- Característiques
- Tipus de lisozimas en els animals i les seves característiques
- Lisozimas tipus C
- Lisozimas tipus G
- Lisozimas tipus I
- estructura
- funcions
- referències
Les lisozimas són enzims hidrolítics àmpliament distribuïdes en la naturalesa capaços d'hidrolitzar els enllaços glicosídics de l'peptidoglucano a la paret dels bacteris. Estan presents en plantes i animals i funcionen com a mecanisme de defensa contra infeccions bacterianes.
El descobriment d'aquests enzims es remunta a l'any 1922, quan Alexander Fleming es va adonar que existia una proteïna que tenia la capacitat catalítica de lisar bacteris en alguns teixits i secrecions humans.
Representació gràfica de l'estructura de la Lisozima (Font: Jawahar Swaminathan and MSD staff at the European Bioinformatics Institute via Wikimedia Commons)
Gràcies a la seva fàcil obtenció i al seu petit tamany, el lisozim va ser una de les primeres enzims seqüenciades i l'estructura va ser determinada a través de raigs X. En l'actualitat és emprada com a sistema model en química, enzimologia, cristal·lografia i biologia molecular de proteïnes.
La lisozima és un enzim "bacteriolítica" que s'especialitza en la hidròlisi dels enllaços glicosídics β-1,4 que es formen entre l'àcid N-acetilmurámico i la N-acetilglucosamina presents a la paret cel·lular de peptidoglucano que està especialment exposat a les bacteris grampositius.
Té diverses funcions, tant digestives com immunològiques, en tots els organismes on s'expressa i és emprada com a recurs biotecnològic amb diversos fins.
Característiques
Les lisozimas són expressades pels principals grups d'organismes vius al planeta, però són particularment abundants en animals i és a partir d'aquests que s'han purificat i estudiat més.
En els humans, la lisozima es troba en altes concentracions en diferents fluids i teixits com el fetge, el cartílag, la saliva, les mucositats i les llàgrimes. És expressada per les cèl·lules hematopoètiques i es troba també en els granulòcits, monòcits i macròfags, així com en altres cèl·lules precursores de la medul·la òssia.
Les lisozimas d'origen vegetal hidrolitzen substrats similars als que empren altres enzims molt relacionades conegudes com quitinases, per aquesta raó també poden hidrolitzar enllaços a la quitina, encara que amb menor eficiència.
Tipus de lisozimas en els animals i les seves característiques
A l'almenys tres tipus de lisozimas han estat descrites en el regne animal:
-Les lisozimas tipus C ("C" de " c onvencional" o de " c Hicken", que significa pollastre en anglès)
-Les lisozimas tipus G ("G" de " g OOSE", que significa oca en anglès) i
-Les lisozimas tipus I ("I" de " i nvertebrados")
Les tres classes de lisozimas es diferencien entre si pel que fa a les seves seqüències aminoacídiques, a les seves característiques bioquímiques ia les seves propietats enzimàtiques.
Lisozimas tipus C
Aquestes lisozimas són considerades els enzims "model" d'aquesta família, ja que han servit com a model per als estudis d'estructura i funció. Es coneixen com a tipus "C" de l'anglès "chicken" ja que van ser aïllades per primera vegada de la clara d'ou de gallina.
En aquesta classe es troben les lisozimas produïdes per la majoria dels vertebrats, especialment per aus i mamífers. També inclou enzims presents en alguns artròpodes com els lepidòpters, els dípters, alguns aràcnids i crustacis.
Són enzims de mida petita ja que tenen un pes molecular que no supera els 15 kDa. Són proteïnes bàsiques amb alts punts isoeléctricos.
Lisozimas tipus G
La primera lisozima d'aquest tipus va ser identificada en la clara d'ou d'una oca i està present en nombroses espècies d'aus com les gallines, els cignes, els estruços, els casuarios i altres.
