α-グルコシダーゼ

α-グルコシダーゼ（α-D-グルコシダーゼとも呼ばれる）は、α-グルコースをα-グリコシド結合を含む基質の非還元末端から加水分解する酵素のファミリーを指す一般的な用語です。これは、オリゴ糖基質の非還元末端からα-1,4グリコシド結合を切断し、グルコースを放出するか、自由なグルコース残基を別の炭水化物基質に転送してα-1,6グリコシド結合を形成し、発酵しないイソマルトオリゴ糖、グリコリピッド、グリコペプチドなどを生成します。これは自然界のすべての生物に広く存在し、多様な特性を持っています。α-グルコシダーゼ生産株のスクリーニングや酵素製剤の工業生産以来、イソマルトオリゴ糖の生産や他の分野で使用されており、国内外の食品産業から多くの注目を集めています。

出典

α-グルコシダーゼは自然界に広く分布しており、ほぼすべての生物に存在します。既に発見されているα-グルコシダーゼの大多数は、植物や動物からの少数のα-グルコシダーゼを除いて、微生物由来です。細菌、カビ、酵母などの一部の株はα-グルコシダーゼを分泌することができます。その中で、Aspergillus nigerは高い生産量を示し、市場に出回っているほとんどのα-グルコシダーゼ製品はAspergillus nigerの発酵によって生産されています。

特性

α-グルコシダーゼの相対分子量は一般的に40,000から150,000の間です。異なる供給源からのα-グルコシダーゼの相対分子量は大きく異なります。同じ属の異なる株や同じ植物組織内でも顕著に異なります。発見されたすべてのα-グルコシダーゼ酵素の等電点は酸性範囲にあり、一般的に3.0から5.0の間で変化は少ないですが、最適pHは7.0を超えることがあります。ほとんどのα-グルコシダーゼは高い熱安定性と最適温度を持ち、工業的応用に有利です。その熱安定性はアミノ酸組成に関連している可能性があり、酵素分子内の疎水性アミノ酸の増加とともに向上します。グリシン、アラニン、プロリン、ロイシンなどの疎水性アミノ酸の数が酵素分子内で増加することは、その熱安定性を向上させるのに役立ち、これは疎水性相互作用の強化による酵素分子の三次元構造の強化によるものかもしれません。α-グルコシダーゼは結合特異的酵素に属し、炭水化物基質の分子内のα-1,4グリコシド結合を特異的に切断することができます。いくつかの種類のα-グルコシダーゼはα-1,2グリコシド結合にも作用することができます。したがって、一般的にα-グルコシダーゼは基質に対してそれほど厳密ではなく、基質特異性の範囲が広いです。

触媒メカニズム

α-グルコシダーゼは末端の非還元（1→4）結合のα-グルコース残基を加水分解して単一のα-グルコース分子を放出します。α-グルコシダーゼは、β-グルコースに対してα-グルコースを放出する炭水化物加水分解酵素です。β-グルコース残基は、機能的に類似した酵素であるグルコアミラーゼによって放出されることがあります。α-グルコシダーゼの基質選択性は、酵素の活性部位のサブサイト親和性によるものです。提案されている2つのメカニズムには、核攻撃置換とオキソカーベニウムイオン中間体が含まれます。

代謝メカニズム

α-グルコシダーゼは主にマルターゼ、スクラーゼ、異性化マルターゼ、ラクターゼなどの酵素を含み、主に腸上皮のブラシボーダーに分布し、糖の異化において重要な役割を果たします。このプロセスでは、多糖が口腔の唾液や膵臓アミラーゼによって消化され、少数のグルコース分子を含むオリゴ糖に変わり、α-グルコシダーゼがこれらのオリゴ糖の非還元末端のα-1,4グリコシド結合を切断してグルコースを放出します。グルコースは小腸によって血液循環に吸収され、血糖となります。生理的状態では、小腸の上部、中部、下部すべてにα-グルコシダーゼが含まれていますが、上部が吸収の主要部分です。

精製方法

硫酸アンモニウム沈殿は、α-グルコシダーゼの初期精製に頻繁に使用される方法です。これは、硫酸アンモニウム沈殿剤が酵素活性に対して少ない損傷を与え、沈殿物を長期間保存できるためです。同時に、さまざまなタンパク質構造のため、硫酸アンモニウム沈殿の初期濃度と完全沈殿濃度は異なり、酵素を粗く抽出して前処理し、ほとんどのハイブリッドタンパク質を除去するために使用できます。硫酸アンモニウム沈殿法は簡単で便利ですが、分解能が低く、精製倍率が高くなく、酵素に大量の塩が混入するため、精製時にさらなる脱塩が必要です。アセトン沈殿は高い分解能を特徴とし、α-グルコシダーゼの初期精製のためのもう一つの一般的な方法です。冷却アセトンの体積比1.0から1.5倍を使用して粗酵素を直接沈殿させることが理想的であり、タンパク質や色素材料の大量の不純物を除去します。特にアセトンと酵素の体積比が1:2のとき、精製倍率と収率は比較的高くなります。したがって、硫酸アンモニウム（40%〜60%）による塩沈殿法とアセトン法を組み合わせることが、α-グルコシダーゼの精製により適しています。