ヘパリナーゼ

関連する読書

紹介

ヘパリナーゼは、ヘパリンまたはアセチルヘパリン分子に作用する多糖類切断酵素の一種です。ヘパリナーゼには、ヘパリンまたはアセチルヘパラン硫酸を切断して分解する微生物由来の酵素と、動物においてアセチルヘパラン硫酸を加水分解する内因性（ヘパランターゼ様）酵素が含まれます。

出所

ヘパランターゼは、主にヘパリンを炭素源として利用するいくつかの細菌から分離されており、元々はFlavobacterium heparinumから得られました。さらに、ヘパリナーゼはコリネバクテリウム属などの多くの微生物にも見つかっています。しかし、Flavobacterium heparinumは商業用ヘパリナーゼの唯一の供給源です。ヘパリナーゼI、II、IIIの3種類のヘパリナーゼがHeparinibacterium heparinumから分離・精製されており、それぞれ異なる酵素特性を持っています。Flavobacterium heparinumから精製された3種類のヘパリナーゼの中で、ヘパリナーゼIIの構造のみが解明されており、基質特異性が最も低いです。ヘパリナーゼIは低分子量ヘパリンの調製に最も適しています。

特性

ヘパランターゼは、硫酸化ヘパリン糖鎖におけるグルコサミンとグリオキシレートの間のα(1-4)グリコシド結合を選択的に切断し、3種類の異なるヘパランターゼ（酵素I、酵素II、酵素III）は非常に異なる特異性を持っています。ヘパランターゼIは、グルコサミンとo-エイドロース硫酸の間のヘパリンとアセチルヘパラン硫酸の結合を切断し（相対活性約3:1）、生成物は主に二糖です。この酵素はまた、ヘパリン分子内の抗トロンビンIII結合ペンタサッカライド部位を切断します。

活性

ヘパランターゼは、硫酸化ヘパラン糖鎖におけるグルコサミンとグルクロン酸の間のα(1-4)グリコシド結合を選択的に切断し、3種類の異なるヘパランターゼ（酵素I、酵素II、酵素III）は非常に異なる特異性を持っています。ヘパランターゼIIIは、ヘキソサミンとグルクロン酸の間の1-4結合部位でヘパラン硫酸を切断し、主に二糖を生成します。この酵素はヘパリンおよび低分子量ヘパリンには作用しません。

応用

ヘパリナーゼは多くの重要な製薬用途があり、主な使用法は以下の通りです。

(1) 低分子および超低分子ヘパリンの調製

低分子および超低分子量ヘパリンは抗凝固特性を持ち、血管の増殖を抑制し、腫瘍の転移を防ぎ、癌の治療や抗アレルギーに特別な効果があります。ヘパリナーゼによる低分子量ヘパリンの生産は、穏やかで環境に優しく、硫酸基に作用しないため、理想的な工業生産方法です。

(2) 循環血液からのヘパリンの除去 in vitro

尿毒症患者などの重篤な病状の患者は、手術中に血液の体外循環が必要であり、その際に血液凝固を防ぐためにヘパリンが添加されます。ヘパリンが血液に残り、血液凝固に影響を与えないように、臨床的にフィセチンが添加されてヘパリンが中和されます。臨床研究では、フィセチンが血小板に深刻な損傷を与え、動脈血圧の安定性に影響を与えることが発見されましたが、ヘパリナーゼにはそのような副作用がないため、理想的な代替材料です。ヘパリナーゼは細胞外マトリックスも分解するため、血液からのヘパリン除去に使用されるヘパリナーゼは固定化される必要があり、免疫原性がないことが求められます。

(3) ヘパリンの正確な構造の決定

分析されるヘパリンは、まずHeparin Flavobacteriumから精製されたヘパリナーゼによって分解され、テトラサッカライド生成物が得られ、その後、同じくHeparin Flavobacteriumから精製されたアセチルヘパリナーゼによって深部分解が行われ、最終生成物の分析によって対応するヘパリンの構造が推測されます。