En alguns casos, les lisozimas de tipus G són més abundants que les lisozimas de tipus C a les clares dels ous de certes aus, mentre que en altres passa el contrari, les lisozimas de tipus C són més abundants.
Aquestes lisozimas també són presents en mol·luscs bivalves i en alguns tunicats. Són proteïnes una mica més grans que les de tipus C, però el seu pes molecular usualment no excedeix els 25 kDa.
Lisozimas tipus I
Aquestes lisozimas són presents primordialment en animals invertebrats. La seva presència ha estat determinada en anèl·lids, equinoderms, crustacis, insectes, mol·luscs i nematodes, i està absent en mamífers i altres vertebrats.
Tenen punts isoeléctricos més àcids que els de les proteïnes de tipus C i de tipus G.
estructura
Els tres tipus d'enzims animals descrits en la secció anterior presenten estructures tridimensionals bastant similars.
La lisozima dels humans és una lisozima tipus C i va ser la primera d'aquests enzims en ser estudiada i caracteritzada estructuralment. És una petita proteïna de 130 residus aminoacídics i està codificada per un gen situat en el cromosoma 12, que posseeix 4 exons i 3 introns.
La seva estructura es divideix en dos dominis: un conegut com domini α i un altre com domini β. El domini α està compost per quatre hèlixs alfa i el domini β format per una làmina β antiparal·lela i un bucle de grans dimensions.
El lloc catalític de l'enzim es troba en l'esquerda que es forma entre els dos dominis i per a la unió amb el substrat posseeix residus d'àcid glutàmic i àcid aspàrtic. A més, posseeix a l'almenys sis "subllocs" coneguts com A, B, C, D, E i F, capaços d'unir-se a sis residus consecutius de sucres.
funcions
La lisozima no només té funcions fisiològiques en la protecció i combat contra infeccions bacterianes en els organismes que l'expressen, sinó que, com s'ha comentat, ha estat de gran utilitat com enzim model des del punt de vista químic, enzimàtic i estructural.
En la indústria actual es reconeix com un potent bactericida i s'empra per a la preservació d'aliments i fàrmacs.
Gràcies a la reacció que catalitzen aquests enzims, poden actuar sobre diferents poblacions bacterianes i alterar l'estabilitat de les seves parets, el que es tradueix posteriorment en la lisi cel·lular.
En conjunt amb altres enzims similars, les lisozimas poden actuar tant sobre bacteris grampositius com sobre bacteris gramnegatius, pel que poden ser considerades parts de sistema "immune" antibacterià de diferents classes d'organismes.
En els glòbuls blancs presents en la sang dels mamífers, aquests enzims tenen importants funcions en la degradació dels microorganismes invasors, pel que són essencials per al sistema immune d'humans i altres mamífers.
Les lisozimas a les plantes compleixen essencialment les mateixes funcions que en els animals que les expressen, ja que estan com a primera línia de defensa contra patògens bacterians.
referències
- CALLEWAERT, L., & Michels, W. (2010). Lysozymes in the animal kingdom. J. BIOSCI., 35 (1), 127-160.
- Merlini, G., & Bellotti, V. (2005). Lysozyme: A paradigmatic molecule for the investigation of protein structure, function and misfolding. Clinica Chimica Acta, 357, 168-172.
- Mir, A. (1977). Lysozyme: una breu review. Postgraduate Medical Journal, 53, 257-259.
- Sahoo, NR, Kumar, P., Bhusan, B., Bhattacharya, TK, Dayal, S., & Sahoo, M. (2012). Lysozyme in Livestock: A Guide to Selection for Disease. Journal of Animal Science Advances, 2 (4), 347-360.
- Wohlkönig, A., Huet, J., Looze, I., & Wintjens, R. (2010). Structural Relationships in the Lysozyme Superfamily: Significant Evidence for Glycoside Hydrolase Signature Motifs. PLoS One, 5 (11), 1-10.