D-フルクトース脱水素酵素

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フルクトースは、グルコースと異性体の親しみのある単糖です。自然界では、多くの果物、蜂蜜、いくつかのキク科植物に存在します。フルクトースは独自の特性を持ち、その自然な高い甘さは他の糖類には匹敵しません。また、フルクトースは食後に虫歯を引き起こしません。これらの特性により、工業生産で非常に広く使用されています。現在、市場では炭酸飲料や果汁飲料など、さまざまな形態のフルクトース加工食品が人気であり、フルクトースは食品添加物としても食品加工でますます使用されています。食品や飲料の生産において、フルクトース、グルコース、スクロース、ラクトースは現在、一般的に使用される栄養甘味料の4つです。過去20年間で、フルクトースの使用は20%から10%増加しました。市場で重要な位置を占めています。さらに、高純度で安定性の良い結晶フルクトースが徐々に多くの産業で開発され、応用されています。その市場需要はかなり大きく、広範な応用の見通しがあります。

図1. フルクトースの構造。

特徴

• フルクトースは主にフルクトキナーゼによって肝臓、腎臓、小腸でフルクトース一リン酸を生成します。
• 体内では、フルクトースはグルコースに変換されるか、グリコーゲンとして合成されますが、グルコースとグリコーゲンは逆にフルクトースに変換されることはありません。
• 因果的フルクトースは解糖系の速度制限酵素（ホスホフルクトキナーゼ）をバイパスすることができ、肝臓ではフルクトースはグルコースよりも速く分解されます。
• フルクトースの代謝の強度はフルクトースの濃度に依存し、インスリンの影響を受けません。フルクトースの摂取と吸収は低血糖を引き起こすことはありません。

D-フルクトース脱水素酵素

酵素学において、フルクトース5-脱水素酵素は化学反応を触媒する酵素です。

D-フルクトース + 受容体 → 5-脱水-D-フルクトース + 還元受容体

したがって、この酵素の2つの基質はD-フルクトースと受容体であり、その2つの生成物は5-脱水-D-フルクトースと還元された受容体です。この酵素は酸化還元酵素のファミリーに属し、特に他の受容体と共に供与体のCH-OH基に作用するものです。この酵素クラスの系統名はD-フルクトース: 受容体5-酸化還元酵素です。他の一般的に使用される名前には、フルクトース5-脱水素酵素（受容体）、D-フルクトース脱水素酵素、D-フルクトース:（受容体）5-酸化還元酵素が含まれます。

特性

• 均一性。

この酵素は、20倍希釈したMcllvaineバッファー（pH 6.0）中で1%トリトンX-100の存在下で、5.8 Sの明らかな沈降定数を持つ対称的な沈降ピークを示します。ゲル濾過でも、0.1%トリトンX-100と1 mM 2-メルカプトエタノールを含む20倍希釈したバッファーで平衡化されたセファデックスG-200（1 x 115 cm）のカラムで分析した際に、酵素活性と一致する対称的な蛋白質の溶出ピークが示されます。ゲル濾過による明らかな分子量は140,000でした。酵素の純度と均一性を評価するために、従来のポリアクリルアミドゲル電気泳動の使用は推奨されません。精製された酵素はゲル電気泳動中にサブユニット成分に解離し、3つの蛋白質バンドを生成します。

• 吸収スペクトル。

精製されたD-フルクトース脱水素酵素は、シトクロムc様の吸収スペクトルを持っています。部分的に還元されたヘモプロテインが酵素調製物に存在し、ヘモプロテインは酢酸菌のアルコール脱水素酵素のヘムcと比較してより自己酸化しやすいことを示唆しています。還元酵素に対して553-550nm、523nm、417nmで吸収最大値が観察され、酸化酵素に対しては409nmで単一のピークが観察されます。

• 触媒特性。

D-フルクトース脱水素酵素は、以下のいずれかの染料を電子受容体として存在させることでin vitroで測定できます：フェリシアン化カリウム、フェナジンメトスルファート、ニトロブルー・テトラゾリウム、または2,6-ジクロロフェノールインドフェノール、NAD、NADP、または酸素は電子受容体として完全に不活性です。この発見は、他の膜結合型脱水素酵素にも当てはまります。

参考文献

1. Ameyama M; Adachi O. D-Fructose dehydrogenase from Gluconobacter industrius, membrane-bound. Methods in Enzymology. 1982, 89: 154–159.