白腐菌的木质素降解酶在应用微生物学中的作用

1)黄孢原毛平革菌和其他真菌的木质素降解酶

（1）黄孢原毛平革菌木质素降解过氧化物酶

黄孢原毛平革菌木质素降解酶系有两种主要的过氧化物酶:木质素过氧化物酶（lignin peroxidases，LiP）和锰过氧化物酶（manganese peroxidases，MnP）。 黄孢原毛平革菌除产生木质素酶、葡萄糖氧化酶以外，还产生其他的酶，如纤维素酶、半纤维素酶和蛋白酶。 但更受重视的还是LiP 和MnP，因为它们能生物降解异生素、木质素模式化合物（lignin model compound）和木材中的木质素。

（2）其他真菌木质素降解过氧化物酶

其他白腐菌也产生木质素降解过氧化物酶。 已经开发出一种有效的方法，即通过结合载体菌丝生产射脉菌木质素酶并达到反应器生产规模。

（3）漆酶

漆酶是一种含铜的氧化酶，也是非特异型氧化酶，能够氧化多元酚、甲氧基酚和二胺等多种有机化合物，与木质素过氧化物酶和锰过氧化物酶需要过氧化氢不同，漆酶催化的氧化酚类化合物反应只需要氧气作为电子受体，氧气在反应中被还原为水。

2)过氧化物酶的反应机制

（1）木质素过氧化物酶(www.xing528.com)

根据对这类酶的动力学和光谱学分析，它们的催化机制和其他过氧化物酶的催化机制十分类似。 首先酶（含Fe3+）被H2O2 氧化失去2 个电子，形成化合物Ⅰ（LiP 1）；化合物Ⅰ与1个底物分子反应得到1 个电子，并形成化合物Ⅱ（LiP 2）和1 个芳香族自由基产物；化合物Ⅱ又与另一个芳香族底物分子反应得到第二个电子，底物形成另一个自由基产物，并且酶恢复到原来的状态。

（2）锰过氧化物酶

除MnP 以Mn2+作为中介体以外，MnP 反应机制与LiP 很相似。 一旦Mn2+被酶氧化为Mn3+就可以氧化有机底物分子。 Mn3+和有机酸螯合，有高而稳定的氧化还原电位，螯合的Mn3+作为分散的氧化还原中介体可以氧化酚类、某些甲氧基芳香化合物、硝基芳烃、氯代芳烃和有机酸等。

（3）LiP 和MnP 催化机制的相似性

由于LiP 和MnP 高的氧化还原电位，它们可以氧化其他过氧化物酶不容易氧化的底物。

3)过氧化物酶产生的调节

许多研究涉及LiP 表达的最佳条件，其研究核心是如何使用该菌菌体对污染地点进行修复。 总的来说，过氧化物酶在营养受到限制的次生代谢过程中产生。 限制氮、碳和硫会诱导酶的活性。 添加L-谷氨酸、谷酰胺、组氨酸到培养基中会抑制木质素酶的活性。 另外，过量的营养和环己酰亚胺（放线酮）也会抑制酶的活性，而用木质素、木质素模式化合物和过氧化氢将增加酶的活性。