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溶菌酶（英文名稱：Lysozyme，又譯溶解酶）是一個分子量為14.4kDa的抗菌酶，屬於先天免疫系統的一員，它可經由催化細菌細胞壁肽聚糖中的N-乙酰胞壁酸和N-乙酰葡萄糖胺殘基間的1，4-β-糖苷鍵水解，而破壞細菌的細胞壁。由於革蘭氏陽性菌的肽聚糖層遠厚於革蘭氏陰性菌，且為其細胞壁主成分，此酶主要針對革蘭氏陽性菌。
1909年，Laschtschenko發現蛋清中有殺菌物質。1922年，亞歷山大·弗萊明在研究鼻腔粘液的抗菌作用時發現並命名了溶菌酶。[1]
1965年，大衛·菲利浦用X射線繞射技術研究溶菌酶晶體，解析出了2埃解像度的晶體結構。[2][3]這是第二個使用X射線繞射技術得到的蛋白質結構，也是第一個解析出的酶結構。大衛·菲利浦根據次結構提出了溶菌酶催化的機理，該催化機理最近得到了修正。[4]
溶菌酶是體內免疫系統的一部分，可殺滅革蘭氏陽性菌。溶菌酶結合到細菌表面，減少負電荷並協助對細菌的吞噬作用。新生兒缺乏溶菌酶會導致肺支氣管異生（bronchopulmonary dysplasia）。食用缺乏溶菌酶的配方奶粉會使嬰兒腹瀉的概率提高三倍。眼淚中缺乏溶菌酶會導致結膜炎。
某些癌細胞會分泌過量的溶菌酶，導致血液中溶菌酶含量過高，造成腎衰竭和低血鉀。
溶菌酶進攻肽聚糖（細菌細胞壁的組分，特別在革蘭氏陽性菌的細胞壁中含量豐富）水解連接N-乙酰胞壁酸和N-乙酰葡萄糖胺第四位碳原子的糖苷鍵。整個過程是，首先溶菌酶通過其兩個結構域之間的「溝」結合到肽聚糖分子上；隨後其基質在酶中形成過渡態的構象。根據Phillips機制，溶菌酶與葡聚六糖結合。然後溶菌酶將葡聚六糖上的第四個糖扭曲為半椅形構象。在這種扭曲狀態（能量較高）中，糖苷鍵很容易就發生斷裂。
位於溶菌酶蛋白序列35位的穀氨酸（Glu35）和52位的天冬氨酸（Asp52）的側鏈被發現對於溶菌酶的活性非常關鍵。Glu35作為糖苷鍵的質子供體，剪切基質的C-O鍵；而Asp52作為親核試劑參與生成糖基酶中間體。隨後，糖基酶中間體與水分子發生反應，水解生成產物，而酶保持不變。
溶菌酶被廣泛用於實驗室中對細菌所進行的細胞破碎。
由於溶菌酶易於結晶，常被用於各種晶體學相關的研究。
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