起初， Fleming对这种有杀死细菌活性的 物质的实验不过是出于一种兴趣。但在目 睹了一战中大量的士兵死于外伤感染之后， Fleming开始试图倾其毕生来寻找一种能够 有效杀死细菌，同时又能对人类保持相对 的无毒性的药剂。不象Fleming在1928年发 现的青霉素(penicillin)，溶菌酶不能证 明有临床价值。但是在酶机制的研究学习 方面，溶菌酶扮演了一个很重要的角色。
溶菌酶是一种葡糖苷酶，能催化水解NAM 的C1和NAG的C4之间的糖苷键，但不能水 解NAG C1和NAM C4之间的β（1-4）糖苷
键。几丁质是甲壳类动物甲壳中所含的多 糖，仅由NAG残基通过β（1-4）糖苷键连 接而成，几丁质也是溶菌酶的底物。
溶菌酶的内部几乎全部是非极性的 (nonpolar) 。疏水的相互作用在溶菌 酶的折叠构象中起重要作用。在溶菌酶 分子的表面，有一个比较深的裂缝，其 大小恰好能容纳多糖底物的6个单糖， 这是溶菌酶的活性部位。
一侧。
这两个酸性侧链具有明显不同的微 环境。Asp52是在一个明显的极性 环境中，在那里它在一个复杂的氢
键网络中起着氢键受体的作用。相 反，Glu35位于非极性区。这样， 在pH5下，这是溶菌酶水解几丁质 的 最 适 pH ， 即 溶 菌 酶 活 性 最 大 。 Asp52侧链羧基为解离的COO-形式， 而 Glu35 则 为 质 子 化 未 电 离 的 COOH形式。侧链基团的氧原子与 这个糖苷键的距离大约是0.3nm。
在结合底物时，酶迫使底物采取了接近
于过渡态的构象。
随着DNA技术的新技术的发展，使以前 被分解的基因的任何多肽的中间缺失、 添加或替换成为了可能。通过定点诱变 技术的使用，DNA的核苷酸序列可以特 殊地变更以至多肽的氨基酸可以被任何 调查者选择的氨基酸代替。蛋白质中的 任何氨基酸可以被替代，并且调查者能 确定所有蛋白质分子产生的持续的变更。
最早把定点诱变使用到溶菌酶研究的 在1989年被发表。在论文中，Asp52 和Glu35都被作为对象研究，研究是 测试那些氨基酸残余被代替的突变蛋 白质的活性。像先前研究的预期结果 一样，这些突变蛋白质只有很少甚至 没有催化活性。
Phillips根据晶体学研究提出的底物结 合方式和催化作用机制，曾在各种化 学实验中受到检验。所有实验结果都 支持这个晶体学假设。
多糖恰好具有NAM-NAG键，所以水解部位 只能发生在D-E之间。
用X射线晶体结构分析法研究了竞争性抑制 剂（NAG）3仅仅占据了大约半个裂缝。从 活性部位的几何大小看出酶的最小底物应 该是（NAG）6。实验中用（NAG）6为底 物，确实能被酶迅速水解。酶活性部位刚 好能容纳一个六糖分子，A、B、C、D、E、 F表示6个糖残基的位置，只是第4个糖残基 D环因空间的原因必须由正常的椅式变形为 能量较高的半椅式或“沙发”构造。因此
在1965年,David Phillips和他在牛 津的同事以0.2nm分辨率的X射线 晶体（X-ray crystallography）结
构分析法阐明了溶菌酶的三维结 构(tertiary structure)。
溶菌酶是从鸡蛋清中提炼的，蛋清里的
溶菌酶可以保护胚胎在发育过程中免受 细菌的感染。溶菌酶溶解细菌是通过水 解细菌细胞壁多糖(the polysaccharide of the bacterial cell wall)的糖苷键 (glycosidic bonds)。
对多种传染性疾病的 治疗作用，荣获1945 年诺贝尔生理学或医 学奖。
1922年的一天，正在感冒的英国细菌学家 Alexander Fleming发现，把一些鼻粘液加入 细菌的培养基后会引起细胞的溶解。而这种
存在于鼻粘液中的能杀死细菌的重要物质被 认为是一种酶， Fleming命名其为溶菌酶 （ Lysozyme ）。
糖苷键的稳定性减低，键就容易从这里断
裂。
进一步的问题是酶的催化 作用，究竟键是在糖苷键 原子的哪一侧被裂解的？
回答这个问题可以在H218O溶液中酶促水 解底物（NAG）6，发现只有D糖C1上含 有18O，而E糖的C4羟基只含普通的O， 由此可知这个键断裂在D糖基的C1和E残 基的糖苷键的O之间。分析D-E键周围的 微 环 境 ， 最 活 泼 的 基 团 显 然 是 Asp52 和 Glu35 ， 它 们 分 别 位 于 糖 苷 键 两 侧 。 Asp52位于糖苷键的一侧，而Glu35在另
（BN-CA糖G苷）键3是均溶不菌可酶能的是竞被争水抑解制的剂键，。因C此环A-的B， 空间对NAM来说体积太大，只能是NAG。 C-D 也 不 可 能 成 为 裂 解 的 部 位 ， 而 NAM 不 能适合到部位C中，进一步排除了另外一个 裂解部位：E-F键。胞壁多糖是一个NAM和 NAG交替的高聚物，从而NAM不能占据部 位C时也就不能占据部位E。细菌的细胞壁
上述的催化机制中，关键要素为：
（1） 广义的酸催化，Glu35以酸的 形式提供质子，他的糖苷键氧原子的距 离为0.3nm，正式合适的作用距离。
（2） 正碳离子中间产物的形成与稳
定，一方面由于Asp52带有负电荷的羧 酸基通过静电相互作用稳定D环中C1的 正电荷；另一方面由于D环的形变，由 椅式构象变为半椅式，使D环上C1、C2、 C5和O都在一个平面上，氧原子的负电 性可以使正碳离子稳定。因此可以说，
底AG寡聚体作底物测定被溶 菌酶水解的相对速率，结果发现，少于4个 糖的寡聚体水解速率甚小，当由四聚体增 加到五聚体时，水解速率猛增500倍，五聚 体增加到六聚体，速率增加近8倍，六聚体 增加到八聚体，速率不再变化。这种情况 与X射线晶体结构分析结果一致，活性部位 所在的裂缝(cleft)正好被6个糖残基所装 满。
Phillips等人根据上述研究资料提出溶 菌酶的催化作用机制，要点如下：
（1） Glu35的—COOH提供一个H+ 到D环和E环间的糖苷键O原子上。H+ 的转移使D环的C1键与糖苷键O原子 间的键断开，并形成正C离子过渡态 中间产物。
（2） 含有E及F残基的NAG二聚体离开 酶分子。
（3） 正碳离子中间产物进一步与来自 溶剂的OH-发生反应。Glu35质子化，由 A、B、C和D残基组成的NAG四聚体通 过扩散离开酶分子，然后溶菌酶为新一 轮催化过程做好了准备。
我们可以下结论的是三十多年 前Phillips所提出的反应过程是 经得起时间的考验。
谢谢！
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