木材白腐菌分解木质素的酶系统_锰_省略_素过氧(5)

1期 池玉杰等：木材白腐菌分解木质素的酶系统-锰过氧化物酶、 漆酶和木质素过氧化物酶催化分解木质素的机制 157 一些昆虫、细菌和植物中也有漆酶的存在。漆酶具有单体、双体和四聚体形式，一般以单体形式存在。白腐菌漆酶的分子量在60kDa～80kDa之间，是糖基化的，其中含有15%～20%的碳水化合物。有酸性等电点，最适pH值在3.5～7.0之间。漆酶可以由大多数的白腐菌产生，而Phanerochaete chrysosporium是著名的缺乏漆酶的特例。

尽管漆酶早在1883年就已被发现，但是漆酶对木质素的降解机制及生理作用到目前还不十分清楚。虽然一些降解木质素的真菌并不产生漆酶，说明在降解木质素的过程中漆酶并不是必要的，但是毫无疑问在产生漆酶的白腐菌对木质素的分解过程中，漆酶也起着重要的作用，因为漆酶能够参加木质素降解过程中的许多反应，形成氧化的木质素代谢产物。漆酶的氧化还原电位为0.8 V，利用氧分子作为氧化剂，而不需要过氧化物。

像锰过氧化物酶-Mn系统中的Mn3+螯合物一样，漆酶正常地只催化氧化大多数带有自由酚基的木质素模型化合物，包括苯酚、多酚、含有甲氧基的一元酚、芳香胺和其他相对容易氧化的富电子芳香化合物如儿茶酚、对苯二酚、2,6-二甲氧基苯和丁香醛连氮等，催化反应包括4个连续的1个电子的氧化作用，是一个电子转移的芳香底物的氧化反应，氧化酚环，形成自由基中间产物苯氧基团。苯氧基团是以氧为中心的阳离子基团，通常可以发生非酶催化的裂解反应，最终导致芳基与α碳原子（Cα）之间的键断裂。氧化还原反应转移电子到分子氧中，将氧分子（O2）还原成水，酶回到原先状态。但是在漆酶引起的氧化还原反应中并不释放活性氧自由基。漆酶可氧化单酚、双酚、氨基酚和芳香胺化合物，酶对木质素酚亚基的催化氧化反应结果包括烷基-芳香基的断裂、Cα-Cβ的断裂、α碳原子的氧化和酚木质素二聚体的断裂，漆酶还有使芳香环脱甲氧基、脱甲基作用以及聚合和解聚木质素的作用。

但是，漆酶的氧化还原电位太低，一般不能氧化非酚的木质素亚基。然而，在适宜的氧化还原辅助基质存在的条件下，例如在人造底物ABTS[2,2’-连氮-双（3-乙基-苯并噻唑啉-6-磺酸）] 存在的情况下，来源于彩绒革盖菌的漆酶能氧化非酚的木质素模型化合物（Kawai et al., 1999），虽然在漆酶单独存在的情况下不能氧化这类化合物，可能是通过夺取苯甲基碳原子上的氢（Bourbonnais ＆ Paice, 1990）。ABTS还可以增加漆酶降解牛皮纸浆中残余木质素的能力；被报道其他合成的中介体也有与ABTS相同的效果。

Eggert和他的合作者（Eggert et al., 1996a; 1996b; 1996c）发现白腐菌Pycnoporus cinnabarinus不产生木质素过氧化物酶和锰过氧化物酶，这种真菌在液体培养基中仅产生漆酶作为唯一的分解木质素的酶，并且产生了漆酶的底物3-羟基-邻氨基苯甲酸，这种物质是一种自然的氧化非酚木质素亚基的中介体。因此根据这些研究结果提出了一种新的木质素聚合物降解系统。这个系统同样在没有其他外加因素的帮助下，以螯合的Mn3+同样的作用方式去裂解极难降解的非酚类木质素结构。这个系统内部的作用原则和MnP的催化作用是相似的，即从木质素分子中失去一个电子后形成不稳定的基团，这些不稳定的基团在有氧气的条件下易于分解。

3 木质素过氧化物酶

木质素过氧化物酶（LiP, EC1.11.1.14）曾被称为木质素酶，与MnPs一样也是含亚铁血红素的过氧化物酶。木质素过氧化物酶首先在金孢展齿革菌Phanerochaete chrysosporium中发现。目前已知只有几种白腐菌能够产生LiPs，分子量大约40 kDa，是糖基化的，有酸性等电点和偏酸性的最适pH值，它们包含一个亚铁原卟啉IX血红素半体。LiPs氧化还原电位为1.5V。这种酶易受H2O2的影响而失活，并且木质纤维素基质的一些成分有抑制和覆盖LiPs活性的作用。

木质素过氧化物酶与其它过氧化物酶如辣根过氧化物酶相似，运行一个典型的过氧化物酶催化循环。对木质素底物的催化氧化作用，起始于木质素过氧化物酶作为过氧化氢H2O2的电子供体，被其氧化产生缺2个电子的中介体称作LiP化合物I，LiP化合物I接下来进行两步对芳香底物的1个电子的氧化作用