アデノシン5'-トリフスフェターゼ

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紹介

アデノシン5'-トリフスファターゼ、アデノシンピロリン酸加水分解酵素、ATPモノリン酸加水分解酵素、トリフスファターゼは、ATPをADPと遊離リン酸イオンに分解する逆反応を触媒する酵素のクラスです。この脱リン酸化反応はエネルギーを放出し、酵素は（ほとんどの場合）他の化学反応を駆動するためにそのエネルギーを使用します。このプロセスは、知られているすべての生命形態で広く使用されています。これらの酵素のいくつかは、膜内に固定された膜タンパク質であり、通常は濃度勾配に逆らって溶質を膜を越えて移動させます。これらはトランスメンブレンATPアーゼと呼ばれます。

生化学的/生理的効果

アデノシン5'-トリフスファターゼはATPをADPとオルトリン酸に加水分解します。加水分解プロセスは、細胞膜を越えたナトリウムイオンとカリウムイオンの交換を伴います。この酵素は高等生物のほぼすべての組織に存在しますが、糸球体濾過液からナトリウムイオンを再吸収するため、腎臓に最も豊富に存在します。Na/K-ATPアーゼは細胞内カルシウムイオンの変化に影響を受けます。また、バナデートや(in vitro) SPAI-1（豚の十二指腸から分離されたペプチド）によって抑制されることもあります。アデノシン5'-トリフスファターゼは、プロテインキナーゼA（PKA）のリン酸化によって調節されることが示されています。この膜酵素はATPをADPとオルトリン酸に加水分解します。加水分解プロセスは、細胞膜を越えたナトリウムイオンとカリウムイオンの交換を伴います。この酵素は高等生物のほぼすべての組織に存在しますが、糸球体濾過液からナトリウムイオンを再吸収するため、腎臓に最も豊富に存在します。Na/K-ATPアーゼは細胞内カルシウムイオンの変化に影響を受けます。プロテインキナーゼA（PKA）のリン酸化によって調節されることが示されています。

機能

アデノシン5'-トリフスファターゼは、代謝に必要な多くの物質を細胞内に取り込み、有害物質、代謝廃棄物、および細胞プロセスを妨げる可能性のある他の物質を輸出します。たとえば、ナトリウム-カリウムATPアーゼ（ナトリウム/カリウムイオンATPアーゼとも呼ばれる）は、細胞内のナトリウム/カリウムイオン濃度を調節し、細胞の安静電位を維持します。また、ヒドロゲン-カリウムATPアーゼ（ヒドロゲン/カリウムイオンATPアーゼまたは胃プロトンポンプとも呼ばれる）は、胃内の酸性環境を維持します。一部のアデノシン5'-トリフスファターゼは膜の内外で電荷の流れを引き起こすことができますが、他のものはできないため、これらの輸送タンパク質は電気生成型と非電気生成型に分類されます。

反応メカニズム

アデノシン5'-トリフスファターゼはATP加水分解に結合しており、これは厳密に化学反応です。すなわち、ATPの加水分解は特定の数の溶液分子を輸送することを可能にします。Na/K-ATPアーゼの場合、ATPの加水分解は3つのナトリウムイオンを細胞外に輸送することを可能にし、2つのカリウムイオンが細胞内に輸送されます。トランスメンブレンアデノシン5'-トリフスファターゼは、ATP加水分解によって生成されるエネルギーを必要とします。なぜなら、これらの酵素は仕事をする必要があるからです。すなわち、熱力学的に起こりやすい方向に逆らって物質を輸送します。言い換えれば、膜を基準にして、低濃度の一方の側から高濃度の他方の側に物質を輸送することができます。

応用

ATPアーゼはATPから無機リンを放出するために使用されます。豚の大脳皮質からのATPアーゼは、Na/K-ATPアーゼ活性の抑制アッセイに使用されました。