L-グルタミン酸オキシダーゼ

L-グルタミン酸オキシダーゼは、非常に有用なツール酵素であり、その補酵素はフラビンアデニンジヌクレオチドで、フラビンプロテアーゼです。L-グルタミン酸を基質として使用すると、水素過酸化物、アンモニア、α-ケトグルタル酸に分解され、高い基質特異性を持ちます。L-グルタミン酸オキシダーゼ（GLOD）は、フラビンアデニンジヌクレオチド（FAD）を補酵素として使用するL-アミノ酸オキシダーゼであり、外因性の補因子を加えることなく、L-グルタミン酸は脱アミノ化されてα-ケトグルタル酸、アンモニア、水素過酸化物を生成します。L-グルタミン酸オキシダーゼは、反応基質に対して高い特異性と高い親和性を持ち、穏やかな反応条件、高い触媒効率を持ち、食品、工業発酵、製薬産業で広く使用されています。1980年代に発見されて以来、この酵素は国内外で研究のホットスポットとなっており、潜在的なツール酵素の一つです。現在まで、国内外のL-グルタミン酸オキシダーゼの研究のホットスポットは主に二つの側面に焦点を当てています。一つは、現在の観察および測定方法を利用して酵素のメカニズムと構造を研究することです。もう一つは、高酵素産生活性株を開発し、それらを研究する方法を継続することです。酵素の特性を利用して人間の生活と産業応用に役立てることです。

図1. L-グルタミン酸オキシダーゼのタンパク質構造。

L-グルタミン酸オキシダーゼの供給源

L-アミノ酸オキシダーゼは供給源が豊富で、ヘビの毒、多くの動物や微生物から分離できます。微生物は広範な供給源を持っていますが、酵素産生能力は高くありません。現在の研究段階では、L-グルタミン酸オキシダーゼは主に微生物から分離されています。その中で、ストレプトマイセスの酵素産生能力は他の株よりも強く、酵素の出力は6.4 U/mlに達します。L-グルタミン酸オキシダーゼの最初の発見は、JURTSHUKとMEMANUSによってA. veneziarumの膜調製物から発見されましたが、基質特異性はありませんでした。真の意味での最初の確認は、1983年にKAMEIらによってストレプトマイセスビオラセンスの発酵液中にL-グルタミン酸オキシダーゼの存在が確認されました。その相対分子量は約60,000です。フラビンタンパク質の吸収スペクトル特性を持ち、外因性の補助因子の参加を必要としませんが、その特異性は強くなく、L-グルタミン酸、L-グルタミン、L-ヒスチジンに影響を与えます。

クレアチニンの測定における応用

1993年、RUI C SらはL-グルタミン酸オキシダーゼを使用して、血液中のクレアチニンの含量を測定するフローインジェクションシステムを作成しました。これは、内因性のグルタミン酸とアンモニアが測定に与える影響を避けるために、二重チャネルアッセイを使用します。最初の応答は、内因性のアンモニアグルタミン酸とクレアチニンの総応答です。二番目の応答は、内因性のアンモニアとグルタミン酸の応答であり、それぞれの測定範囲は2 mmol/Lと3 mmol/Lに達します。このシステムは良好な安定性と再現性を持ち、化学的方法で得られたテスト結果のクレアチニン含量との良好な相関があります。

バイオセンサーにおける応用

L-グルタミン酸は、医療、食品添加物、栄養補助食品などの分野で広範な機能を持っていますが、1人当たりの1日の摂取量は6 g/dを超えず、L-グルタミン酸の過剰摂取は明らかな中毒症状を引き起こし、頭痛、めまい、顔面の過剰発汗として現れます。したがって、食品や臨床サンプル中のL-グルタミン酸含量の検出は非常に重要で必要です。L-グルタミン酸に一般的に使用される従来の検出方法には、ポテンショメトリック滴定、ワールブルグ呼吸法、クロマトグラフィー分析が含まれます。これらの方法は時間がかかり、労力を要し、高精度の機器を必要とします。したがって、L-グルタミン酸を検出するためのバイオセンサーの応用を考慮すると、バイオセンサーは迅速、高感度、簡単な機器などの利点を持っています。

結論

L-グルタミン酸オキシダーゼは比較的新しい実用的なツール酵素であり、その作用メカニズムとタンパク質の三次元構造はほとんど報告されていません。近い将来、バイオテクノロジーと分子バイオテクノロジーの進展に伴い、研究者がその作用メカニズムを明らかにし、産業生産により適した工学細菌を構築できることを期待しています。そうすれば、より広く使用され、人類の生産と生活に利益をもたらすことができるでしょう。

参考文献