アピラーゼ

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アピラーゼは、対応する基質を脱リン酸化し得る酵素であり、すなわちリン酸モノエステルを加水分解して基質分子上のリン酸基を除去し、リン酸イオンおよび遊離ヒドロキシル基を生成する。アピラーゼの作用は、ATPなどのエネルギー分子を用いて対応する基質分子にリン酸基を付加するリン酸化酵素であるキナーゼとは逆である。

酸性アピラーゼ

植物由来の酸性アピラーゼの多くは、明確な基質特異性を示さない。加水分解され得る基質には、RNA、DNA、3-ホスホグリセリン酸、ヘキソースリン酸などが含まれる。in vitro試験では、シロイヌナズナおよびトマトから精製した酸性アピラーゼの酵素活性は、緩衝液中の高濃度Pi（無機リン酸）により阻害された。さらに、酸性アピラーゼの加水分解により生成したPiが、多くの酸性アピラーゼ活性に対して負のフィードバック阻害を示すことが明らかとなった。

酸性アピラーゼ活性と有機リンの有効性

リン欠乏条件下では、植物は酸性アピラーゼの分泌を誘導される。一方で、植物根における酸性アピラーゼ活性の上昇は、土壌中の有機リン化合物を加水分解して放出し、植物の生育に利用可能とする。植物体内では、酸性アピラーゼは主として液胞に蓄積する。多数の研究により、酸性アピラーゼは植物のリン栄養の調節において極めて重要な役割を担い、さらに有機リンの代謝および再利用においても重要であることが示されている。その活性は、有機リンの有効性に直接影響する。

酸性アピラーゼ分泌の遺伝子制御

酸性アピラーゼの分泌は、植物における低リンストレスに対する一般的な適応応答であり、この適応変化はリン欠乏応答遺伝子の協調的発現の結果でもある。遺伝子産物の直接的または間接的作用に応答することにより、リンの吸収、輸送および効率的利用が促進される。酸性アピラーゼ遺伝子に関する研究は大きく進展している。

アルカリ性アピラーゼ

アルカリ性アピラーゼは非特異的なリン酸モノエステラーゼであり、ほぼすべてのリン酸モノエステルの加水分解反応を触媒して無機リン酸および対応するアルコール、フェノール、糖などを生成し、さらにリン酸基の転移反応も触媒し得る。APはホスファイト依存性ヒドロゲナーゼでもある。

用途

アルカリ性アピラーゼは、医療および分子生物学分野で幅広く利用されている。臨床医学においては、血清中アルカリ性アピラーゼ活性の測定が、多くの疾患の診断およびモニタリングにおける重要な手段となっている。APは主として、閉塞性黄疸、原発性肝癌、転移性肝癌、胆汁うっ滞性肝炎などの検査に用いられる。これらの疾患では、肝細胞がアルカリ性アピラーゼを過剰産生し、リンパ路および類洞を介して血中へ移行する。肝内胆道における胆汁排泄の障害により逆流が生じ、血清アルカリ性アピラーゼが著明に上昇する。血中における腸管由来アルカリ性アピラーゼの明らかな増加は、各種腸疾患で認められる。また、特定の消化器系疾患、自己免疫疾患および悪性腫瘍において、免疫グロブリン複合体型アルカリ性アピラーゼが血中に出現し得るとの報告もある。

参考文献

1. Smith TM.; et al. Cloning, expression, and characterization of a soluble calcium-activated nucleotidase, a human enzyme belonging to a new family of extracellular nucleotidases. Arch. Biochem. Biophys. 2002, 406 (1): 105–15.