Genomanalysen haben mehrere Gene der blauen Polycuprioxidase (MCO) in verschiedenen Basidiomyceten aufgedeckt. Das gesamte Genom ist jetzt von saprophytischen, weißen und braunen Fäulnisspezies, tierischen und pflanzlichen Pathogenen sowie mykorrhizalen Pilzen verfügbar. Die Gesamtzahl der mco-Gene (von 1 bis 17) und Typen variierte zwischen den analysierten Arten, und es war nicht einfach, den Zusammenhang zwischen der Genverteilung und dem Lebensstil der Pilze zu identifizieren. Der Typ des mco-Gens kann in einem Pilz vorhanden sein und in einem anderen nicht. In verschiedenen Organismen werden während der Artenbildung unterschiedliche Typen von Genen reproduziert. Phylogenetische Analysen definieren verschiedene Laccase-Subfamilien (spezifisch für Agaricus blazei), die klassische Fe2 ++ oxidierte Fet3-ähnliche Eisenoxidase, eine potenzielle Eisenoxidase/Laccase, die eine oder beide dieser Enzymfunktionen zeigt, und Pigment verschiedene Subfamilien von MCO aggregierten Enzymen und putativen Ascorbatoxidase. Laccasen im strengen Sinne sind Laccasen im strengen Sinne aufgrund ihrer vorgeschlagenen Rolle beim Abbau von Holz, Stroh und Pflanzenstreu sowie des starken Interesses an diesen Enzymen in der Biotechnologie. Die biologischen Funktionen von Laccase und anderen MCOs werden jedoch selten erwähnt. Die Funktionen des Substratabbaus, der Symbiose und der Pathogeninteraktion, der Entwicklung, der Pigmentierung und der Kupferhomöostase werden vorgeschlagen. In den meisten Fällen sind die Beweise für die biologische Funktion ziemlich indirekt aufgrund der Relevanz der Expression. Eine Vielzahl von Faktoren erschwert das Studium biologischer Funktionen, wie die Schwierigkeit, ein geeignetes biologisches System für die molekulare Forschung zu definieren, das Substratspektrum der Multi-Copper-Oxidasen hat normalerweise eine breite Überlappung, unzureichendes Verständnis der natürlichen Substrate, niedrige oder multiple Ausdrucks schwieriger Enzyme und die Schwierigkeit, Enzyme heterolog zu exprimieren.

Abbildung 1. Kristallstrukturen der e. coli Laccase cueo unter verschiedenen Kupferbindungsbedingungen.

1. Ceruloplasmin

Ceruloplasmin ist ein kupferhaltiges α₂-Glykoprotein mit einem Molekulargewicht von etwa 120.000 bis 160.000, das nicht leicht zu reinigen ist. Es ist ein einzelsträngiges Polypeptid, das 6-7 Kupferatome pro Molekül enthält. Es ist aufgrund von Kupfer blau und enthält etwa 10% Zucker. Die terminale Sialinsäure ist an die Polypeptidkette gebunden und weist genetische Polymorphismus auf. Seine Rolle besteht darin, die Verteilung von Kupfer in verschiedenen Teilen des Körpers zu regulieren, kupferhaltige Enzymproteine zu synthetisieren, es hat die Rolle von Antioxidantien und hat oxidase Aktivität und die Fähigkeit, die Oxidation von Polyphenolen und Polyamin-Substraten zu katalysieren. Es wird allgemein angenommen, dass Ceruloplasmin von der Leber synthetisiert wird, von der ein Teil über den biliären Trakt ausgeschieden wird, und der Urininhalt ist sehr gering. Die Bestimmung von Aeruginin hat eine gewisse Bedeutung für die Diagnose bestimmter Leber-, Gallenblasen-, Nieren- und anderer Krankheiten.

2. Laccase

Laccase ist eine Polyphenoloxidase, die vier Kupferionen enthält. Sie gehört zur Kupferblauen Oxidase und existiert als Monomer-Glykoprotein. Laccase kommt in Pilzen, Bakterien und Pflanzen vor und kann auch in der Luft überleben. Das einzige Produkt nach der Reaktion ist Wasser, daher ist es im Wesentlichen ein umweltfreundliches Enzym. Die einzigartigen katalytischen Eigenschaften der Laccase machen sie weit verbreitet in der biologischen Detektion, und als effizienter Biodetektor wird sie zu einem effektiven Werkzeug und Mittel für die Analyse von Komponenten wie Substraten, Coenzymen und Inhibitoren. Da das Bewusstsein für den Umweltschutz in den letzten Jahren allmählich geschätzt wurde, ist Laccase in den letzten Jahren zum Forschungsobjekt vieler Wissenschaftler geworden. Laccase ist ein Kupferprotein, blau, mit einem Molekulargewicht von etwa 120.000 und enthält 4 atomare Kupfer, die durch CN- gehemmt werden können. Laccase kann Polyphenole oxidieren, die Methoxy-Substitution von Phenol und Diamin fördern und fast alle Substrate mit ähnlicher Struktur von p-Polyphenol oxidieren. Darüber hinaus können einige pilzliche Laccasen auch Monophenole wie Kresol und Ascorbinsäure oxidieren.

Abbildung 2. L-Ascorbatoxidase.

3. Ascorbatoxidase

Ascorbatoxidase ist ein kupferhaltiges Enzym, das im Zytoplasma oder in Kombination mit der Zellwand lokalisiert ist und mit anderen Redoxreaktionen gekoppelt ist, um die Rolle der terminalen Oxidase zu spielen. Es kann die Oxidation von Ascorbinsäure katalysieren und hat anti-aging Effekte. Es spielt eine wichtige Rolle im Stoffwechsel von Substanzen. Unter der Katalyse dieses Enzyms kann molekularer Sauerstoff Ascorbinsäure zu Dehydroascorbinsäure oxidieren, die im Zytosol und in der Zellwand existiert, und das Enzym enthält Kupfer.

4. Nitritreduktase

Nitritreduktasen (NiRs) sind eine Klasse von Enzymen, die die Reduktion von Nitrit katalysieren. Die meisten Nitritreduktasen sind intrazelluläre Enzyme, die Nitrit in der Zelle effektiv abbauen können. Dieses Enzym ist ein Oxidoreduktase. Der katalytische Reaktionsprozess erfordert die Teilnahme von Elektronendonoren und -übertragern, und die Reaktion benötigt unter Sauerstoffbedingungen. Nitritreduktase ist weit verbreitet in Mikroorganismen und Pflanzen und ist ein Schlüsselenzym im Stickstoffkreislauf der Natur. Es kann Nitrit zu NO oder NH3 abbauen, wodurch die Ansammlung von Nitritstickstoff in der Umwelt verringert und die Ansammlung von Nitrit, die toxische Auswirkungen auf Organismen hat, reduziert wird.

Abbildung 3. Proteinstruktur der Nitritreduktasen.

Referenz

1. Bento I.; et al. Dioxygen reduction by multi-copper oxidases; a structural perspective. Dalton Transactions. 2005, (21): 3507-13.