ビリルビンは、動物における鉄を含むポルフィリン化合物の正常な異化の産物です。ビリルビンは体内で重要な役割を果たしています。これは抗酸化物質であり、肝細胞の再生を助けます。しかし、代謝異常が発生すると、ビリルビンは体内に蓄積し、過ビリルビン血症を形成し、さらには黄疸を引き起こします。ビリルビンオキシダーゼは、ビリルビンの反応を触媒し、無毒のビリルビンを生成することができます。これは主に血清中のビリルビンの含有量を測定するために使用され、血清中のビリルビンの量は肝胆道疾患の診断の重要な基準として使用されます。また、病理分析のための情報を提供することもできます。近年、ビリルビンオキシダーゼは染料分解やバイオバッテリー製造にも使用されており、その応用範囲が大幅に拡大しています。

図1. ビリルビンの構造。

ビリルビンオキシダーゼの供給源

ビリルビンオキシダーゼはポリフェノールオキシダーゼです。ビリルビンオキシダーゼに関する最初の研究は、外国の学者である村尾と田中によって行われました。彼らは、ラクトバチルス属の真菌からビリルビンオキシダーゼを精製しました。これは、ビリルビンオキシダーゼのその後の研究と応用のための重要な理論的基盤を築きました。ビリルビンオキシダーゼの供給源は特に広範であり、ラクトバチルスはその主要な供給源であり、高収量の細菌です。ビリルビンオキシダーゼを生成する微生物には、ストレプトマイセス、フランキア、霊芝、ペニシリウム・ビオラセウムが含まれます。マイティンズは研究で、B. subtilisの胞子コートタンパク質にもビリルビンオキシダーゼ活性があることを発見しました。さらに、外国の科学研究者たちは、ジャガイモ、タマネギ、アルファルファ、トマトなどの植物からもビリルビンオキシダーゼを分離しています。

図2. ビリルビンオキシダーゼのタンパク質構造。

ビリルビンオキシダーゼの応用

1. 臨床検査と治療

ビリルビンオキシダーゼは医学において広範な用途があります。主に血清中のビリルビンおよび総ビリルビンの含有量を測定するために使用されます。化学的方法よりも肝臓および胆嚢疾患の監視に対してより敏感で正確であり、詳細な病理分析情報を提供します。測定を容易にするために、ビリルビンオキシダーゼはキットとして作成されており、患者のビリルビン含量を迅速に測定し、臨床で黄疸を診断することができます。さらに、重度の黄疸の患者は、臨床治療中に患者の血清中のクレアチニンを測定する必要がありますが、測定中に血清中のビリルビンによって干渉されるため、ビリルビンオキシダーゼを使用して血清中のビリルビンの干渉を除去し、クレアチニン測定の正常な進行を確保し、値の信頼性を向上させることができます。ビリルビンオキシダーゼは、分離が難しい細胞外酵素です。分離と精製の過程で、性質が不安定で、酵素活性が大幅に低下し、収率が減少します。上記の問題を克服するために、酵素を固定化することができます。固定化された酵素の特性はより安定しており、酵素の触媒効率を向上させ、酵素反応を調整および制御しやすくします。

2. 環境廃水の処理

産業の急速な発展に伴い、化学および印刷染色廃水がますます環境に排出され、一部の汚染を引き起こしています。長い間、廃水処理の方法は主に物理的および化学的手法でした。廃水処理の物理的方法は遅く、サイクルが長いものでした。酵素の研究が進むにつれて、廃水の生物学的処理が可能になりました。ビリルビンオキシダーゼとラッカーゼはどちらもポリフェノールオキシダーゼであり、したがって類似の特性と効果を持っています。

参考文献

1. Mosqueda, L.; et al. The Life Cycle of Bruises in Older Adults. Journal of the American Geriatrics Society. 2005, 53 (8): 1339-1343.
2. Macedo LJ.; et al. Assessing electron transfer reactions and catalysis in multicopper oxidases with operando X-ray absorption spectroscopy. Nature Communications. 2020, 11 (1): 316.