インベルターゼ

シュクラーゼはグリコシダーゼの一種です。インベルターゼ（フルクトフラノシドフルクトヒドロラーゼ）は、非還元糖におけるβ-D-フルクトフラノシド結合の加水分解を特異的に触媒します。性別。シュクローズの加水分解を触媒してグルコースとフルクトースを生成するだけでなく、ラフィノースの加水分解を触媒して濃厚な二糖類とフルクトースを生成することもできます。

図1. インベルターゼのタンパク質構造。

導入

グリコシダーゼの一種。シュクローズをフルクトースとグルコースに加水分解する酵素です。動物、植物、微生物に広く存在し、主に酵母から得られます。1860年にベルトレがサッカロミセス・セレビシエからインベルターゼを発見して以来、広範に研究されています。インベルターゼは（特に非還元糖におけるα-フルクトフラノシド結合の加水分解を触媒し、比較的特異的です。シュクローズの加水分解を触媒してグルコースとフルクトースを生成するだけでなく、ラフィノースの加水分解を触媒して濃厚な二糖類とフルクトースを生成します。酵素は酵母細胞膜の外側と内側に2つの形態で存在します。細胞膜の外側の細胞壁にある外部酵母インベルターゼと呼ばれ、その活性はシュクラーゼの活性の大部分を占め、50%〜70%（質量分率）の糖成分の糖タンパク質を含みます。細胞膜内の細胞質にある内部酵母インベルターゼは少量の糖を含みます。2つの酵素のタンパク質部分は二重サブユニット（ダイマー）構造です。2つの形態の酵素のアミノ酸組成は異なります。外部酵素の各サブユニットは、内部酵素よりも2つのアミノ酸、セリンとメチオニンを持っています。外部酵素は約270KD（または220KD、酵母の供給源によって異なる）で、内部酵素は約135KDです。2つの酵素は組成がかなり異なりますが、基質特異性と動力学的特性は非常に似ていますが、内部酵素の含量が非常に少ないため、抽出が非常に困難です。

機能

シュクローズはシュクラーゼによって触媒されます。2つの還元糖、D-グルコースとD-フルクトースに加水分解されます。インベルターゼは植物の輸送と炭水化物代謝において重要な役割を果たします。また、浸透圧調節、ストレス耐性の成長と繁殖、信号伝達においても重要な役割を果たします。

分類

植物におけるシュクラーゼの細胞内位置に応じて、シュクラーゼは液体細胞型シュクラーゼ、細胞質シュクラーゼ、細胞壁シュクラーゼに分けられます。最初の2つは細胞内インベルターゼとも呼ばれ、細胞壁インベルターゼは細胞外インベルターゼとも呼ばれます。異なるインベルターゼは反応に対して異なる最適pH値を必要とするため、インベルターゼは酸性インベルターゼと中性/アルカリ性インベルターゼに分けることができます。液体細胞型シュクラーゼと細胞壁型シュクラーゼはpH 4.5から5.0で最高の触媒効率を持つため、酸性シュクラーゼとも呼ばれます。細胞質シュクラーゼのシュクローズを加水分解するための最適pH値は中性またはややアルカリ性であるため、中性/アルカリ性シュクラーゼと呼ばれます。溶解性に応じて、シュクラーゼは可溶性シュクラーゼ（液体細胞シュクラーゼと細胞質シュクラーゼを含む）と不溶性シュクラーゼ（細胞壁シュクラーゼ）に分けることができます。

インベルターゼの精製

粗酵素溶液はO-Sepharose FF陰イオン交換カラムクロマトグラフィーによって精製されました。SDS抽出法で抽出された高シュクラーゼ活性の粗酵素溶液は、質量の50%エタノールで沈殿させ、溶解して透析し、その後pH 7.0、0.05 mol/Lトリス-HClバッファーで完全に平衡を取ったQ-Sepharose FF陰イオン交換カラムを通過させました。0から1 mol/Lの線形勾配のNaCl溶液で60分間エルートされました（pH値は7.0および0.05 mol/L% s-HClバッファーを含む）。流量は0.5 mL/minで、各mLを収集します。各チューブのエルート液のインベルターゼ活性とタンパク質含量を測定し、高インベルターゼ活性を持ついくつかのチューブの排水を組み合わせます。排水は透析によって脱塩され、真空中で乾燥されて精製された酵母インベルターゼとなります。

一般的なグリコシダーゼ

1. アルファ-マンノシダーゼ。N-グリコシル化プロセスに関与するマンノシダーゼは、触媒する加水分解結合の違いに応じてα-マンノシダーゼとβ-マンノシダーゼに分けることができます。20以上のcDNAがあり、そのうち6つは人間由来です。アルファ-マンノシダーゼは主に小胞体、ゴルジ体、リソソームなどの細胞質小器官に存在します。その機能は、オリゴ糖構造の末端に接続された異なるマンノース残基をスプライスし、高マンノース型、複雑型、異種結合N-オリゴ糖を形成することです。

図2. アルファ-マンノシダーゼ。

2. アラビノシダーゼ。現在精製されたアラビノシダーゼは、そのアミノ酸配列に基づいて、基質特異性の類似点と相違点に応じて、アラビノシダーゼは2つのカテゴリに分けることができます：アラビノシダーゼAは一般的に末端のアラビノースを分解し、アラビノシダーゼBは末端のアラビノース群を分解し、アラビノース側枝を切断することもできます。

3.  β-キシロシダーゼ。ベータ-キシロシダーゼは自然界に広く分布しており、細菌、放線菌、真菌（酵母を含む）などの微生物や高等植物から分離されています。

4.  キトサナーゼ。キトトリオシダーゼ（CT）は機能的なキチナーゼです。人間はキチン成分を分解できないと考えられていたため、キチナーゼは長い間抗真菌薬、抗マラリア薬、殺虫剤などの化学療法薬のターゲットとして使用されてきました。

5.  チオグリコシダーゼ。微生物グリコシダーゼは広範な供給源から来ており、一部のグリコシダーゼは加水分解活性だけでなく、遺伝子組換え活性も持っています。この特性により、炭水化物合成の重要なツールとなり、さまざまなO-グリコシドの大規模合成に使用されます。

参考文献