カルボキシペプチダーゼY

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カルボキシペプチダーゼ（CP）は、ペプチド鎖のC末端から遊離アミノ酸を1残基ずつ特異的に切り出して分解するエキソペプチダーゼの一種である。動植物の組織・臓器において、カルボキシペプチダーゼは重要な生理機能を担う。例えば、膵臓カルボキシペプチダーゼAおよびBは食物の消化に利用され、カルボキシペプチダーゼM（CPM）はペプチドホルモンのプロセシングに選択的に関与し、カルボキシペプチダーゼD（CPD）およびカルボキシペプチダーゼN（CPN）はペプチドおよびタンパク質のプロセシングに関与する。なお、カルボキシペプチダーゼは医薬、食品をはじめとする各種産業分野で広く利用されている。医薬分野では、カルボキシペプチダーゼが生体内の生化学反応に広範に関与することから、生体内カルボキシペプチダーゼの検出により疾患の診断および治療に資することができる。さらに、生体内の有害物質の分解を目的として医療用途に用いることも可能である。

図1. カルボキシペプチダーゼのタンパク質構造。

分類

• セリンカルボキシペプチダーゼ

セリンカルボキシペプチダーゼ（SCP）は酸性カルボキシペプチダーゼとも呼ばれ、相対分子量40,000～75,000のサブユニットからなる真核生物由来のタンパク質分解酵素であり、真菌、高等植物および動物組織に広く存在する。

• メタロカルボキシペプチダーゼ

メタロカルボキシペプチダーゼは、細胞外に存在してタンパク質消化を補助するカルボキシペプチダーゼの一種である。中性～弱アルカリ性条件下で活性を示す。そのうちカルボキシペプチダーゼAはC末端アミノ酸を遊離し、芳香族側鎖および大きな脂肪族側鎖を有するカルボキシ末端アミノ酸に対して強い加水分解能を示す。

• システインカルボキシペプチダーゼ

システインカルボキシペプチダーゼはカテプシンX（cathepsin X）とも呼ばれる。C末端アミノ酸に対して広い基質特異性を有するが、C末端Proに対しては活性を示さず、エンドヌクレアーゼ活性は極めて弱い。

機能

カルボキシペプチダーゼは、タンパク質およびポリペプチド基質のC末端に存在する芳香族または中性脂肪族アミノ酸残基を加水分解し、プロリン、ヒドロキシプロリン、アルギニンおよびリシンを除くC末端アミノ酸を遊離する。芳香族側鎖および大きな脂肪族側鎖を有するカルボキシ末端アミノ酸は加水分解されやすい。例えば、チロシン、フェニルアラニン、アラニン等である。

用途

カルボキシペプチダーゼは、医薬、食品をはじめとする各種産業分野で広く利用されている。医薬分野では、カルボキシペプチダーゼが生体内の生化学反応に広範に関与することから、生体内カルボキシペプチダーゼの検出により疾患の診断および治療の目的を達成し得る。さらに、生体内の有害物質（毒素等）を分解する目的で医療用途に用いることも可能である。食品産業では、高F値オリゴペプチドの調製、食品および飼料中のオクラトキシンの除去、ならびに苦味低減（デビタリング）剤として利用できる。バイオテクノロジー分野では、ペプチド合成およびペプチドのアミノ酸配列決定に用いることができ、また他酵素の研究を支援するモデル酵素としても利用可能である。動物由来カルボキシペプチダーゼは主として豚および牛の膵臓に存在し、カルボキシペプチダーゼA/B（carboxypeptidase A/B）等が挙げられるが、供給量が極めて限られ高価であるため、用途展開が制限される。一方、微生物由来カルボキシペプチダーゼは、酵母やアスペルギルス等の真菌の液胞に存在し、幅広い応用可能性を有する。したがって、遺伝子工学的手法により微生物を宿主として組換えカルボキシペプチダーゼを大量生産することは、カルボキシペプチダーゼ製造において動植物由来原料の供給制約に起因する課題を克服する手段として期待される。