Лизоцим — фермент защиты организма¶

Лизоцим — это фермент белковой природы, обладающий бактерицидным (бактерицидным) действием: он разрушает клеточные стенки бактерий. Впервые это вещество было обнаружено британским биохимиком Александром Флемингом в 1922 году — за два года до открытия им пенициллина. Лизоцим содержится в слезах, слюне, носовой слизи, грудном молоке, яичном белке, а также в лейкоцитах и некоторых секретах организма. Простыми словами, лизоцим — это естественный «защитник» организма, входящий в состав врождённого иммунитета.

¶Открытие и история

Александр Флеминг, работая в лондонском госпитале Святой Марии, заметил, что слезы и носовая слизь подавляют рост бактерий в лабораторных культурах. В 1922 году он опубликовал статью, описавшую вещество, названное им лизоцимом (от греч. lysis — «растворение» и enzyme — «фермент»). Позднее, в 1965 году, структура лизоцима куриного белка была полностью определена рентгеноструктурным анализом — это стало одним из первых случаев установления трёхмерной структуры фермента. За вклад в изучение лизоцима и пенициллина Флеминг, а также Флори и Чейн были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине в 1945 году.

¶Механизм действия

Клеточная стенка бактерий (особенно грамположительных) содержит муреин — пептидогликан, состоящий из чередующихся остатков N-ацетилмурамовой кислоты и N-ацетилглюкозамина, связанных между собой β-1,4-гликозидными связями. Лизоцим катализирует гидролиз именно этой связи, разрушая полимер и делая клеточную стенку проницаемой. В результате бактерия набухает и гибнет под действием осмотического давления. Активность лизоцима повышается в слабокислой среде, оптимум действия — pH около 5,0–5,5.

¶Где содержится в организме

Лизоцим присутствует практически во всех биологических жидкостях и тканях человека:

• Слёзная жидкость и слюна — высокая концентрация лизоцима обеспечивает защиту глаз и полости рта.
• Носовая слизь — лизоцим входит в состав мукоцилиарного барьера дыхательных путей.
• Грудное молоко — важный фактор защиты новорождённых, чей иммунитет ещё незрел.
• Яичный белок — лизоцим куриного яйца является классическим объектом биохимических исследований.
• Кровь и лейкоциты — фермент участвует в нейтрофилах и макрофагах при внутриклеточном переваривании бактерий.
• Потовые и сальные железы, кишечный сок.

¶Классификация и структура

Лизоцимы относятся к гликозилгидролазам (класс энзимов, расщепляющих гликозидные связи). Выделяют несколько типов:

Молекула C-типа состоит из 129 аминокислот в одной полипептидной цепи и содержит четыре дисульфидных мостика. Трёхмерная структура включает два домена с глубокой активной щелью, где связывается субстрат.

¶Применение

¶Медицина и фармацевтика

Лизоцим применяется в медицине как противовоспалительное и антимикробное средство. В России он зарегистрирован в составе препаратов для лечения заболеваний верхних дыхательных путей, стоматологических и офтальмологических средств. Лизоцим также используется в комплексной терапии некоторых инфекционных заболеваний.

¶Пищевая промышленность

Лизоцим выделенный из куриного белка (E1105) разрешён в Евросоюзе в качестве консерванта, прежде всего при производстве сыров — он предотвращает развитие нежелательной микрофлоры и «вздутия» сыров. В России пищевая добавка Е1105 не включена в список разрешённых.

¶Биотехнология

Лизоцим куриного белка — один из первых белков, для которых была полностью решена задача определения первичной и трёхмерной структуры. Он широко используется как модельный субстрат в биохимии и молекулярной биологии, а также для получения осмотически чувствительных бактериальных протопластов и сферопластов.

¶Лизоцим и заболевания

Дефицит или снижение активности лизоцима в тканях связано с повышенной восприимчивостью к бактериальным инфекциям. Повышенный уровень лизоцима в крови, напротив, может наблюдаться при некоторых воспалительных процессах, гранулёматозах и лейкозах — в этих случаях определение активности лизоцима используется как вспомогательный диагностический критерий.

¶Интересные факты

• Лизоцим входит в состав мёда, что отчасти объясняет его антимикробные свойства.
• Некоторые растения (например, латук, пшеница) также содержат лизоцимоподобные белки.
• Бактерии Streptococcus pneumoniae и некоторые другие патогены вырабатывают фермент лизоцимазу, разрушающую лизоцим, — это один из механизмов их защиты от иммунной системы.

¶Источники

• Флеминг А. «On a remarkable bacteriolytic element found in tissues and secretions» // Proceedings of the Royal Society B, 1922.
• Blake C. C. F. et al. «Structure of lysozyme. A Fourier map of the molecule at 6 Å resolution» // Nature, 1965.
• Lehninger A. L., Nelson D. L., Cox M. M. «Principles of Biochemistry».
• Справочник по биохимии (под ред. А. В. Пономарёва).