アルドラーゼ

アルドラーゼ

アルドラーゼはリアーゼの一種であり、狭義には、D-フルクトース1,6-二リン酸を開裂してD-グリセルアルデヒド3-リン酸およびα-ジヒドロキシアセトンリン酸を生成する反応を触媒する酵素（糖新生においては当該反応の逆反応も触媒し得る）である、フルクトース1,6-二リン酸アルドラーゼを指す。（広義には、同様の形式の反応を触媒する酵素群を指し、例えばラムノースリン酸アルドラーゼも総称してアルドラーゼと呼ばれる。）

図1．アルドラーゼのタンパク質構造。

分類

アルドラーゼは主として4種類の依存性、すなわちアセトアルデヒド依存性、ピルビン酸／ホスホエノールピルビン酸依存性、グリシン依存性、ジヒドロキシアセトンリン酸依存性に分類される。反応は可逆的なアルドール縮合であり、△G°'=5.73 kcalで、ほぼすべての生物の解糖系における重要な酵素である。酵母および骨格筋から精製されている。酵母由来の標準試料はα,α′-ビスピリジンまたはシステインにより失活し、Fe²⁺、Zn²⁺、Co²⁺、Cu²⁺により活性化される一方、筋肉または植物組織の酵素はジピリジン等による阻害を受けない。骨格筋では本酵素の分子量は約150,000で、4つの主要サブユニットから構成される。上記反応に加え、アルドラーゼは各種アルデヒドとジヒドロキシアセトンリン酸の縮合反応も触媒する。自然界では2種類のアルドラーゼが見出されている。第1型は動物組織に存在し、第2型は主として細菌および真菌により産生される。第1型アルドラーゼは基質存在下でホウ水素化ナトリウムにより阻害され、第2型アルドラーゼはEDTAにより阻害される。

機序および構造

クラスIタンパク質はプロトン化シッフ塩基中間体を形成し、高度に保存された活性部位リシンをDHAPのカルボニル炭素に結合させる。さらに、チロシン残基は水素受容体の安定化に重要な役割を果たす。クラスIIタンパク質は、二価カチオン（Zn²⁺など）によりカルボニル基を分極させる別の機序を利用する。大腸菌のガラクチトールオペロンタンパク質gatYおよびN-アセチルガラクトサミンオペロンタンパク質agaYはタガトース二リン酸アルドラーゼであり、クラスIIフルクトース二リン酸アルドラーゼのホモログである。これらホモログ配列の前半に存在する2つのヒスチジン残基が亜鉛結合に関与することが示されている。

臨床的意義

血清アルドラーゼ測定は、主として筋疾患および肝疾患の診断に用いられる。

(1) 筋疾患：筋ジストロフィーおよび多発性筋炎患者では血清アルドラーゼ活性が上昇する。筋ジストロフィーのうち、デュシェンヌ型、肢帯型および遠位型で酵素活性が最も高く、肩甲上腕型および眼筋型では軽度上昇または正常である。一般にアルドラーゼ活性は加齢とともに低下し、活動期および筋萎縮前に最も顕著に上昇するため、本測定は本疾患の診断に有用である。心筋梗塞患者では血清アルドラーゼ活性が上昇し、通常、胸痛発症後24～48時間でピークに達する。変動パターンはASTと同様であるが、ASTより早期に変化する。狭心症では正常である。

(2) 肝疾患：急性ウイルス性肝炎におけるアルドラーゼ活性の増減はALTと並行する。慢性肝炎、肝硬変および閉塞性黄疸では軽度上昇にとどまる。

参考文献