ゲノム解析により、さまざまな担子菌における青色多銅酸化酵素（MCO）の複数の遺伝子が明らかになりました。全ゲノムは、腐生性、白色腐朽および褐色腐朽種、動物および植物病原体、そして菌根菌から入手可能です。分析された種の間で、mco遺伝子の総数（1から17まで）とタイプは異なり、遺伝子分布と真菌のライフスタイルとの関連を特定することは容易ではありませんでした。mco遺伝子のタイプは、ある真菌には存在し、別の真菌には存在しない場合があります。異なる生物では、種形成の過程で異なるタイプの遺伝子が再生されます。系統解析は、アガリクス・ブラゼイに特有の異なるラッカーゼ亜ファミリー、古典的なFe2 ++酸化されたFet3様鉄酸化酵素、これらの酵素機能の一方または両方を示す潜在的な鉄酸化酵素/ラッカーゼ、色素の異なる亜ファミリーのMCO凝集酵素および推定アスコルビン酸酸化酵素を定義します。厳密な意味でのラッカーゼは、木材、藁、植物のリターの分解における提案された役割と、バイオテクノロジーにおけるこれらの酵素への強い関心から、厳密な意味でのラッカーゼです。しかし、ラッカーゼや他のMCOの生物学的機能はほとんど言及されていません。基質分解、共生、病原体相互作用、発達、色素形成、銅の恒常性の機能が提案されています。ほとんどの場合、生物学的機能の証拠は、発現の関連性によりかなり間接的です。生物学的機能の研究を妨げるさまざまな要因があり、分子研究のための適切な生物学的システムを定義することの難しさ、多銅酸化酵素の基質スペクトルは通常広く重複していること、自然基質の理解が不十分であること、低いまたは複数の発現が難しい酵素、そして異種発現酵素の難しさなどがあります。

図1. 異なる銅結合状況下でのE. coliラッカーゼCueOの結晶構造。

1. セルロプラスミン

セルロプラスミンは、分子量約120,000から160,000の銅を含むα₂グリコプロテインであり、精製が容易ではありません。これは、1分子あたり6-7個の銅原子を含む単鎖ポリペプチドです。銅のために青色であり、約10%の糖を含んでいます。末端のシアル酸はポリペプチド鎖に結合しており、遺伝的多型を持っています。その役割は、体のさまざまな部分における銅の分布を調節し、銅を含む酵素タンパク質を合成し、抗酸化物質としての役割を持ち、酸化酵素活性を持ち、ポリフェノールやポリアミン基質の酸化を触媒する能力を持っています。一般的に、セルロプラスミンは肝臓で合成され、その一部は胆道から排泄され、尿中の含量は非常に少ないと考えられています。アエルギニンの測定は、特定の肝臓、胆嚢、腎臓およびその他の疾患の診断に一定の意義を持っています。

2. ラッカーゼ

ラッカーゼは、4つの銅イオンを含むポリフェノール酸化酵素です。銅青酸化酵素に属し、モノマーグリコプロテインとして存在します。ラッカーゼは、キノコ、細菌、植物に存在し、空気中でも生存できます。反応後の唯一の生成物は水であるため、本質的に環境に優しい酵素です。ラッカーゼの独特の触媒特性により、生物学的検出に広く使用され、効率的なバイオディテクターとして、基質、補酵素、阻害剤などの成分分析のための効果的なツールおよび手段となります。近年、環境保護意識が徐々に重視されるようになり、ラッカーゼは多くの学者の研究対象となっています。ラッカーゼは銅タンパク質であり、青色で、分子量は約120,000で、4つの原子銅を含み、CN-によって抑制されることがあります。ラッカーゼはポリフェノールを酸化し、フェノールおよびジアミンのメトキシ置換を促進し、p-ポリフェノールと類似の構造を持つほぼすべての基質を酸化することができます。さらに、一部の真菌ラッカーゼは、クレソールやアスコルビン酸などのモノフェノールも酸化することができます。

図2. L-アスコルビン酸酸化酵素。

3. アスコルビン酸酸化酵素

アスコルビン酸酸化酵素は、細胞質に存在するか、細胞壁と結合しており、他の酸化還元反応と結合して末端酸化酵素の役割を果たす銅を含む酵素です。アスコルビン酸の酸化を触媒し、抗老化効果を持っています。物質の代謝において重要な役割を果たします。この酵素の触媒の下で、分子酸素はアスコルビン酸を脱水アスコルビン酸に酸化することができ、これは細胞質および細胞壁に存在し、酵素は銅を含んでいます。

4. 硝酸還元酵素

硝酸還元酵素（NiRs）は、硝酸塩の還元を触媒する酵素の一群です。ほとんどの硝酸還元酵素は細胞内酵素であり、細胞内の硝酸塩を効果的に分解することができます。この酵素は酸化還元酵素です。触媒反応プロセスには電子供与体および移動体の参加が必要であり、反応は酸素条件下で行われる必要があります。硝酸還元酵素は微生物や植物に広く存在し、自然の窒素循環における重要な酵素です。硝酸塩をNOまたはNH3に分解することができ、環境中の硝酸窒素の蓄積を減少させ、硝酸塩による生物への有毒な影響の蓄積を減少させます。

図3. 硝酸還元酵素のタンパク質構造。

参考文献

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