BMRB Uitgelicht systeem: Lysozym
Lysozym (1,4-β-N-acetylmuramidase) is een enzym dat een belangrijke rol speelt bij de preventie van bacteriële infecties. Het doet dit door een specifiek bestanddeel van bepaalde bacteriële celwanden, peptidoglycaan, aan te vallen. Peptidoglycaan bestaat uit de zich herhalende aminosuikers N-acetylglucosamine (NAG) en N-acetylmuraminezuur (NAM), die met peptidebruggen aan elkaar zijn gekoppeld. Lysozym werkt door de verbinding tussen NAG enNAM te hydrolyseren, waardoor de permeabiliteit van de bacterie toeneemt en de bacterie barst.
Lysozym is wijd verbreid in planten en dieren. Menselijk lysozym komt tot expressie in de slijmvliezen van de mondholte en de traanbuisjes. Het wordt ook aangetroffen in speeksel, tranen, melk, baarmoederhalsslijm, leukocyten en nierweefsel. Het merendeel van het in onderzoek gebruikte lysozym wordt gezuiverd uit kippeneiwit.
De primaire structuur van lysozym is een enkel polypeptide met 129 aminozuren. Onder fysiologische omstandigheden is lysozym gevouwen tot een compacte, bolvormige structuur met een lange spleet in het eiwitoppervlak. Deze spleet is de actieve plaats die betrokken is bij het binden aan de bacteriële koolhydraatketen en deze vervolgens splitst.
Lysozym werd ontdekt door Alexander Fleming in 1921 toen hij aantoonde dat zijn eigen neusslijm het vermogen had om de groei van een bepaalde bacteriestam in cultuur te remmen. Hij besefte dat dit grotendeels te danken was aan de werking van een eiwit in het slijm dat de bacteriecellen deed lyseren of uiteenvallen. Vandaar dat hij het eiwit lysozym noemde. In een publicatie uit 1922 meldde hij de activiteit ervan in kippenei-eiwit, tranen, speeksel, sputum en neusuitvloeiingen. In een latere studie ontdekte Fleming in samenwerking met V.D. Allison lysozym in menselijk bloedserum, speeksel, melk en een groot aantal andere vloeistoffen.
Ondanks de antimicrobiële activiteit van lysozym tegen onschadelijke, in de lucht zwevende bacteriën, bleek het geen effect te hebben tegen bacteriën die ziekten veroorzaken. Fleming realiseerde zich dat er geen brede medische toepassingen waren voor zijn ontdekking en ging verder met andere studies naar chemische antiseptica. Zijn werk aan lysozym stimuleerde echter Fleming’s belangstelling voor antimicrobiële middelen en leidde tot de ontdekking van penicilline in 1928, waarvoor hij later in 1945 een Nobelprijs ontving.
In 1966 bepaalde David Chilton Phillips met behulp van röntgenkristallografie de structuur van lysozym, de eerste die voor een enzym was opgelost. Op basis van dit werk kon Phillips het mechanisme van de katalytische werking van het enzym verklaren. Lysozym is nu een van de meest voorkomende eiwitstructuren in de Protein Data Bank.
Lysozym is in september 2000 gekozen tot Molecuul van de Maand van de Protein Data Bank. Deze pagina biedt aanvullende informatie over verschillende onderwerpen in verband met lysozym, waaronder geschiedenis, structuur en functie.