フェロキシダーゼ（Fe(II):酸素酸化還元酵素としても知られる）は、鉄IIを鉄IIIに酸化する反応を触媒する酵素です：

4 Fe²⁺ + 4 H⁺ + O₂ = 4 Fe³⁺ + 2H₂O

フェロキシダーゼ活性を持つタンパク質をコードするヒトの遺伝子には、セリュロプラスミン、フェリチン重鎖、フェリチン、ミトコンドリア、ヘファスチンが含まれます。

1. CP – セリュロプラスミン

セリュロプラスミン（CER）は、銅酸化酵素としても知られ、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、精製が難しいです。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、遺伝的多型性を持っています。その役割は、体のさまざまな部分における銅の分布を調整し、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、セリュ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おいて一定の意義を持っています。

2. FTH1 – フェリチン重鎖

フェリチン重鎖は、ヒトのFTH1遺伝子によってコードされる鉄酸化酵素です。フェリチンは、原核生物および真核生物における主要な細胞内鉄貯蔵タンパク質です。これは、重鎖と軽鎖のフェリチン鎖からなる24のサブユニットで構成されています。フェリチンサブユニットの組成の変化は、異なる組織における鉄の吸収および放出の速度に影響を与える可能性があります。フェリチンの主な機能は、鉄を可溶性で無毒な状態で貯蔵することです。フェリチンの欠陥は、いくつかの神経変性疾患と関連しています。この遺伝子には複数の擬似遺伝子があります。いくつかの代替スプライシング転写変異体が観察されていますが、その生物学的効果はまだ決定されていません。

図1. FTH1タンパク質の構造。

3. FTMT – フェリチン、ミトコンドリア

ミトコンドリアフェリチンは、FTMT遺伝子によってコードされるヒトの鉄ペルオキシダーゼであり、ミトコンドリアに位置する金属結合タンパク質として分類されます。タンパク質がミトコンドリアに吸収された後、成熟したタンパク質に処理され、機能的なフェリチンシェルに組み立てられることができます。

図2. ミトコンドリアフェリチン。

4. HEPH – ヘファスチン

ヘパリンは、鉄と銅の代謝およびホメオスタシスに関与しています。これは、腸の上皮細胞から循環系への食事由来の鉄を輸送する責任を持つ、膜貫通型の銅依存性鉄酸化酵素です。ヘパリンの最も高い発現は小腸で見られました。これは、絨毛腸上皮細胞（鉄吸収が行われる場所）に限定され、クリプト細胞にはほとんど存在しません。ヘファスチンは、フェロポーチン1と協調して、鉄(II) Fe²⁺を鉄(III) Fe³⁺に変換し、鉄の排出を媒介します。ヘパリンは、大腸、脾臓、腎臓、乳腺、胎盤、トラベキュラー骨細胞において低レベルで検出されますが、これらの組織における役割はまだ決定されていません。ヘファスチンは、銅の解毒および貯蔵に関与する血清脱水素酵素タンパク質であるセリュロプラスミンと相同です。

図3. ヘパリンの構造。

ヘパリンタンパク質の発現調節および鉄代謝とホメオスタシスにおけるタンパク質の役割は、依然として活発な研究分野です。いくつかの研究では、腸内の鉄輸送を局所的および全身的に制御するメカニズムが提案されています。このメカニズムでは、高い食事由来の鉄摂取と十分な鉄貯蔵が、DMT1、鉄輸送体（Ireg1）、およびヘパリンタンパク質のダウンレギュレーションを引き起こし、腸細胞から循環系への鉄の吸収を最小限に抑えることができます。逆に、低い食事摂取と低い鉄貯蔵の状態は、DMT1およびIreg1およびヘパリンのアップレギュレーションを誘導する可能性があると示唆されています。

参考文献

1. Takahashi N.; et al. Single-chain structure of human ceruloplasmin: the complete amino acid sequence of the whole molecule. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 1984, 81 (2): 390-4.
2. Ishikawa K.; et al. Prediction of the coding sequences of unidentified human genes. X. The complete sequences of 100 new cDNA clones from brain which can code for large proteins in vitro. DNA Res. 1988, 5 (3): 169-76.