ACY1

アシル化酵素I（AA1、アミノアシル化酵素I）は、広範囲の基質を脱アセチル化するアミノアシル化酵素ファミリーの一員です。これは、細胞質に存在するホモ二量体型の亜鉛結合メタロ酵素であり、L-アミノ酸中のN-アシル基の加水分解を触媒します。これには、セリン、アラニン、グリシン、メチオニン、グルタミン酸、ロイシン、バリンのN-アセチル化誘導体が含まれます。

分類

アシル化酵素Iはアミノアシル化酵素に属します。アミノアシル化酵素は、アシル化酵素I（EC 3.5.1.14、N-アシルアミノ酸加水分解酵素）、アスパルタミン酸アシル化酵素（EC 3.5.1.15、N-アセチル-L-アスパラギン酸アミド加水分解酵素）、アシルリジンアシル化酵素（EC 3.5.17、N-アセチル-L-リジンアミド加水分解酵素）、およびアシル化酵素IIIの4つのグループに分類されています。アシル化酵素Iは、脂肪族N-アシル-R-アミノ酸に対して好みを示します。アスパルタミン酸アシル化酵素とアシルリジンアシル化酵素は、それぞれN-アセチル-L-アスパラギン酸とN-アセチル-L-リジンに対して選択的です。アシル化酵素IIIは、N-アシル芳香族アミノ酸に対して好みを示します。アシル化酵素Iは、分子量43,000の亜鉛を含むホモ二量体型タンパク質としてよく特徴付けられています。アシル化酵素IIIは詳細に研究されていません。アシル化酵素IおよびIIIは、ウサギ、ラット、モルモットの腎臓および肝臓組織抽出物によって、外因性由来のメルカプチュレート（S-置換-N-アセチル-L-システイン）の加水分解を触媒する可能性があります。

生物学的機能

さまざまなタンパク質の細胞内カタボリズムに多くの研究が捧げられてきましたが、N-アシル化タンパク質の分解については、さまざまな細胞株において全可溶性タンパク質の50%から80%を占める可能性があるにもかかわらず、ほとんど知られていません。科学者たちは、N-アシル化タンパク質のカタボリズムに関与する最終段階は、対応するN-アシルペプチドからN-アシルアミノ酸を生成するN-アシルペプチド加水分解酵素と、遊離N末端アミノ酸を放出するアシル化酵素の2つの補完的な酵素の共同作用によるものである可能性があると示唆しています。最近、アシル化酵素が一部の外因性物質の生物活性化に関与し、外因性由来のアミノ酸コンジュゲートの臓器間処理に参加する可能性があることが示唆されました。さらに、豚の腸および腎臓のアシル化酵素Iは、水相媒体でN-アシル-L-メチオニン誘導体の合成を触媒するために成功裏に使用されており、アシル化酵素Iがin vivoでのタンパク質アシル化に関与し、アセチルトランスフェラーゼと共にアシル化プロセスに参加する可能性があることを示唆しています。

アシル化酵素IによるNACの脱アセチル化

N-アシル-L-アミノ（NAC）酸の脱アシル化は、アミノアシル化酵素によって触媒されます。NACは、化学予防および治療効果を持つ抗酸化物質であり、臨床的にはアセトアミノフェン中毒および充血性および閉塞性肺疾患の管理に使用されます。NACは直接抗酸化物質として作用するか、L-システインの前駆体として機能し、グルタチオン合成をサポートします。NACはHIV-1感染の治療に提案されていますが、AIDS患者に対するNACの治療は、血漿または末梢血単核細胞中のグルタチオン濃度を増加させることに失敗しました。NACは、分離された肝細胞で脱アセチル化され、これらの細胞でグルタチオン合成をサポートします。また、ヒト内皮細胞、ラットの肺、腸、肝臓のホモジネート、およびヒト肝臓のホモジネートは、NACの脱アセチル化を触媒します。

アシル化酵素I欠損症

EBV変換リンパ芽球において、アミノアシル化酵素I活性が欠損していました。活性の喪失は、アミノアシル化酵素Iタンパク質の量の減少によるものでした。アミノアシル化酵素IのmRNAの量は減少していました。ACY1遺伝子のDNA配列解析では、ホモ接合体のc.1057 C > T遷移が示され、p.Arg353Cys置換が予測されました。

アミノアシル化酵素I欠損症の患者では、高量のN-アセチル化アミノ酸が検出され、セリン、グルタミン酸、アラニン、メチオニン、グリシンの誘導体、さらに少量のスレオニン、ロイシン、バリン、イソロイシンが含まれます。内因性タンパク質の細胞内カタボリズムに関与することが知られているプロテオリティックシステムの中で、N-アセチル化タンパク質の細胞内カタボリズムはATP-ユビキチン依存性プロテアソームによって媒介されます。この大きな複合体は、タンパク質を5〜30アミノ酸残基のペプチドに分解します。N-アセチル化ペプチドは、アシルペプチド加水分解酵素によって切断され、N-アセチル化アミノ酸と短い遊離ペプチドが放出されます。次のステップでは、アミノアシル化酵素IがN-アセチル化アミノ酸を酢酸とその遊離アミノ酸に加水分解します。

応用

アミノアシル化酵素は、さまざまな植物、動物、微生物に見られ、これらの酵素の多くはM20ファミリーのメタロペプチダーゼに分類されています。アシル化酵素Iは、生物におけるアミノ酸代謝において重要な酵素であり、その産業用途とキラル特異性により、バイオテクノロジーで使用される主要な10の酵素の1つです。アシル化酵素Iの最も一般的に使用される供給源は、豚の腎臓やAspergillus oryzaeやAspergillus melleusなどの真菌です。アシル化酵素Iは、N-アセチル誘導体からエナンチオピュアL-アミノ酸の工業生産に主に使用される、入手しやすく安価な酵素であり、天然および非天然アミノ酸のエステルおよびアミドを高いエナンチオ選択性で加水分解することが示されています。アシル化酵素Iは、N-アセチル-DL-アミノ酸をL-アミノ酸および加水分解されていないN-アセチル-D-アミノ酸に非対称的に加水分解します。アシル化酵素Iは、有機媒体におけるアルコールおよびアミンのエナンチオ選択的アシル化にも成功裏に適用されています。

参考文献