アクロモペプチダーゼ

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紹介

アクロモペプチダーゼは、リジンのC末端アミノ酸残基（プロリンやグルタミン酸を含む）を特異的に切断するセリンプロテアーゼであり、プロテオミクス研究、ペプチド配列決定、インスリン調製、リン酸化ペプチドの同定、ジスルフィド結合分析、N-グリカン分析などに広く使用されています。糖化ヘモグロビンの検出やコンタクトレンズの洗浄など、商業的応用の大きな可能性を秘めています。

遺伝子構造

アクロモペプチダーゼは、シグナルペプチド、プロペプチド、成熟ペプチダーゼ、エクステンションペプチドから構成されています。P. ilyticausおよびLenzymogenescからのアクロモペプチダーゼプロペプチドはそれぞれ653および670アミノ酸であり、P. aeruginosaからのアクロモペプチダーゼプロペプチドは462アミノ酸のみです。

タンパク質構造

アクロモペプチダーゼは、3対のジスルフィド結合を含み、そのうちジスルフィド結合C-Sは、最適な酵素活性と機械的条件下での変性耐性の決定因子です（pH8.5〜10.7）。H57、D113、S194の触媒トライアドは、トリプシンのH57、D102、S195lRの触媒トライアドに対応しています。

特異性

アクロモペプチダーゼの基質結合部位はS1'特異性ポケットとしても知られています。その空間的幾何学は高い特異性を決定し、TLCKはペプチド基質の代わりにS1特異性ポケットを占有することができ、アクロモペプチダーゼの酵素活性を効果的に抑制します。D225の基質結合部位は、隣接するT189、S214とともに密接なSIポケットを形成し、線状の側鎖のみを収容できます。アミノ酸の中で、アルギニンとリジンの線状側鎖だけがSlポケットの底に到達するのに十分な長さですが、アルギニン側鎖のフォックスグループはD225から空間的にブロックされており、アルギニンがSlポケットに結合するのを妨げています。この独特の幾何学的空間構造は、リジンのC末端アミノ酸残基のみを特異的に切断できる原理を説明しています。

最適pH

中性環境（pH 6.0〜7.0）は、プロテアーゼが基質をペプチド断片に変換するための最良の条件です。触媒中心でのWI69とH210の蓄積が、アクロモペプチダーゼの最適pHをアルカリ性に決定します。したがって、この部位の変異が問題解決の鍵となります。

自己分解

アクロモペプチダーゼは自己分解しやすく、これはその応用を制限する重要な要因です。プロテアーゼIVの自己分解部位はK30、K48、K49、K155、K203であり、それぞれ5kDa、6kDa、13kDa、18kDa、22kDaの分解断片を生成します。これらのリジン部位の変異または化学修飾は、自己分解の傾向を減少させる可能性があります。アクロモペプチダーゼの安定性は向上するかもしれませんが、空間構造に変化をもたらし、酵素活性に影響を与える可能性もあります。

応用

• プロテオミクス

プロテオミクスは、タンパク質の構造と機能の大規模な研究に専念する学問であり、タンパク質複合体の完全な酵素消化は現代の高解像度です。高スループット質量分析は、タンパク質の同定と定量の重要なステップです。アクロモペプチダーゼはプロテオミクス研究に不可欠なツールです。

• ペプチド配列決定

リジン-Cおよびリジン-N消化を組み合わせ、その後LC-MS/MS分析を行うことで、異なるタンパク質のN末端を配列決定および同定することができます。アセチル化されたN末端、タンパク質異性体などを含みます。