ビリルビンは、動物における鉄含有ポルフィリン化合物の正常な異化作用の産物です。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、ビリルビンが体内に蓄積し、高ビリルビン血症、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て無毒なビリルビンを生成することができます。主に血清中のビリルビン含有量を測定するために使用され、血清中のビリルビン量は肝胆道疾患の診断の重要な根拠となり、病理学的分析の情報も提供できます。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利用されており、その応用範囲が大きく拡大しています。

図1. ビリルビンの構造。

ビリルビンオキシダーゼの由来

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の一種です。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るものでした。彼らはLactobacillus属の菌からビリルビンオキシダーゼを精製しました。これは、その後のビリルビンオキシダーゼの研究と応用に重要な理論的基礎を築きました。ビリルビンオキシダーゼの供給源は特に広範であり、Lactobacillusはその主な供給源であり高生産菌です。ビリルビンオキシダーゼを産生する微生物には、Streptomyces、Frankia、Ganoderma lucidum、Penicillium violaceum などがあります。Maitinsは研究で、B. subtilisの胞子被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、海外の科学者はジャガイモ、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. 臨床検査および治療

ビリルビンオキシダーゼは医学分野で幅広く利用されています。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や胆嚢疾患のモニタリングにおいて感度が高く、より正確であり、詳細な病理学的分析情報を提供します。測定を容易にするため、ビリルビンオキシダーゼはキット化されており、患者のビリルビン含有量を迅速に測定し、臨床で黄疸を診断することができます。さらに、重度の黄疸患者は臨床治療中に血清中のクレアチニンを測定する必要がありますが、測定時に血清中のビリルビンによる干渉を受けるため、ビリルビンオキシダーゼを用いて血清中のビリルビンを除去し、クレアチニン測定の正常な進行と値の信頼性向上を図ることができます。ビリルビンオキシダーゼは細胞外酵素であり、分離が容易ではありません。分離・精製の過程で性質が不安定になり、酵素活性が大幅に低下し、収率も減少します。これら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、酵素反応の調整や制御が容易です。

2. 環境汚水の処理

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多く環境中に排出され、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方法でした。物理的方法による廃水処理は遅く、サイクルが長いです。酵素の研究が進むにつれて、下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、したがって類似した特性と効果を持っています。

参考文献

1. Mosqueda, L.; 他. 高齢者におけるあざのライフサイクル. Journal of the American Geriatrics Society（アメリカ老年医学会誌）. 2005, 53 (8): 1339-1343.
2. Macedo LJ.; 他. オペランドX線吸収分光法による多銅酸化酵素の電子移動反応および触媒作用の評価. Nature Communications（ネイチャー・コミュニケーションズ）. 2020, 11 (1): 316.