コラゲナーゼ

コラゲナーゼは、生理的pHおよび温度条件下で、他のタンパク質や組織を損傷することなく、天然コラーゲンの三次元らせん構造を特異的に加水分解することができます。コラゲナーゼの化学的性質はタンパク質であり、そのため、温度、pH、およびタンパク質変性を引き起こすさまざまな要因に非常に敏感であり、構造や特性を変える外部条件の影響を受けやすいです。

分類

コラゲナーゼは、その存在状態の違いに応じて、ヒト内因性コラゲナーゼと医療用コラゲナーゼに分けることができます。ヒト内因性コラゲナーゼは、人体に存在するコラゲナーゼを指します。上皮組織、関節滑膜、椎間板には異なるレベルのコラゲナーゼがあります。これは、体内のコラーゲンの分解に不可欠な役割を果たします。医療用コラゲナーゼは、Clostridium histolyticumの発酵液から高技術のバイオ医薬品手段を用いて抽出、精製、精製された白色または白色に似た無菌凍結乾燥粉末を指します。

コラゲナーゼは、クラスI、II、III、IV、Vおよび肝細胞用特別コラゲナーゼに分けることもできます。コラゲナーゼの種類は、分離および消化する組織の種類に応じて選択する必要があります。コラゲナーゼIは、上皮、肺、脂肪および副腎組織細胞の分離に使用されます。コラゲナーゼIIは、肝臓、骨、甲状腺、心臓および唾液腺組織に適しています。コラゲナーゼIVは、68から130KDの分子量範囲の少なくとも7つのプロテアーゼ成分を含んでいます。さまざまな組織を消化することができます。コラゲナーゼVは、膵島組織の分離に使用でき、結合組織を単一細胞に分離します。

構造

コラゲナーゼは、Clostridium histolyticumの2つの異なる遺伝子によって生成されます。両方の遺伝子はクローニングされ、配列決定されています。colG遺伝子は、936アミノ酸ペプチドであるタイプIコラゲナーゼをコードしています。colH遺伝子は、1021アミノ酸ペプチドであるタイプIIコラゲナーゼをコードしています。これらの遺伝子は72%の同一性を持ち、タンパク質は43%の同一性を持っています。両方の遺伝子産物は、分子量が異なる2つ以上のアイソフォームとして存在することがあります。したがって、粗コラゲナーゼ混合物は、68から130 kDaの範囲の6から8種類の異なる分子量種を含むことができます。基質特異性の研究により、colG遺伝子は、colH遺伝子産物と比較して、完全なコラーゲンなどの天然基質を好むことが示されています。逆に、colH遺伝子産物は、colG遺伝子産物に対して短い合成基質（FALGPA）に優先的に作用します。

特性

コラゲナーゼの最適pHは6から7、最適温度は35から45°Cです。酵素活性は45°C以下で安定しており、80°C以上で10分間加熱すると不可逆的に活性を失います。Ca²⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、Mn²⁺などの金属イオンは酵素活性を促進することができますが、Co²⁺およびHg²⁺は酵素活性を抑制することがあります。Ca²⁺の完全な透析後、コラゲナーゼの活性は失われません。20 mmol/LのEDTAを添加すると、酵素活性はほぼ消失します。追加の過剰な塩化カルシウムは、活性の85%のみを回復できます。コラゲナーゼ活性は、金属イオンキレート剤EDTA、チオール化合物（チオエタノール、還元型グルタチオン）および正常なヒト血漿によって抑制されます。

触媒メカニズム

クラスIおよびクラスII酵素が最初にすべての3種類のコラーゲンに攻撃する超反応性部位は、1992年に科学者によって特定されました。切断部位は、すべて繰り返しのGly-X-Yコラーゲン配列のYaa-Gly結合にあります。クロストリジウムコラゲナーゼの、天然の三重らせんタイプI、II、IIIコラーゲンを小さなペプチドの混合物に消化する能力は、その主な特徴です。これは、三重らせん内で複数の切断を行うことによって達成されます。消化は、これらの断片を小さなペプチドの混合物に加水分解することによって完了します。逆に、脊椎動物のコラゲナーゼは、すべての3つのアルファ鎖にわたって単一の切断を行うことによってコラーゲノリシスを開始し、その後、これらのアルファ鎖への攻撃は非常に制限されます。ゼラチン分解酵素や他のプロテアーゼは、三重らせんの変性後にのみコラーゲノリシスを実行します。

応用

細菌から抽出されたコラゲナーゼは、主に臨床および実験室の応用に使用されます。臨床応用には、外傷治療、腰椎椎間板および坐骨神経の治療などがあります。実験室では、コラゲナーゼは主にマウスの肝細胞の分離およびコラーゲンの分解に使用されます。さらに、コラゲナーゼはコラーゲンを分解することによって肉を柔らかくすることもでき、これは食品産業において非常に重要です。