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酪氨酸酶（1種含銅氧化還原酶）

次瀏覽 | 更新時間：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，存在于植物與動物組織中，催化生成由酪氨酸氧化而來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，近年來對其在醫(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
來源于	胚胎神經(jīng)鞘細(xì)胞
領(lǐng)域	生物
類型	銅酶

收起

簡介

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。酪氨酸酶由多個亞基組成，每個亞基含有2個金屬銅離子，而2個銅離子分別與3個組氨酸殘基的亞氨基共價結(jié)合固定在活性中心上，另外有1個內(nèi)源橋基將2個銅離子聯(lián)系在一起，構(gòu)成酪氨酸酶的活性中心。如果銅被氧化，酶就會失活并且可以通過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)過一系列的步驟最終生成黑色素。黑色素使動物呈現(xiàn)較暗顏色，特別是黑色和棕色，有時出現(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程中起著非常重要的作用，合成的黑色素沒有固定的分子質(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，它也與人體雀斑、褐斑等黑色素過度沉積等疾病的發(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，這個反應(yīng)成為酪氨酸酶活性和定位檢測的基礎(chǔ)，在之后的研究中，酪氨酸酶成為第一個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、植物及多種動物中提取并純化了酪氨酸酶。目前，對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物的生理功能息息相關(guān)，不同動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，并為柔軟的無脊椎動物身體提供了保護(hù)，在節(jié)肢動物中，酪氨酸酶還參與其他兩種重要的生理過程--防御反應(yīng)和傷口愈合。哺乳動物酪氨酸酶催化產(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)部組織過熱等作用，哺乳動物酪氨酸酶常見于黑素細(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，即會影響黑色素代謝，從而發(fā)生疾病如白癲瘋和白化病動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個內(nèi)源橋基將2個銅離子聯(lián)系起來。當(dāng)酪氨酸等物質(zhì)和酶過渡絡(luò)合時，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、檢測化合物等方向已經(jīng)逐漸成為目前國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。

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