アミノペプチダーゼ

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アミノペプチダーゼは、タンパク質やポリペプチドのN末端からアミノ酸残基を選択的に切断し、遊離アミノ酸を生成することができる一種のエクソプロテアーゼです。プロテアーゼは、作用部位の違いに応じて、エンドプロテアーゼとエクソプロテアーゼの2つのカテゴリに分けることができます。エクソプロテアーゼは、アミノペプチダーゼとカルボキシペプチダーゼに分けられます。

図1. アミノペプチダーゼのタンパク質構造。

分類

アミノペプチダーゼには多くの種類があり、異なる特性に基づいてアミノペプチダーゼを分類することは、人々がアミノペプチダーゼを知り、理解するのに非常に役立ちます。アミノペプチダーゼを分類する方法はいくつかあり、基質特異性、細胞内の位置、触媒特性、最適pHなどによって分類されます。以下の3つの主要な分類方法が紹介されます：

(1) アミノペプチダーゼの異なる基質特異性に応じて、アミノペプチダーゼは2つのカテゴリに分けられます：1つは厳密な基質特異性を持つアミノペプチダーゼで、特定のアミノ酸またはそれに類似したアミノ酸のみを加水分解できます。もう1つのタイプのアミノペプチダーゼは、より広い基質スペクトルを持ち、ほとんどのアミノ酸を加水分解できます。このタイプのアミノペプチダーゼは、一般的に最も適した反応基質に基づいて命名されます。

(2) アミノペプチダーゼの異なる触媒方法に応じて、アミノペプチダーゼは3つのカテゴリに分けられます：メタロ、システイン、セリンアミノペプチダーゼ。報告されているアミノペプチダーゼのほとんどはメタロアミノペプチダーゼで、全体の約70%を占めています。

(3) アミノペプチダーゼの最適pHに応じて、アミノペプチダーゼは3つのカテゴリに分けられます：酸性、中性、アルカリ性アミノペプチダーゼ。一般的に、最適pHが2.0-6.0の酸性アミノペプチダーゼ、pHが6-8の中性アミノペプチダーゼ、pHが8.5以上のアルカリ性アミノペプチダーゼと呼ばれます。細菌由来のアミノペプチダーゼのほとんどはアルカリ性アミノペプチダーゼです。アミノペプチダーゼの最適反応pHは一般的に6-9であり、この範囲にないアミノペプチダーゼはごくわずかです。

(4) アミノペプチダーゼの細胞内の位置に応じて、いくつかのアミノペプチダーゼは細胞質に存在し、いくつかのグラム陽性細菌の細胞壁に存在し、一部のアミノペプチダーゼは膜結合と相互作用することができます。

出典

アミノペプチダーゼはプロテアーゼの一種として、哺乳類、植物、微生物など、さまざまな生物種に広く存在しています。動物では、日本の学者である沖谷明宏が初めてウサギの骨格筋からアミノペプチダーゼ活性を持つプロテアーゼを分離し、「BANA加水分解酵素H」と名付けました。それ以前に、中国の学者である梅伝生らが初めて植物由来のアミノペプチダーゼを報告し、稲の葉の老化過程におけるこの酵素の変化を研究しました。アミノペプチダーゼに関する研究が進むにつれて、植物や動物由来のアミノペプチダーゼがますます報告されています。

応用

• タンパク質加水分解物の苦味を除去するために使用

タンパク質の高分子が酵素的に消化されると、ペプチド鎖に含まれる疎水性アミノ酸が露出し、味蕾に触れて苦味を生じます。したがって、プロテアーゼ加水分解後のタンパク質加水分解物は通常、苦味を示します。研究によると、アミノペプチダーゼを使用してタンパク質酵素溶液をさらに加水分解することで、その苦味を除去できることが報告されています。

• タンパク質の深い加水分解

プロテアーゼと組み合わせることで、タンパク質の加水分解度を大幅に向上させることができます。醤油醸造、チーズ製造などのタンパク質加水分解製品の過程で、タンパク質の利用率を向上させ、コストを削減できます。例えば、崔春と趙某明は、風味プロテアーゼ（プロテアーゼとアミノペプチダーゼの複合体）を使用して、青庭魚人参タンパク質を深く酵素的に加水分解しました。6時間の酵素加水分解後、タンパク質の利用率は83.3%に達し、21時間で加水分解度は59.7%に達しました。

• 生物活性ペプチドの調製

生物活性ペプチドのほとんどは細胞成長因子です。体内の含量は非常に低いですが、生物活性は非常に高く、さまざまな細胞の生理機能や代謝活動において生物学的調節作用を果たします。健康管理や美容の機能を持っています。タンパク質の酵素的加水分解を制御することで特定の活性ペプチドを得ることは、活性ペプチドを調製するための安全で効率的な方法です。劉通信らは、まず大豆タンパク質分離物をプロテアーゼで加水分解し、その後アミノペプチダーゼで加水分解しました。研究により、製品中のペプチドの含量はプロテアーゼ加水分解単独と比較して約12%増加できることがわかりました。

• 医療における特別な使用

プロリナーゼは神経毒性化学物質や有機リン系農薬を効果的に除去でき、医療用の解毒剤や環境消毒剤として使用できます。ロイシルアミノペプチダーゼも、タンパク質配列決定のための分子ツールとして使用できます。

参考文献

1. Karmen A.; et al. Transaminase activity in human blood. The Journal of Clinical Investigation. 1955, 34 (1): 126–31.
2. Giannini EG.; et al.. Liver enzyme Aminopeptidaseeration: a guide for clinicians. Canadian Medical Association Journal. 2005, 172 (3): 367–79.