コレステロールエステラーゼ

コレステロールエステラーゼ（CHE、EC 3.1.1.13）は、コレステロールエステルをコレステロールおよび脂肪酸へ加水分解する反応を触媒する重要なステロイド関連酵素である。血清総コレステロールの臨床検査における重要酵素の一つである。

由来

コレステロールエステラーゼは、肝臓、膵臓、副腎、生殖腺、乳腺、脳、黄体など、多くの生体組織に存在する。1960年代までは主として動物臓器由来の製品が中心であったが、近年では微生物によるコレステロールエステラーゼ生産に注目が集まっている。これらの微生物には、Pseudomonas fluorescens、Pseudomonas mendocina、Alcaligenes属、Streptomyces lavendulae、Fusarium oxysporum、Streptomyces属、Rhodococcus属などが含まれる。1975年、Uwajimaらは蛍光性Pseudomonas培養物からコレステロールエステラーゼを初めて精製した。コレステロールエステラーゼは由来により機能が異なる可能性が知られており、現在では膵臓、肝臓および微生物由来のコレステロールエステラーゼが広く研究・利用されている。

特性

由来の異なるコレステロールエステラーゼは、分子サイズ、構造、基質特異性および反応速度論的特性が異なる。一般にCHEの相対分子質量は12 kDa～60 kDaの範囲にある。しかし、微生物由来で哺乳類型のCHEは比較的分子量が大きく（>60 kDa）、500残基を超えるアミノ酸から構成される。ゲルろ過による分子量測定では、コレステロールエステラーゼの重合体形成により、やや高値を示す場合がある。酵素の構造特性およびアミノ酸配列に基づき、CHEは2つのグループに分類できる。高等真核生物、酵母、グラム陰性菌由来のCHEは同一ファミリーを構成し、GXSXG配列を含む共通の触媒中心と、セリン／ヒスチジン／アスパラギン酸（またはグルタミン酸）からなる触媒三残基を有する。CHEの加水分解触媒機構は、キモトリプシン型セリンプロテアーゼに類似している。一方、放線菌由来のコレステロールエステラーゼは別ファミリーを構成し、アルコールエステラーゼに典型的なGXSXG配列を有さないが、保存性の高い3つのアミノ酸残基（2つのセリン残基および1つのアスパラギン酸残基）を有する。

構造

Pseudomonas属由来コレステロールエステラーゼの結晶構造を図1に示す。本酵素は同一の2サブユニットからなる二量体で、分子量は63 kDa、アミノ酸残基数は534である。CHEの特徴として、18本のαヘリックス、19枚のβシート、および33個のリジン残基を含む。

図1．1.4Å分解能におけるコレステロールエステラーゼ結晶構造（Pletnev, V. et al. 2002）

コレステロールエステラーゼは二量体構造をとり、空間的に分離した4つの界面接触領域と、二量体内部空洞へ通じる対称性をもつ2対の開口部を有する。各サブユニットの疎水性活性部位の溝（ゴージ）は、中央の界面空洞を挟んで互いに向かい合っている。CHEサブユニットにはAsn314およびAsn351残基に糖鎖が結合しており、各部位で2つの秩序化されたN-アセチル-D-グルコサミン残基が観察される。

活性測定

近年、微生物由来コレステロールエステラーゼの基質特異性および反応速度論が研究されている。CHEは由来により、至適pH、至適温度、安定性、基質特異性および活性測定法に差異がみられる。CHEの酵素活性は、500 nmにおける吸光度測定値に基づいて評価される。CHE活性の測定は以下のとおりである。液A 1 mLおよび液B 500 mLを混合し、適切に希釈した酵素液50 μLを添加して、40°Cで正確に15分間反応させる。その後、0.1 mol/L HCl 1.4 mLを添加して酵素反応を停止する。酵素活性は、1分間あたり1 μMの基質を加水分解するのに必要な酵素量として定義される。

CHEとヒト代謝

コレステロールエステラーゼとヒト代謝との関連を理解するため、多くの研究が行われてきた。膵臓コレステロールエステラーゼは、トリアシルグリセロール、ジアシルグリセロール、モノアシルグリセロールおよびリン脂質に対する基質特異性を有することが知られている。肝臓ではコレステロールの動的恒常性の維持に関与する。ヒト体内のコレステロールは、遊離型とエステル化型の2形態で存在する。CHEは肝臓のリソソーム、細胞質可溶画分およびミクロソームに存在すると報告されている。リソソーム酸性リパーゼは、コレステロールエステルおよびトリアシルグリセロールが肝細胞受容体へ移送される過程において、リポタンパク質の加水分解に関与する。コレステロールエステラーゼの修飾は、動脈硬化の病態形成に重要な役割を果たすと考えられている。しかし、コレステロールエステラーゼの活性化および阻害の詳細は依然として不明である。

参考文献