细菌细胞壁裂解酶（Cell Lytic Enzymes）专题
细菌细胞壁裂解酶（Cell Lytic Enzymes）专题
（细菌原生质体制备/溶菌酶/溶葡球菌酶/变溶菌素）
专题关键词：
CWDE (Cell wall-degrading enzyme) 细胞壁消化酶；Protoplasts 原生质体；Labiase™ Bacterial Cell Lytic Enzyme；Lysostaphin 溶葡球菌酶；Mutanolysin 变溶菌素；
背景介绍：
原生质体（Protoplast）是指细胞去掉细胞壁后的裸露部分，体外培养条件下，具有以下功能：1）具全能型，可再生细胞壁，进行连续的细胞分裂且能再生成完整细菌的能力；2）通过同种和异种间的原生质体融合，可产生异核体，实现体细胞杂交，从而培育出具有抗病原或更高产量的新品种，微生物育种研究的有效方法。原生质体在细胞生物学、遗传学、生理学、甚至分子生物学基础研究方面，都发挥着极其重要的作用。
细菌细胞壁组成：
细菌根据其细胞壁组成的差异，分为革兰氏阳性菌（G+）和革兰氏阴性菌（G-）两大类。
革兰氏阳性菌细胞壁由一层厚而致密的肽聚糖和磷壁酸构成。肽聚糖是由N-乙酰葡萄糖胺（NAG）和N-乙酰胞壁酸（NAMA）通过β-(1-4)-糖苷键连接而成，糖链间由四到五个氨基酸短肽交联，构成稳定的多层网状大分子结构。磷壁酸是革兰氏阳性菌的特殊成分，以长链形式穿插于肽聚糖中，一端结合在细胞壁上为壁磷壁酸（WTA），结合在质膜上的称膜或脂磷壁酸（LTA）。【见图1，革兰氏阳性菌细胞壁结构】
图1. 革兰氏阳性菌细胞壁结构
革兰氏阴性菌细胞壁由脂多糖-脂蛋白-磷脂外膜层，环绕一薄（有时仅单层）肽聚糖层构成。不含有磷壁酸。 【见图2，革兰氏阴性菌细胞壁结构】
图2. 革兰氏阴性菌细胞壁结构
细菌原生质体（Protoplast）的制备可用超声波法或酶解法。通常使用溶菌酶或其他酶来进行细胞壁的裂解，经酶消化得到的细菌除了用作遗传或育种研究用的原生质体（或球状体），还适合用于细菌DNA/RNA抽提、细菌天然或重组蛋白的抽提等等。
常用裂解酶（lytic enzymes）类型和基本参数：
1）溶菌酶（Lysozyme），CAS NO：12650-88-3
作用机制：水解肽聚糖中N-乙酰胞壁酸和N-乙酰基-D-葡糖胺残基间的β(1→4)键以及壳糊精中N-乙酰基-D-葡糖胺残基间的β(1→4)键。革兰氏阳性细胞对该水解作用非常敏感，因为它们的细胞壁含有较高比例的肽聚糖。由于存在外膜以及比例较低的肽聚糖，革兰氏阴性细菌对该水解作用不太敏感。然而，细菌外膜中如果存在与金属离子螯合的EDTA，那么这些细胞也可能被水解。
2）溶葡球菌酶（Lysostaphin），CAS NO：9011-93-2
作用机制：一种锌内肽酶，分子量约25kDa。能切割金黄色葡萄球菌细胞壁肽聚糖层中的聚甘氨酸交联，特别用于葡萄球菌属的细胞壁裂解。还是一种强效的抗微生物治疗手段。
3）变溶菌素（Mutanolysin from Streptomyces globisporus），CAS NO：55466-22-3
作用机制：温和裂解用于细菌中易降解生物分子和RNA的提取。也可制备球状体（sphetoplasts）以分离DNA。分子量为23kDa的N-乙酰溶菌酶（Muramidase），类似于溶菌酶（lysozyme），能切割细胞细胞壁肽聚糖-多糖复合物中的N-乙酰胞壁酰-β(1-4)-N-N-乙酰葡糖胺。裂解李斯特菌和其他革兰氏阳性菌比如乳酸菌（Lactobacillus），乳球菌（Lactococcus）。
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