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酪氨酸酶（1種含銅氧化還原酶）

次瀏覽 | 更新時(shí)間：2023-05-19

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酪氨酸酶

1種含銅氧化還原酶

一種含銅的金屬酶

酪氨酸酶(EC1.14.18.1，tyrosinase，TYR)又稱多酚氧化酶、兒茶酚氧化酶、陳干酪酵素等，是1種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的含多亞基的含銅氧化還原酶，廣泛存在于微生物、動(dòng)植物和人體中。

酪氨酸酶是一種氧化酶，且是調(diào)控黑色素生成的限速酶。這種酶參與黑色素合成的兩個(gè)反應(yīng)：第一步將單酚羥基化為二酚，第二步將鄰二酚氧化為鄰二醌。鄰二醌再經(jīng)過(guò)幾步反應(yīng)后就變?yōu)楹谏亍＠野彼崦甘且环N含銅的酶，存在于植物與動(dòng)物組織中，催化生成由酪氨酸氧化而來(lái)的黑色素以及其它色素，如使剝皮或切片的馬鈴薯暴露在空氣中變黑。在皮膚黑素細(xì)胞的黑色素體中能發(fā)現(xiàn)酪氨酸酶。在人類基因組中，酪氨酸由TYR基因編碼。

酪氨酸酶具有多種生物學(xué)功能，近年來(lái)對(duì)其在醫(yī)藥、美容、食品和環(huán)保等領(lǐng)域的應(yīng)用，引起了國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注。

基本信息

中文名	酪氨酸酶
外文名	tyrosinase、TYR
影響	黑色素代謝和兒茶酚胺
來(lái)源于	胚胎神經(jīng)鞘細(xì)胞
領(lǐng)域	生物
類型	銅酶

收起

簡(jiǎn)介

酪氨酸酶又稱多酚氧化酶,是一種約75 ku含銅的氧化還原酶，廣泛存在于動(dòng)植物、微生物及人體中,是黑色素合成的限速酶,直接影響黑色素的合成。酪氨酸酶由多個(gè)亞基組成，每個(gè)亞基含有2個(gè)金屬銅離子，而2個(gè)銅離子分別與3個(gè)組氨酸殘基的亞氨基共價(jià)結(jié)合固定在活性中心上，另外有1個(gè)內(nèi)源橋基將2個(gè)銅離子聯(lián)系在一起，構(gòu)成酪氨酸酶的活性中心。如果銅被氧化，酶就會(huì)失活并且可以通過(guò)電子供體被重新激活，例如L-3, 4二羥苯丙氨酸、抗壞血酸、超氧陰離子，以及可能的一氧化氮。在植物中，酪氨酸酶為多酚氧化酶；在昆蟲中則稱為酚氧化酶；在微生物和人體中，才稱為酪氨酸酶。酪氨酸酶基因家族在催化黑色素生成時(shí)產(chǎn)生作用的共有3種，即TYR、TYRP1和TYRP2，其中TYRP1和TYRP2在控制黑色素細(xì)胞產(chǎn)生黑色素類型的最后幾步中起催化作用，TYR是在黑色素合成起始過(guò)程中的一種關(guān)鍵的限速酶，至少具有酪氨酸羥化酶和多巴氧化酶兩種活性，在黑色素合成過(guò)程中涉及到酪氨酸酶的氧化以及轉(zhuǎn)運(yùn)。酪氨酸在酪氨酸酶的作用下生成多巴，再經(jīng)過(guò)一系列的步驟最終生成黑色素。黑色素使動(dòng)物呈現(xiàn)較暗顏色，特別是黑色和棕色，有時(shí)出現(xiàn)黃色。酪氨酸酶的表達(dá)和活性決定著黑色素生成的速度和產(chǎn)量，酪氨酸酶活性越高，皮膚中黑色素形成的量就越多。

在酪氨酸酶的催化作用下，酪氨酸被氧化為多巴醌；多巴醌自動(dòng)氧化生成多巴和多巴色素，多巴也是酪氨酸酶的底物，它被催化后再次生成多巴醌；多巴色素的反應(yīng)產(chǎn)物5，6-二羥基吲哚(DHI)和5，6-二羥基吲哚羧酸(DHICA)經(jīng)一系列的氧化反應(yīng)生成真黑素，其為皮膚的色素主要組分；在半胱氨酸或者谷胱甘肽存在的條件下，多巴醌會(huì)轉(zhuǎn)變成半胱氨酰多巴，最后生成褐黑色素。酪氨酸酶在黑色素的合成過(guò)程中起著非常重要的作用，合成的黑色素沒(méi)有固定的分子質(zhì)量；黑色素不斷產(chǎn)生和沉積并形成均勻的黑色素顆粒，成熟的黑色素顆粒沿著微管、微絲運(yùn)動(dòng)到黑色素細(xì)胞的樹突上，再到達(dá)相鄰的角質(zhì)細(xì)胞中，最后被角質(zhì)細(xì)胞內(nèi)的溶酶體降解，隨表皮細(xì)胞的脫落而排出。

