thr 和 asp67 到 his 的展开和重折叠特性。他们的结果表明,溶菌酶变体的淀粉样蛋白原性源于天然折叠相对于部分折叠中间体的稳定性降低。两种变体的这种不稳定性的起源是不同的,在一种情况下主要是由于折叠率的降低而在另一种情况下是由于展开率的增加。在这两种情况下,这导致可溶性部分折叠物种的数量减少,这些物种可以以缓慢且受控的方式聚集形成淀粉样蛋白原纤维。

杜穆林等人(2003)报道,针对野生型人类溶菌酶产生的骆驼抗体的单域片段抑制了其淀粉样变体 D67H( 153450.0002 ) 的体外聚集。结构研究表明,该表位既不包括突变位点,也不包括因突变而不稳定的蛋白质结构区域中的大多数残基。相反,抗体片段的结合通过恢复野生型蛋白质的结构协同特性来实现其影响。杜穆林等人(2003)表明,这似乎至少部分通过远程构象效应传递到蛋白质的 2 个结构域之间的界面而发生。

▼ 测绘

Peters 等人使用一组体细胞杂交体(1989)将溶菌酶基因分配给人类 12 号染色体。

▼ 分子遗传学

在人类中,家族性内脏淀粉样变性(105200)中LYZ 基因的突变代表了溶菌酶与遗传疾病的第一个明确联系(见153450.0001)。

▼ 动物模型

Prieur 等人(1974)描述了兔子的遗传性溶菌酶缺乏症。没有发现软骨或骨骼异常(Greenwald 等,1975)。年长的突变兔表现出对感染的敏感性增加,尤其是皮下脓肿(Prieur,1975)。卡马拉等人(1990)鉴定了兔溶菌酶的 2 种同工酶,并显示它们的分布是组织特异性的。清楚地区分白细胞和胃肠同工酶,并证明了可能的淋巴上皮同工酶在电泳和色谱上类似于胃肠同工酶,但在动力学上不相似。突变的、溶菌酶缺陷的兔子完全缺乏可检测的白细胞同工酶,但其胃肠道和淋巴上皮同工酶与正常兔子无法区分。通过电泳方法,突变兔缺乏与正常兔白细胞同工酶相应的蛋白带。

▼ 历史

以青霉素闻名的亚历山大·弗莱明(Alexander Fleming,1881-1955)发现并命名为溶菌酶。Fleming(1922)在给皇家学会的一封信中写道:“……我想提请注意存在于身体组织和分泌物中的一种物质,它能够迅速溶解某些细菌。由于这种物质具有类似于发酵物的特性,因此我将其称为溶菌酶……” Fleming 和 Allison(1922)证明软骨中的浓度异常高,实际上是所有组织中最高的。它在结构上类似于乳清蛋白( 149750 )。人溶菌酶的分子量为 14,602 Da。Neufeld(1972)提出溶菌酶的遗传缺陷可能是骨骼发育不良的基础。

▼ 等位基因变体( 5个精选示例):

.0001 淀粉样变性,家族性内脏
LYZ,ILE56THR
佩皮斯等人(1993)描述了 LYZ 基因的突变与2 个不相关的英国家庭中的遗传性非神经性系统性淀粉样变性( 105200 ) 相关。受影响的人是杂合的点突变导致高度保守的残基被取代,即苏氨酸取代了一个家族中第 56 位的异亮氨酸,组氨酸取代了另一个家族中第 67 位残基的天冬氨酸( 153450.0002 )。来自 1 个个体的淀粉样蛋白原纤维由全长 thr56 变体溶菌酶分子组成。他们评论说淀粉样变性属于 Ostertag 型( 105200 )。在其中 1 个家庭中,Zalin 等人(1991)错误地报道了淀粉样蛋白沉积物含有载脂蛋白 AI(107680 ),以前已知的肾淀粉样变性的原因。瘀点性皮疹是该家族的一个显着特征,而瘀点性出血是由最小的磨损引起的。说明了肺中广泛的淀粉样蛋白沉积。

.0002 淀粉样变性,家族性内脏
LYZ,ASP67HIS
参见153450.0001和Pepys 等人(1993 年)。

Harrison 等人报道的 LYZ 基因中的 asp67-to-his(D67H) 突变存在于患有内脏淀粉样变性( 105200 )的家族成员中(1996 年),其中发生了伴有肝脏破裂的自发性肝出血。先证者是一名 15 岁男孩,因与肝出血和大包膜血肿相关的大量腹内出血接受了紧急开腹手术。在移植时,注意到肝脏非常脆弱和易碎,失去了网状蛋白框架。先证者的父亲此前曾因大量肝出血进行了剖腹手术,并死于无法控制的腹内出血。祖父也在无法控制的肝出血后不久去世。

D67H 突变存在于Gillmore 等人报道的受影响的家庭成员中(1999 年),其中严重的肾脏疾病在临床上占主导地位。

.0003 淀粉样变性,家族性内脏
LYZ,TRP64ARG,TC
瓦莱克斯等人(2002)研究了一个法国家族,该家族有常染色体显性遗传性淀粉样变性( 105200 )病史,伴有早期干燥综合征(见270150 ) 和肾病,导致 5 至70 岁后肾功能衰竭。瓦莱克斯等人(2002 年)在受影响的家庭成员中确定了密码子 64(W64R) 处的色氨酸到精氨酸取代,这是由 LYZ 基因中的 TC 核苷酸转换引起的,在受影响的家庭成员中,但在未受影响的家庭成员中没有。

另请参阅153450.0005。

.0004 淀粉样变性,家族性内脏
LYZ,PHE57ILE
在一个分离常染色体显性家族性内脏淀粉样变性的意大利加拿大家庭( 105200 ),Yazaki 等人(2003)鉴定了 LYZ 基因中的 T 到 A 颠换,导致残基 57(F57I) 处发生 phe-to-ile 替换。先证者在 42 岁时出现肾功能衰竭,但一个妹妹和一个女儿也患有肾淀粉样变性。

.0005 淀粉样变性,家族性内脏
LYZ,TRP64ARG,TA
在一名来自意大利皮埃蒙特的 59 岁女性中,Granel 等人患有遗传性溶菌酶淀粉样变性( 105200 ),主要表现为胃肠道受累(2002)确定了 LYZ 基因中 T 到 A 转变的杂合性,导致 W64R 替换。

一名来自意大利皮埃蒙特的 62 岁女性,可能与Granel 等人报道的患者无关(2002),Granel 等人(2005)确定了导致 W64R 替换的相同 T 到 A 突变。该患者被诊断为患有全身性消化道和“髓质”淀粉样变性。Grateau(2006)指出,“髓质”一词指的是骨髓的受累。

在一名患有溶菌酶淀粉样变性的 33 岁英国男性中,Granel 等人(2006)确定了相同的 T 到 A 突变。该患者因腹部淋巴结破裂而出现剧烈出血事件。