苷水解酶

苷水解酶（也称为糖苷酶或糖基水解酶）催化复杂糖类中苷键的水解。它们是极为常见的酶，在自然界的作用包括降解生物质，如纤维素（纤维素酶）、半纤维素和淀粉（淀粉酶），在抗菌防御策略（如溶菌酶）、致病机制（如病毒性神经氨酸酶）和正常细胞功能（如参与N-连接糖蛋白生物合成的修剪甘露糖酶）。与糖基转移酶一起，糖苷酶构成合成和断裂糖苷键的主要催化机制。

糖苷水解酶基本上存在于所有的生命领域。在原核生物中，它们作为细胞内和细胞外的酶被发现，主要参与营养物质的获取。细菌中糖类水解酶的一个重要出现是β-半乳糖苷酶（LacZ），它参与调节大肠杆菌中lac基因组的表达。在高等生物中，糖类水解酶存在于内质网和高尔基体中，它们参与N-连接糖蛋白的加工，并在溶酶体中作为酶参与碳水化合物结构的降解。特定溶酶体糖水解酶的缺乏可导致一系列溶酶体储存障碍，导致发育问题或死亡。苷水解酶存在于肠道和唾液中，它们降解复杂的碳水化合物，如乳糖、淀粉、蔗糖和海藻糖。在肠道中，它们以糖基磷脂酰锚定酶的形式存在于内皮细胞上。乳糖酶是降解乳糖所必需的，在婴儿中含量很高，但在大多数人群中，在断奶后或婴儿期会减少，可能导致成年后的乳糖不耐受。O-GlcNA酶参与去除细胞质和细胞核中丝氨酸和苏氨酸残基上的N-乙酰葡糖胺基。糖苷水解酶参与体内糖原的生物合成和降解。

糖苷水解酶被归入EC3.2.1，作为催化水解O-或S-糖苷的酶。苷水解酶也可以根据水解反应的立体化学结果进行分类：因此它们可以被归类为保留酶或倒置酶。苷水解酶也可分为外向型或内向型，取决于它们是在寡糖/多糖链的（通常是非还原性）末端还是在中间发挥作用。糖苷水解酶也可以通过基于序列或结构的方法进行分类。

基于序列的分类法是对新测序的酶提出功能建议的最有力的预测方法之一，因为这些酶的功能还没有经过生化证明。一个基于序列相似性的糖基水解酶的分类系统，已经导致了100多个不同家族的定义。这种分类可在CAZy（CArbohydrate-ActiveEnZymes）网站上找到。该数据库提供了一系列定期更新的基于序列的分类，允许可靠地预测机制（保留/反转）、活性部位残基和可能的底物。该在线数据库得到了CAZypedia的支持，CAZypedia是一部碳水化合物活性酶的在线百科全书。基于三维结构的相似性，基于序列的家族已经被划分为相关结构的"族"。最近在糖苷酶序列分析和三维结构比较方面的进展使我们能够提出一个糖苷水解酶的扩展层次分类。

倒置型酶利用两个酶残基，通常是羧酸盐残基，分别作为酸和碱，如下图所示为一个β-葡萄糖苷酶。

保留型糖苷酶通过两步机制运作，每一步都导致反转，以实现立体化学的净保留。同样，有两个残基参与其中，它们通常是酶生的羧酸盐。一个作为亲核物，另一个作为酸/碱。在xxx步中，亲核体攻击异构体中心，形成一个糖基酶中间体，由酸性的羧酸盐提供酸性帮助。在第二步，现在去质子化的酸性羧酸盐作为碱，协助亲核水水解糖基酶的中间体，得到水解产物。下面是鸡卵白溶菌酶的机理图。另一种保留立体化学的水解机制可以发生，通过与底物结合的亲核残基进行，而不是被吸附在底物上。