Лакказа (EC 1.10.3.2, пара-бензендиол:кислород оксидоредуктаза, п -дифенол оксидаза) — фермент , относящийся к оксидазам . Катализирует ряд реакций окисления ароматических и неароматических соединений. Содержит медь , связанную имидазольными группами гистидина . Встречается во многих микроорганизмах , грибах , растениях . Лакказы из различных организмов могут существенно отличаться по своим свойствам.

Лакказа была открыта Х. Ёсидой в 1883 году при исследовании выделений лакового дерева , быстро твердеющих на воздухе . Название ферменту было дано позже, в 1894 году, французским биохимиком Габриелем Бертраном , впервые выделившим и очистившим лакказу . Впоследствии было описано и подробно изучено множество различных лакказ из различных источников. Так, по состоянию на 2013 год, у сотен организмов описан и расшифрован ген , отвечающий за лакказу .

Каталитические свойства

Типичная катализируемая реакция: 4 молекулы гидрохинона + O ₂ → 4 молекулы 1,4-бензохинона + 2 H ₂ O .

Типичный реакционный цикл фермента превращает одну молекулу кислорода в две молекулы воды, при этом окисляются 4 молекулы субстрата . В результате реакции некоторые субстраты могут димеризоваться или полимеризоваться . В качестве субстата могут выступать различные фенолы , и даже ионы металлов. Окисленные соединения могут выступать в роли посредников и окислять другие соединения. Лакказы имеют низкую субстратную специфичность, что позволяет им окислять разнообразные связи лигнина. Константа Михаэлиса для окисления фенолов и ароматических аминов обычно порядка миллимолей .

Структурные свойства

Лакказа относится к семейству ( англ. multicopper oxidase family ). Наиболее близкими к лакказе ферментами являются человеческий церулоплазмин , растительная , металлоксидаза дрожжей .

Окислительный центр лакказы содержит blue copper-binding site (T1), включающий в себя ион меди , связанный с двумя радикалами гистидина и одним — цистеина , иногда также с одним радикалом метионина . Кислород-редуцирующий центр представляет собой trinuclear copper site (TNC), состоящий из пары антиферромагнитно -соединённых ионов меди, связанных с гистидинами (сайт T3) и из иона меди, связанного с парами гистидин/вода (сайт T2). Электроны из Т1 поступают в Т3 по цистеин-гистидиновому мостику.

Значение в природе

В природе широко распространены лакказы и лакказо-подобные ферменты, которые участвуют в синтезе лигнина у растений, разложении лигнина грибами, в процессах детоксикации , окислительного стресса , в патогенезе растений, в росте и развитии ризоморф , синтезе предшественников меланина и других явлениях . Лакказы и другие подобные ферментные системы, присутствующие в лучистых грибках, содействуют образованию гумуса и других гумусоподобных веществ .

Использование

Лакказы используются в биотехнологических процессах, таких как биоремедиация и детоксикация загрязнённых почв и стоков , органический катализ, получение синтетических волокон из древесины . Используются также в пищевой и пивоваренной промышленности для улучшения свойств теста, улучшения вкусовых качеств пива и продления сроков годности соков за счёт торможения процессов окисления полифенолов в них.

Примечания

Литература

• Alfred M. Mayera, Richard C. Staples. // Phytochemistry. — 2002. — Т. 60 , вып. 6 . — С. 551–565 . — doi : .
• Andrzej Leonowicz et al. Fungal laccase: properties and activity on lignin // Journal of Basic Microbiology. — 2001. — Т. 41 , вып. 3-4 . — С. 185–227 . — doi : .
• O. V. Morozova, G. P. Shumakovich, S. V. Shleev, Ya. I. Yaropolov. Laccase-mediator systems and their applications: A review // Applied Biochemistry and Microbiology. — 2007. — Т. 43 , вып. 5 . — С. 523-535 . — ISSN . — doi : .
• Petri Widsten, Andreas Kandelbauer. Laccase applications in the forest products industry: A review // Enzyme and Microbial Technology. — 2008. — Т. 42 , вып. 4 . — С. 293–307 . — doi : .
• Jones, Stephen M.; Solomon, Edward I.  (2015). Electron transfer and reaction mechanism of laccases. Cellular and Molecular Life Sciences, 72(5), 869–883. doi:10.1007/s00018-014-1826-6