木材白腐菌分解木质素的酶系统_锰_省略_素过氧(4)

156 菌 物 学 报 26卷 解非酚的木质素亚基（Jensen et al., 1996），这个事实表明这类白腐菌还存在其他的木质素分解机制。因此研究者也探索了MnP能氧化占木质素全部芳香结构大多数的非酚类木质素结构的另一种机制，尤其是产生活性基团的复合氧化剂中介体被用来解释这类结构被MnP的氧化作用。研究结果表明，MnP还可产生除Mn3+螯合物以外的可扩散到木材细胞内的氧化基团。一些复合氧化剂如有机硫化合物（谷光甘肽GSH、L-半胱氨酸等）以及不饱和脂肪酸及其它们的衍生物（如亚油酸、吐温80等）都能被MnP酶系氧化，分别形成特殊的活性硫基团和活性过氧化物基团。在氧分子存在的条件下，这些活性基团就能攻击难降解的木质素非酚结构，而且这些活性基团也是H2O2的一个来源。有机硫化合物如GSH显示出能促进藜芦醇和非酚类β-O-4木质素模型二聚体苯甲基位点的氧化作用，结果使二聚体的芳基醚键断裂（Wariishi et al., 1989）。然而，尽管在部分细胞溶解时被释放出来的含有肽链的-SH-基团可能成为硫醇中介体的来源，但是真菌在其微环境中不能分泌谷胱甘肽等硫醇化合物。因此，依赖于不饱和脂肪酸及其衍生物脂类的中介体反应系统被提出，用于解释MnP对非酚类木质素结构的降解作用。这个反应体系的作用机制与硫醇中介体的反应机制相似，由不饱和脂肪酸结构经过MnP的过氧化作用，可以产生瞬间的脂肪过氧化基团中介体，这些中介体能够氧化木质素非酚的亚基，产生活性的中间体苯氧基，从而进行木材的最初脱木质素作用，这个过程也就是“脂类过氧化作用”（Bao et al., 1994; Kapich ＆ Shishkina, 1995; Kapich et al., 1999a）。在MnII 存在的条件下，MnP可以促进不饱和脂类物质的过氧化作用。MnP的脂肪体系具有足够的氧化还原潜能可以断裂非酚的木质素模型二聚体内的Cα-Cβ键和β-芳基醚键（Kapich et al., 1999b）。

很明显，在降解木质素真菌的微环境中存在这种适宜的有助于降解的不饱和脂肪酸，这种物质是木材本身具有的。由于MnP的脂肪过氧化系统可以解聚木质素的酚与非酚的结构，因此由MnP催化的反应因为增加了酚的含量而提高了木质素的活性。据测定，研磨后的松材在射脉菌Phelebia radiata产生的MnP存在的条件下，聚合物降解过程的反应混合物中含有高浓度稳定态的Mn3+，并且在表面活化剂吐温80存在的情况下，聚合物的降解过程被显著地加强了，因为吐温80含有不饱和脂肪酸的残基（Hofrichter et al., 2001）。在体外，在合成氧化剂硫醇如谷光甘肽或不饱和脂肪酸及其衍生物如吐温80存在的情况下，MnP对木质素的解聚作用会有所提高，导致了14CO2排出量的提高（Hofrichter et al., 1999）。MnP在非细胞状态下，也具有氧化和解聚天然和合成木质素及整体木质纤维基质（如磨过的稻草、木材、纸浆等）的能力。

Hildén等人（2000）描述了另一种可能提高MnP对非酚类木质素结构降解活性的可能性。他们利用另一种酶纤维二糖脱氢酶，第一步是用它来改变非酚类苯甲醇结构，MnP反过来就可以以同样的方式攻击苯甲醇结构。由纤维二糖氧化酶产生的羟基被提出是一种促进反应进行的驱动力。这一反应过程使甲醇从芳香环上脱落形成一个酚羟基，因此使MnP的攻击作用成为可能。

MnP和白腐菌分解木质素的其他细胞外氧化酶有益的协同合作效应已经显示出来了，包括MnP和漆酶、MnP和LiP以及与糖氧化酶如纤维二糖脱氢酶的协同效应，都同样地提高了对所用木质素制备物的降解作用。进一步探索这些酶的协同作用机制，将具有非常重要的理论和应用意义。

由于MnP有极强的降解潜力，因此这种酶在生物技术应用中极具吸引力，例如在木本与非木本植物的制浆和漂白、有毒废弃物的脱除以及一些有毒有机合成物的降解等方面的应用。所有这些应用都依赖于这种酶的大规模的可行性生产和它的长期稳定性。利用不同的组合技术使MnP处于非活化状态，结果使 MnP对温度、pH值和有机溶剂等都有了较高的稳定性。如果这些措施及其它的一些措施能进一步提高MnP的稳定性，并特别地降低了酶的生产成本，MnP将成为生物技术生产领域中的一种多效的生物催化剂（Hofrichter, 2002）。

2 漆酶（Laccase）

漆酶（EC1.10.3.2）是一组对双酚蓝铜氧化酶，广泛存在于真菌中的担子菌、半知菌和子囊菌中，在