アガラセ

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アガラーゼのシステム名はアガロース4-グリコシルヒドロラーゼです。これはアガロースを分解する細菌に見られ、アガロースの異化経路における最初の酵素です。アガラーゼは、これらの細菌がアガロースを主な炭素源として利用できるようにし、海洋で繁栄できるようにする役割を果たします。アガラーゼがアガロースのα結合またはβ結合を分解するかどうかに応じて、アガロースはオリゴ糖に分解され、α-アガロースまたはβ-アガロースに分かれます。分泌されると、α-アガロースによって生成されるオリゴ糖は還元末端に3.6アニヒドロ-L-ガラクトースを持ち、β-アガロースはD-ガラクトース残基を生成します。

図1. アガラーゼのタンパク質構造。

分類

アガを分解できるアガラーゼは、海洋やその他の環境から分離することができます。作用の異なるモードに応じて、アガラーゼはα-アガロースとβ-アガロースの2種類に分けることができます。異なるアガラーゼは異なる生物学的特性を持っています。アガラーゼは、海藻単細胞の調製、海藻プロトプラストの調製、アガ-オリゴ糖の調製、海藻多糖構造の研究および分子生物学研究において重要な応用価値を持っています。

メカニズム

ライアーゼの基質特異性に応じて、アガラーゼのメカニズムは2つのタイプに分けられます：

最初のメカニズムは、Pseudoalteromonas atlanticaからのβ ATCC 19292-アガラーゼの研究に由来します。この細菌のエンドタイプβアガラーゼIは

β結合-(EC3.2.1.81)-(1,4)アガポリマーを分解し、オリゴ糖の混合物を生成し、新しいアガロテトラオースを主な生成物とします。次に、これらのオリゴ糖は膜に結合したエクソタイプβセファラーゼIIによって加水分解され、新しいアガロビオースを生成します。最後に、新しいアガロビオースは細胞質内の新しいアガロビオース水によって加水分解され、内部エーテルL-ガラクトースとガラクトース3, 6に加水分解されます。

2番目のメカニズムは、細胞外のα-アガロース酵素がα結合アガロース--(1, 3)を分解します。新しいアガロビオースを単位とするオリゴ糖を生成し、非還元末端でD-ガラクトースを生成します。

α-アガラーゼ

これまでのところ、いくつかの種類のαアガラーゼが研究され、報告されています。1978年、グラム陰性の海洋細菌からアガラーゼが分離されました。この酵素は、精製のために硫酸アンモニウム、DEAE-13-NMRセルロースカラムによって沈殿されます。ペーパークロマトグラフィーは、加水分解物にアガロースが含まれていることを証明しました。

β-アガラーゼ

β-アガラーゼは、アガロースサブユニットまたは置換されていない新しいアガロース（3,6-アニヒドリド-α-L-ガラクトシル-1-3-D-ガラクトース）を切断して新しいアガ-オリゴ糖を生成します。β-アガラーゼIはアガロースを消化し、もはやゲル化できない炭水化物分子を形成し、同時に捕捉されたDNAを放出します。通常、残留する炭水化物分子やβ-セファラーゼIは、制限酵素消化、ライゲーション反応、変換反応などのその後のDNA操作に影響を与えません。

応用

• 海藻の酵素的加水分解のためのツール酵素として使用

アガは一部の紅藻細胞壁の重要な成分であるため、アガラーゼは大きな海藻の酵素的加水分解のためのツール酵素として使用され、単細胞またはプロトプラストを得ることができます。過去に使用された海藻壁溶解酵素のほとんどは、海洋動物の消化系から分離され、調製されました。

• 分子生物学への応用

アガラーゼを使用してアガロースゲルから回収することは、最良の方法の1つであることが証明されています。

• アガ-オリゴ糖の調製のために

アガはアガラーゼによって加水分解され、トリサッカライドやテトラサッカライドなどのオリゴ糖を形成します。アガ-オリゴ糖は食品生産に広範な応用があります。飲料、パン、いくつかの低カロリー食品の生産に使用できます。

• 海藻多糖構造の研究に使用

アガラーゼを使用して一部の海藻の多糖を加水分解し、加水分解物の構造を決定し、その後多糖の構造を推測することは効果的な方法です。

参考文献

1. Groleau D.; et al. Enzymatic hydrolysis of agar:purification and characterization of beta neoagarotetraose hydrolase from Pseudomonas atlantica. Can J Microbiol, 1977, 23(6): 672-697.
2. Bibb M J.; et al. The agarase gene(dag A) of Streptomyces coelicolor A3(2): affinity purification and characterization of the cloned gene product. J Gen Microbiol, 1987, 133(Pt 8):2 089-2 096.