リジンオキシダーゼ

リジンオキシダーゼ (EC 1.4.3.14) は酸化還元酵素のクラスに属し、ドナーの CH-NH₂ グループに作用します。この酵素クラスの系統名は L-リジン:酸素 2-オキシドレダクターゼです。一般的に使用される他の名前には L-リジン α-オキシダーゼ、L-リジシル-α-オキシダーゼが含まれます。最初のリジンオキシダーゼは Trichoderma viride Y 244-2 から単離されました。その後、別のリジンオキシダーゼが Trichoderma harzianum Rifai で同定されました。

物理化学的特性

Trichoderma viride Y 244-2 からの酵素の分子量は約 120 kDa で、タンパク質分子は 60 kDa の二つの同一サブユニットから構成されています。この酵素の等電点は 4.25 です。Trichoderma harzianum Rifai からの酵素の分子量は 100 kDa で、等電点は 5.6 です。第二のリジンオキシダーゼは、天然のリジンオキシダーゼのプロテオリシスの産物である可能性があります。リジンオキシダーゼは、コエンザイムとしてサブユニットごとに 1 分子の FAD を含みます。彼らの光吸収スペクトルは 360 nm と 460 nm で最大値を示し、280 nm でピークがあります。この分子は 3 から 98 の炭水化物残基を含み、アミノ酸分析によって分子の表面に現れた 43 のリジン残基のうち 3 つだけが示されました。これは、リジンオキシダーゼの空間構造が表面アミノ基を最小限に抑える傾向があることを示唆しています。リジンオキシダーゼのアミノ基はアクセスできません。Trichoderma harzianum Rifai からのリジンオキシダーゼの最適 pH は 4.5 から 10.5 の範囲です。

構造

二つのリジンオキシダーゼは異なる構造を持っています。Trichoderma viride Y 244-2 からのリジンオキシダーゼは 13% の α-ヘリックスと 18% の β-形を含んでいます。Trichoderma harzianum Rifai からのリジンオキシダーゼは 12% の α-ヘリックスと 33% の β-形を含んでいます。二つのリジンオキシダーゼのアミノ酸の含量も異なります。Trichoderma harzianum Rifai からのリジンオキシダーゼは、Trichoderma viride Y 244-2 からのリジンオキシダーゼよりも約 2.6 倍のグリシン残基を含んでいます。しかし、トリプトファンとアルギニン残基は、Trichoderma viride Y 2442 からのリジンオキシダーゼよりも約 4 倍および 2 倍少ないです。

安定性

Trichoderma harzianum Rifai からのリジンオキシダーゼの熱安定性アッセイは、この酵素が Trichoderma viride Y 244-2 からのリジンオキシダーゼと比較して低い熱安定性を示すことを示しました。75 °C および 80 °C でのインキュベーション後、失活が非常に迅速に進行します。リジンオキシダーゼの熱安定性は希釈溶液中で有意に増加します。動力学曲線は、酵素がサブユニットに解離する際に熱失活が有意に減速することを示しました。リジンオキシダーゼの失活のメカニズムは、酵素が希釈溶液として保存されるべきであることを示しています。4°C での凍結乾燥保存または -18°C での凍結溶液として、酵素は 1 年間その活性を保持しました。

触媒メカニズム

リジンオキシダーゼは L-リジン のみに作用し、低い K_m でリジンの分解に関与します。反応中に、酸素が消費されてアンモニア、水素過酸化物および α-ケト-ε-アミノカプロ酸が生成され、α-ケト-ε-アミノカプロ酸は自発的に環状誘導体に変換されることができます。リジンの還元と水素過酸化物の生成は、リジンオキシダーゼの生理的効果の基礎です。

図 1. リジンオキシダーゼの触媒メカニズム。 (Lukasheva E.V. 2002)

生理的効果

In vitro、リジンオキシダーゼは白血病、ヒト卵巣癌、バーキットリンパ腫における DNA、RNA およびタンパク質の合成を抑制します。さらに、in vitro 実験でもリジンオキシダーゼが抗浸潤、抗菌、抗ウイルス効果を持つことが示されています。これは、I 型 ヘルペスシンプルックスウイルス の複製を抑制し、ウイルス抗原の発現も抑制しました。マウスにリジンオキシダーゼを注射したところ、リジンオキシダーゼは in vivo で高い活性を示し、その濃度は時間依存的な効果を持ち、半減期は 2 時間です。さらに、リジンオキシダーゼは免疫調節作用、抗ウイルス治療効果、抗腫瘍効果および抗転移効果を in vivo で示します。リジンオキシダーゼは多くの腫瘍細胞株に対して非常に細胞毒性が高く、非常に少量で抗白血病および抗転移効果を示します。ルイス肺癌を有するマウスに対する実験では、リジンオキシダーゼの抗転移効果は用量の増加に伴って増加し、用量依存的な効果を持ちました。さらに、リジンオキシダーゼはマクロファージの細胞膜に影響を与えることができます。

応用

必須アミノ酸として、リジンは栄養添加物の重要な成分です。その広範な産業用途は、培養および最終製品におけるリジン濃度の便利で特異的な測定を必要とします。リジンオキシダーゼはリジンのみに作用し、他のアミノ酸には影響を与えません。したがって、この酵素はリジンの含量を測定するために使用されます。リジンオキシダーゼとホースラディッシュペルオキシダーゼは、リジンの濃度を分析するために多孔質支持膜に固定化されます。この膜は繰り返し使用でき、感度は 20 から 120 µM まで変化し、反応時間は 2-20 分です。

参考文献