ガラクトース脱水素酵素

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ガラクトース (CH₂OH(CHOH)₄CHO) は、C₆H₁₂O₆ の分子式を持つ単糖で、乳製品や砂糖大根に見られます。ガラクトースは、6つの炭素と1つのアルデヒドから構成される単糖です。これはアルドースおよびヘキソースに分類され、特定の糖タンパク質の重要な成分です。ガラクトースは哺乳類の乳に含まれる乳糖の成分です。D-ガラクトースから構成される多糖は、カタツムリ、カエルの卵、牛の肺に見られます。これは、D-ガラクトシドの形で脳や神経組織にしばしば存在します。

ガラクトースについての紹介

ガラクトースは、植物界の多様な植物ガムに多糖の形で存在します。例えば、紅藻のK-カラギーナンは、D-ガラクトースと3,6-ラクトース-D-ガラクトースから構成される多糖です。自由なガラクトースは、アイビーのベリーに存在します。ガラクトースは白い結晶です。D-ガラクトースとL-ガラクトースは自然に存在します。D-ガラクトースは一般的に乳中で乳糖の構造的な部分として存在します。乳中の乳糖は、人間の体によってグルコースとガラクトースに分解され、吸収と利用のために使用されます。カロリーを含むため、栄養甘味料としても使用できます。ガラクトースは乳糖分子の一部であり、もう一方はグルコースです。β-ラクトラーゼの触媒作用の下で、乳糖の加水分解からガラクトースを得ることができます。ビフィズス菌は乳糖を発酵させてガラクトースを生成し、これは脳神経系のセレブロシドの成分であり、出生後の赤ちゃんの脳の急成長に密接に関連しています。

ガラクトース脱水素酵素

酵素学において、ガラクトース1脱水素酵素は化学反応を触媒する酵素です
D-ガラクトース + NAD⁺ →D-ガラクトノ-1,4-ラクトン + NADH + H⁺
したがって、この酵素の2つの基質はD-ガラクトースとNAD⁺であり、その3つの生成物はD-ガラクトース-1,4-ラクトン、NADHおよびH+です。この酵素は酸化還元酵素のファミリーに属し、特にNAD +またはNADP⁺を受容体として使用し、ドナーのCH-OH基に作用します。この酵素クラスの系統名はD-ガラクトース: NAD⁺ 1-酸化還元酵素です。他に一般的に使用される名前にはD-ガラクトース脱水素酵素、β-ガラクトース脱水素酵素、NAD⁺-依存性D-ガラクトース脱水素酵素があります。この酵素はガラクトースの代謝に関与しています。ガラクトース脱水素酵素 (NADP⁺) は、D-アラビノース、6-デオキシ-D-ガラクトースおよび2-デオキシ-D-ガラクトースとも反応することができます。

ガラクトース脱水素酵素についての紹介

ガラクトース脱水素酵素 (GaDH) は、NAD⁺ の存在下でβ-D-ガラクトースピラノースの脱水素化を触媒し、D-ガラクトース-1,5-ラクトンとNADHを生成します。この酵素は通常、NAD⁺ に対して絶対的に特異的ではなく、NADP⁺ も使用されますが、その程度は低いです。D-ガラクトースはより良い基質です。他の糖（L-アラビノース、2-デオキシ-D-ガラクトースなど）は反応性が低いですが、D-ガラクトースの酵素も特異的ではありません。動力学的メカニズムは秩序Bi-Biであり、NAD⁺ が最初に酵素に結合します。Pseudomonas fluorescensのGaDHは最も研究が進んでいる例であり、E. coliでクローニングされ、発現され、その完全なヌクレオチド配列が決定されています。活性マクロ分子は2つの結合部位を持ち、2つの同一のサブユニットから構成され、それぞれが33 kDa（304アミノ酸残基）です。Pseudomonas saccharophilaのGaDHは、研究が少ないですが、植物（グリーンピース、オレンジ、アラビドプシスなど）、藻類（アイリスなど）、および人間の酵素を含むいくつかの哺乳類で特定されています。

応用

GaDHは重要な分析ツールであり、アルカリ性pHではガラクトースラクトンの生成物が加水分解されるため、反応は不可逆的になります。したがって、この酵素はβ-D-ガラクトースとα-D-ガラクトースを測定するために使用でき、後者は外因性の突然変異酵素によって前者に変換されることができます。GaDHは乳糖の測定にも使用されます。乳糖は乳糖分解酵素によって加水分解され、その後、生成されたβ-D-ガラクトースに作用するGaDHと結合します。