GLA

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概要

α-ガラクトシダーゼ（GLAとも呼称）は、α-1,6結合末端を有するガラクトシド残基（ラフィノース、スタキオース、メリビオース等）を加水分解する反応を触媒する。α-ガラクトシダーゼは自然界に広く分布し、細菌、真菌、酵母などの微生物から抽出可能である。しかし、直接抽出法では、酵素活性の低さ、耐熱性の不十分さ、発酵収率の低さといった課題があり、α-ガラクトシダーゼの応用が一定程度制限される。

α-ガラクトシダーゼの構造

酵素の立体構造は、その触媒機構および特性を規定することが多い。α-ガラクトシダーゼは本質的に糖タンパク質であり、糖鎖はN-アセチルグルコサミンおよびアスパラギン酸残基を介してタンパク質骨格に結合している。α-ガラクトシダーゼは通常、N末端ドメイン、C末端ドメイン、触媒ドメインの3部位から構成され、さらに一部のα-ガラクトシダーゼでは追加の構造ドメイン（逆平行βサンドイッチ様ドメイン、βシートドメイン等）を有する。構造組成の相違により触媒特性も異なり、例えば第1群のα-ガラクトシダーゼ（GH36ファミリー）は直鎖状のメリビオースおよびラフィノースの加水分解に適する一方、第2群のα-ガラクトシダーゼ（GH27ファミリー）はガラクトースおよびマンノースの加水分解に適するが、触媒残基は一般にグルタミン酸またはアスパラギン酸残基である。

α-ガラクトシダーゼの酵素学的特性

由来の異なるα-ガラクトシダーゼでは酵素学的特性が大きく異なる。細菌由来のα-ガラクトシダーゼは一般に至適pHが6～8、至適温度が35～45℃であるのに対し、真菌由来のα-ガラクトシダーゼは至適温度範囲が40～80℃、至適pHが4～8である。金属イオンに対する耐性も、各α-ガラクトシダーゼで相違する。

機能

本酵素はホモ二量体の糖タンパク質であり、糖脂質および糖タンパク質から末端のα-ガラクトシル基を加水分解により切断する。主としてセラミドトリヘキソシドを加水分解し、またメリビオースをガラクトースおよびグルコースへ加水分解する反応を触媒する。

α-ガラクトシダーゼの作用

飼料にα-ガラクトシダーゼを添加することでα-ガラクトシドを分解し、α-ガラクトシドの抗栄養作用を低減できる。これにより腸管内浸透圧の低下、腸内容物の粘度低下および腸管の通水性改善が期待される。さらに、植物細胞壁を破壊して細胞内栄養素の放出を促進し、家畜・家禽における栄養利用率を向上させ、生産性を改善する。また、有害菌の発酵を抑制して有害ガス産生を低減し、病原菌の蓄積を抑制するとともに有益菌数を増加させ、家畜・家禽の腸内環境の維持に寄与する。

欠損

ヒトα-GALの欠損は、α-D-ガラクトシル糖脂質の分解（異化）が障害されることに起因する、稀なリソソーム病であるファブリー病（スフィンゴ脂質代謝異常症）を引き起こす。特徴的所見として、四肢末端痛（肢端感覚異常）、皮膚の暗赤色斑（被角血管腫）、発汗低下（低汗症）、視力低下（角膜混濁）、消化器症状、難聴、耳鳴等が挙げられる。合併症は生命予後に影響し得て、進行性腎障害、心筋梗塞、脳卒中等を含む。本疾患は遅発性で、心臓または腎臓のみに影響が限局する場合もある。しかし、他のX連鎖疾患と異なり、欠損GLA遺伝子を1コピーのみ保有する女性保因者においても、臨床的に重要な健康障害を来し得る。