酪氨酸酶

酪氨酸酶又稱多酚氧化酶，是一種約75ku含銅的氧化還原酶，廣泛存在於動植物、微生物及人體中，是黑色素合成的限速酶，直接影響黑色素的合成。酪氨酸酶由多個亞基組成，每個亞基含有2個金屬銅離子，而2個銅離子分別與3個組氨酸殘基的亞氨基共價結合固定在活性中心上，另外有1個內源橋基將2個銅離子聯繫在一起，構成酪氨酸酶的活性中心。如果銅被氧化，酶就會失活並且可以通過電子供體被重新激活，例如L-3, 4二羥苯丙氨酸、抗壞血酸、超氧陰離子，以及可能的一氧化氮。在植物中，酪氨酸酶為多酚氧化酶；在昆蟲中則稱為酚氧化酶；在微生物和人體中，才稱為酪氨酸酶。酪氨酸酶基因家族在催化黑色素生成時產生作用的共有3種，即TYR、TYRP1和TYRP2，其中TYRP1和TYRP2在控制黑色素細胞產生黑色素類型的最後幾步中起催化作用，TYR是在黑色素合成起始過程中的一種關鍵的限速酶，至少具有酪氨酸羥化酶和多巴氧化酶兩種活性，在黑色素合成過程中涉及到酪氨酸酶的氧化以及轉運。酪氨酸在酪氨酸酶的作用下生成多巴，再經過一系列的步驟最終生成黑色素。黑色素使動物呈現較暗顏色，特別是黑色和棕色，有時出現黃色。酪氨酸酶的表達和活性決定着黑色素生成的速度和產量，酪氨酸酶活性越高，皮膚中黑色素形成的量就越多。 ^[1] 

在酪氨酸酶的催化作用下，酪氨酸被氧化為多巴醌；多巴醌自動氧化生成多巴和多巴色素，多巴也是酪氨酸酶的底物，它被催化後再次生成多巴醌；多巴色素的反應產物5，6-二羥基吲哚（DHI）和5，6-二羥基吲哚羧酸（DHICA）經一系列的氧化反應生成真黑素，其為皮膚的色素主要組分；在半胱氨酸或者谷胱甘肽存在的條件下，多巴醌會轉變成半胱氨酰多巴，最後生成褐黑色素。酪氨酸酶在黑色素的合成過程中起着非常重要的作用，合成的黑色素沒有固定的分子質量；黑色素不斷產生和沉積並形成均勻的黑色素顆粒，成熟的黑色素顆粒沿着微管、微絲運動到黑色素細胞的樹突上，再到達相鄰的角質細胞中，最後被角質細胞內的溶酶體降解，隨表皮細胞的脱落而排出。 ^[1] 

酪氨酸酶在生物體中具有重要的生理功能。同時，它也與人體雀斑、褐斑等黑色素過度沉積等疾病的發生有關，並與昆蟲的蜕皮和果蔬的褐化有很大關係。 ^[2] 

自從發現了人黑色素細胞可以以1-3，4-二羥基丙氨酸（L-多巴）為底物合成黑色素，這個反應成為酪氨酸酶活性和定位檢測的基礎，在之後的研究中，酪氨酸酶成為第一個用親和色譜純化的酶，酪氨酸酶也是最早發現能將酶分子內部氧原子參入到有機物中的酶；併為酶自殺性失活提供了早期實例。現今，人們已經從微生物、植物及多種動物中提取並純化了酪氨酸酶。目前，對酪氨酸酶的研究主要集中在酶的分離純化、催化機制、活性調控以及酪氨酸酶基因及其在生物體內的生理作用等方面。 ^[3] 

酪氨酸酶的分佈與動物的生理功能息息相關，不同動物的酪氨酸酶在體內分佈的部位不同，多數昆蟲在正常生理狀態下，酪氨酸酶以酶原的形式存在，不同類型的酪氨酸酶存在於昆蟲的特定部位，以完成特定的生理功能。

美洲蜚螺存在於血紅細胞內，而麻蠅則僅存在於血漿中，並且在表皮中主要以活化形式的酪氨酸酶存在，昆蟲酪氨酸酶除參與黑色素的形成外還是唯一參與角質硬化的酶，昆蟲高度硬化的角質能阻斷微生物和異物的入侵，併為柔軟的無脊椎動物身體提供了保護，在節肢動物中，酪氨酸酶還參與其他兩種重要的生理過程——防禦反應和傷口癒合。哺乳動物酪氨酸酶催化產生的黑色素被分泌進入到表皮和毛髮的角質細胞中，使體表着色，從而起保護皮膚和眼睛、抵禦紫外線的輻射和防止內部組織過熱等作用，哺乳動物酪氨酸酶常見於黑素細胞中，黑素細胞是存在於皮膚，發囊和眼睛中併產生色素的高度特異性的細胞。酪氨酸酶功能減退或缺失時，即會影響黑色素代謝，從而發生疾病如白癲瘋和白化病，動物與人的常染色體隱性疾病也與酪氨酸酶的缺失或活性下降有關。

酪氨酸酶活性中心呈現出雙核銅中心結構，由2個銅離子位點組成，與蛋白質中的組氨酸殘基結合，並且由1個內源橋基將2個銅離子聯繫起來。當酪氨酸等物質和酶過渡絡合時，主要是羥基和酶的活性中心上的原子鍵合發生作用。在黑色素的催化反應過程中，將其分為氧化態（E_oxy）、還原態（E_met）和脱氧態（E_deoxy）3種形式目，區別在於雙核銅離子活性中心的結構不同。 ^[2] 

作為1種重要的生物資源，酪氨酸酶有着廣泛的用途，在生物體內具有多種重要的生理功能，特別在皮膚美白、抗氧化作用等方面表現尤為突出。另外，結合固定化59、生物傳感器等技術，在有機合成、環境保護、生物檢測等領域，利用酪氨酸酶進行催化氧化、處理工業廢水、檢測化合物等方向已經逐漸成為目前國內外研究的熱點。 ^[2-3]