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研究表明，L-乳酸脫氫酶（L-LDH）和L-蘋果酸脫氫酶屬于同一家族，而D-乳酸脫氫酶（D-LDH）屬于D-2-羥酸脫氫酶家族。

D-乳酸脫氫酶

大多數(shù)D-乳酸脫氫酶催化是可逆反應(yīng)，極少數(shù)不可逆；對于可逆的D-乳酸脫氫酶來說，只有環(huán)境中乳酸濃度較高時(shí)才催化逆反應(yīng)，即催化乳酸合成丙酮酸，來參與細(xì)菌的代謝。

D-乳酸脫氫酶的一級結(jié)構(gòu)比對表明，不同種屬的D-乳酸脫氫酶的氨基酸序列存在較大的差異，但是參與丙酮酸的結(jié)合與催化的氨基酸殘基卻十分保守。Kochhar等的研究顯示L.bulgaricus的D-乳酸脫氫酶是一個(gè)由相同亞基組成的二聚體，每個(gè)亞基由332個(gè)氨基酸殘基組成，分子量為36.8 ku，經(jīng)化學(xué)修飾發(fā)現(xiàn)位于催化中心的三個(gè)zu氨酸（His205、His296和His303）和Asp259對底物的催化具有十分重要的作用。Kochhar等還發(fā)現(xiàn)，His289也參與了底物結(jié)合，但His289不是D-2-羥基酸脫氫酶家族中保守的氨基酸殘基。另外，通過對Cys殘基的化學(xué)修飾發(fā)現(xiàn)Cys234可能參與底物結(jié)合和催化作用，這在L.helveticus的羥基丙酮酸還原酶中也能得以證實(shí)。研究還發(fā)現(xiàn)L.helveticus CNRZ32 的D-乳酸脫氫酶氨基酸序列和D-2-羥基酸脫氫酶家族的D-3-磷酸甘油酸脫氫酶、羥基丙酮酸還原酶和D-2-羥基己酸脫氫酶存在很高的同源性，這也暗示了該酶是D-2-羥基酸脫氫酶家族的一個(gè)成員。Razeto等對L.bulgaricus的D-乳酸脫氫酶構(gòu)象進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)L. bulgaricus的D-乳酸脫氫酶是一個(gè)由兩個(gè)相同的亞基構(gòu)成的不對稱酶，A亞基的酶蛋白是典型的“開放"構(gòu)象，而B亞基是典型的“閉合"構(gòu)象。其中NADH的結(jié)合位點(diǎn)主要存在于B亞基中，而在A亞基中僅有30%，同時(shí)在底物結(jié)合口袋中有一個(gè)硫酸根離子。另外，該研究還建立了丙酮酸分子在活性位點(diǎn)的模型。在閉合域中，存在一簇疏水的氨基酸殘基緊緊圍繞著丙酮酸分子的甲基，在這個(gè)疏水氨基酸簇中至少有三個(gè)氨基酸殘基（Tyr52、Phe299和Trp135’）決定底物的專一性。研究表明該底物結(jié)合位點(diǎn)有利于閉合域的穩(wěn)定和酶的激活。

L-乳酸脫氫酶

大多數(shù)乳酸菌中不僅存在D-乳酸脫氫酶也存在L-乳酸脫氫酶，L-乳酸脫氫酶催化丙酮酸還原生成L-乳酸。L-乳酸脫氫酶分為兩型：一類可被FDP激活，屬于別構(gòu)酶；另一類不需要FDP激活，不具有別構(gòu)效應(yīng)。據(jù)Hiroyuki Uchikoba報(bào)道，L.pentosus的L-乳酸脫氫酶是一個(gè)非異構(gòu)酶，但是它的氨基酸序列和一些細(xì)菌的別構(gòu)LDH具有很高的相似性。該酶的四聚體由相同亞基組成對稱的酶結(jié)構(gòu)。它的活性構(gòu)象和別構(gòu)LDH的構(gòu)象相似。

Kazuhito Arai等的研究表明，Lactobacillus的L-乳酸脫氫酶氨基酸序列中，Glu102、Asp197和Thr246是高度保守的，它們參與了底物的識(shí)別；另外，98-110氨基酸殘基構(gòu)成了活性位點(diǎn)環(huán)，它們參與催化反應(yīng)。Arg171的胍基和丙酮酸的羰基形成雙氫鍵，從而使丙酮酸在催化位點(diǎn)中處于正確的結(jié)合方向。研究表明，在L-乳酸脫氫酶的氨基酸序列中同樣存在一個(gè)與輔酶NADH結(jié)合的結(jié)構(gòu)域Gly-Xaa-Gly-Xaa-Xaa-Gly-（17Xaa）-Asp，其中該結(jié)構(gòu)域中的Asp決定了L-乳酸脫氫酶的輔酶是NADH，而不是NADPH4]。L.pentosus中L-乳酸脫氫酶的活性位點(diǎn)和其他LDH相似，包括了參與催化與底物結(jié)合的保守氨基酸殘基，如Aspl68、Argl71和Hisl955。其中，Argl71在底物的結(jié)合中起著重要作用；另外，Hisl95主要在催化過程中作為質(zhì)子供體和受體。值得注意的是，雖然Bacillus 和Lactobacillus的L-乳酸脫氫酶在進(jìn)化關(guān)系上存在很近的親緣關(guān)系，但是活性位點(diǎn)環(huán)的氨基酸殘基也存在差異，如101位Bacillus是Asn，而Lactobacillus是Pro。這表明L-乳酸脫氫酶是否來自好氧或厭氧的革蘭氏陽性菌可以由這個(gè)位置的氨基酸殘基是Asn101還是Pro101來識(shí)別。