酪氨酸酶在生物體中具有重要的生理功能。同時(shí)，它也與人體雀斑、褐斑等黑色素過(guò)度沉積等疾病的發(fā)生有關(guān)，并與昆蟲的蛻皮和果蔬的褐化有很大關(guān)系。

研究歷史

自從發(fā)現(xiàn)了人黑色素細(xì)胞可以以1-3，4-二羥基丙氨酸(L-多巴)為底物合成黑色素，這個(gè)反應(yīng)成為酪氨酸酶活性和定位檢測(cè)的基礎(chǔ)，在之后的研究中，酪氨酸酶成為第一個(gè)用親和色譜純化的酶，酪氨酸酶也是最早發(fā)現(xiàn)能將酶分子內(nèi)部氧原子參入到有機(jī)物中的酶；并為酶自殺性失活提供了早期實(shí)例?，F(xiàn)今，人們已經(jīng)從微生物、植物及多種動(dòng)物中提取并純化了酪氨酸酶。目前，對(duì)酪氨酸酶的研究主要集中在酶的分離純化、催化機(jī)制、活性調(diào)控以及酪氨酸酶基因及其在生物體內(nèi)的生理作用等方面。

種類及分布

酪氨酸酶的分布與動(dòng)物的生理功能息息相關(guān)，不同動(dòng)物的酪氨酸酶在體內(nèi)分布的部位不同，多數(shù)昆蟲在正常生理狀態(tài)下，酪氨酸酶以酶原的形式存在，不同類型的酪氨酸酶存在于昆蟲的特定部位，以完成特定的生理功能。

美洲畫嫌存在于血紅細(xì)胞內(nèi)，而麻蠅則僅存在于血漿中，并且在表皮中主要以活化形式的酪氨酸酶存在，昆蟲酪氨酸酶除參與黑色素的形成外還是唯一參與角質(zhì)硬化的酶，昆蟲高度硬化的角質(zhì)能阻斷微生物和異物的入侵，并為柔軟的無(wú)脊椎動(dòng)物身體提供了保護(hù)，在節(jié)肢動(dòng)物中，酪氨酸酶還參與其他兩種重要的生理過(guò)程--防御反應(yīng)和傷口愈合。哺乳動(dòng)物酪氨酸酶催化產(chǎn)生的黑色素被分泌進(jìn)入到表皮和毛發(fā)的角質(zhì)細(xì)胞中，使體表著色，從而起保護(hù)皮膚和眼睛、抵御紫外線的輻射和防止內(nèi)部組織過(guò)熱等作用，哺乳動(dòng)物酪氨酸酶常見(jiàn)于黑素細(xì)胞中，黑素細(xì)胞是存在于皮膚，發(fā)囊和眼睛中并產(chǎn)生色素的高度特異性的細(xì)胞。酪氨酸酶功能減退或缺失時(shí)，即會(huì)影響黑色素代謝，從而發(fā)生疾病如白癲瘋和白化病動(dòng)物與人的常染色體隱性疾病也與酪氨酸酶的缺失或活性下降有關(guān)。

作用機(jī)制

酪氨酸酶活性中心呈現(xiàn)出雙核銅中心結(jié)構(gòu)，由2個(gè)銅離子位點(diǎn)組成，與蛋白質(zhì)中的組氨酸殘基結(jié)合，并且由1個(gè)內(nèi)源橋基將2個(gè)銅離子聯(lián)系起來(lái)。當(dāng)酪氨酸等物質(zhì)和酶過(guò)渡絡(luò)合時(shí)，主要是羥基和酶的活性中心上的原子鍵合發(fā)生作用。在黑色素的催化反應(yīng)過(guò)程中，將其分為氧化態(tài)(Eoxy)、還原態(tài)(Emet)和脫氧態(tài)(Edeoxy)3種形式目，區(qū)別在于雙核銅離子活性中心的結(jié)構(gòu)不同。

應(yīng)用研究

作為1種重要的生物資源，酪氨酸酶有著廣泛的用途，在生物體內(nèi)具有多種重要的生理功能，特別在皮膚美白、抗氧化作用等方面表現(xiàn)尤為突出。另外，結(jié)合固定化59、生物傳感器等技術(shù)，在有機(jī)合成、環(huán)境保護(hù)、生物檢測(cè)等領(lǐng)域，利用酪氨酸酶進(jìn)行催化氧化、處理工業(yè)廢水、檢測(cè)化合物等方向已經(jīng)逐漸成為目前國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。

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