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酪氨酸酶（1种含铜氧化还原酶）

次浏览 | 更新时间：2023-05-19

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酪氨酸酶

1种含铜氧化还原酶

一种含铜的金属酶

酪氨酸酶(EC1.14.18.1，tyrosinase，TYR)又称多酚氧化酶、儿茶酚氧化酶、陈干酪酵素等，是1种结构复杂的含多亚基的含铜氧化还原酶，广泛存在于微生物、动植物和人体中。

酪氨酸酶是一种氧化酶，且是调控黑色素生成的限速酶。这种酶参与黑色素合成的两个反应：第一步将单酚羟基化为二酚，第二步将邻二酚氧化为邻二醌。邻二醌再经过几步反应后就变为黑色素。酪氨酸酶是一种含铜的酶，存在于植物与动物组织中，催化生成由酪氨酸氧化而来的黑色素以及其它色素，如使剥皮或切片的马铃薯暴露在空气中变黑。在皮肤黑素细胞的黑色素体中能发现酪氨酸酶。在人类基因组中，酪氨酸由TYR基因编码。

酪氨酸酶具有多种生物学功能，近年来对其在医药、美容、食品和环保等领域的应用，引起了国内外的广泛关注。

基本信息

中文名	酪氨酸酶
外文名	tyrosinase、TYR
影响	黑色素代谢和儿茶酚胺
来源于	胚胎神经鞘细胞
领域	生物
类型	铜酶

收起

简介

酪氨酸酶又称多酚氧化酶,是一种约75 ku含铜的氧化还原酶，广泛存在于动植物、微生物及人体中,是黑色素合成的限速酶,直接影响黑色素的合成。酪氨酸酶由多个亚基组成，每个亚基含有2个金属铜离子，而2个铜离子分别与3个组氨酸残基的亚氨基共价结合固定在活性中心上，另外有1个内源桥基将2个铜离子联系在一起，构成酪氨酸酶的活性中心。如果铜被氧化，酶就会失活并且可以通过电子供体被重新激活，例如L-3, 4二羟苯丙氨酸、抗坏血酸、超氧阴离子，以及可能的一氧化氮。在植物中，酪氨酸酶为多酚氧化酶；在昆虫中则称为酚氧化酶；在微生物和人体中，才称为酪氨酸酶。酪氨酸酶基因家族在催化黑色素生成时产生作用的共有3种，即TYR、TYRP1和TYRP2，其中TYRP1和TYRP2在控制黑色素细胞产生黑色素类型的最后几步中起催化作用，TYR是在黑色素合成起始过程中的一种关键的限速酶，至少具有酪氨酸羟化酶和多巴氧化酶两种活性，在黑色素合成过程中涉及到酪氨酸酶的氧化以及转运。酪氨酸在酪氨酸酶的作用下生成多巴，再经过一系列的步骤最终生成黑色素。黑色素使动物呈现较暗颜色，特别是黑色和棕色，有时出现黄色。酪氨酸酶的表达和活性决定着黑色素生成的速度和产量，酪氨酸酶活性越高，皮肤中黑色素形成的量就越多。

在酪氨酸酶的催化作用下，酪氨酸被氧化为多巴醌；多巴醌自动氧化生成多巴和多巴色素，多巴也是酪氨酸酶的底物，它被催化后再次生成多巴醌；多巴色素的反应产物5，6-二羟基吲哚(DHI)和5，6-二羟基吲哚羧酸(DHICA)经一系列的氧化反应生成真黑素，其为皮肤的色素主要组分；在半胱氨酸或者谷胱甘肽存在的条件下，多巴醌会转变成半胱氨酰多巴，最后生成褐黑色素。酪氨酸酶在黑色素的合成过程中起着非常重要的作用，合成的黑色素没有固定的分子质量；黑色素不断产生和沉积并形成均匀的黑色素颗粒，成熟的黑色素颗粒沿着微管、微丝运动到黑色素细胞的树突上，再到达相邻的角质细胞中，最后被角质细胞内的溶酶体降解，随表皮细胞的脱落而排出。

酪氨酸酶在生物体中具有重要的生理功能。同时，它也与人体雀斑、褐斑等黑色素过度沉积等疾病的发生有关，并与昆虫的蜕皮和果蔬的褐化有很大关系。

研究历史

自从发现了人黑色素细胞可以以1-3，4-二羟基丙氨酸(L-多巴)为底物合成黑色素，这个反应成为酪氨酸酶活性和定位检测的基础，在之后的研究中，酪氨酸酶成为第一个用亲和色谱纯化的酶，酪氨酸酶也是最早发现能将酶分子内部氧原子参入到有机物中的酶；并为酶自杀性失活提供了早期实例。现今，人们已经从微生物、植物及多种动物中提取并纯化了酪氨酸酶。目前，对酪氨酸酶的研究主要集中在酶的分离纯化、催化机制、活性调控以及酪氨酸酶基因及其在生物体内的生理作用等方面。

种类及分布

酪氨酸酶的分布与动物的生理功能息息相关，不同动物的酪氨酸酶在体内分布的部位不同，多数昆虫在正常生理状态下，酪氨酸酶以酶原的形式存在，不同类型的酪氨酸酶存在于昆虫的特定部位，以完成特定的生理功能。

美洲画嫌存在于血红细胞内，而麻蝇则仅存在于血浆中，并且在表皮中主要以活化形式的酪氨酸酶存在，昆虫酪氨酸酶除参与黑色素的形成外还是唯一参与角质硬化的酶，昆虫高度硬化的角质能阻断微生物和异物的入侵，并为柔软的无脊椎动物身体提供了保护，在节肢动物中，酪氨酸酶还参与其他两种重要的生理过程--防御反应和伤口愈合。哺乳动物酪氨酸酶催化产生的黑色素被分泌进入到表皮和毛发的角质细胞中，使体表着色，从而起保护皮肤和眼睛、抵御紫外线的辐射和防止内部组织过热等作用，哺乳动物酪氨酸酶常见于黑素细胞中，黑素细胞是存在于皮肤，发囊和眼睛中并产生色素的高度特异性的细胞。酪氨酸酶功能减退或缺失时，即会影响黑色素代谢，从而发生疾病如白癫疯和白化病动物与人的常染色体隐性疾病也与酪氨酸酶的缺失或活性下降有关。

作用机制

酪氨酸酶活性中心呈现出双核铜中心结构，由2个铜离子位点组成，与蛋白质中的组氨酸残基结合，并且由1个内源桥基将2个铜离子联系起来。当酪氨酸等物质和酶过渡络合时，主要是羟基和酶的活性中心上的原子键合发生作用。在黑色素的催化反应过程中，将其分为氧化态(Eoxy)、还原态(Emet)和脱氧态(Edeoxy)3种形式目，区别在于双核铜离子活性中心的结构不同。

应用研究

作为1种重要的生物资源，酪氨酸酶有着广泛的用途，在生物体内具有多种重要的生理功能，特别在皮肤美白、抗氧化作用等方面表现尤为突出。另外，结合固定化59、生物传感器等技术，在有机合成、环境保护、生物检测等领域，利用酪氨酸酶进行催化氧化、处理工业废水、检测化合物等方向已经逐渐成为目前国内外研究的热点。

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