リパーゼ

リパーゼ（グリセロールエステルヒドロラーゼとも呼ばれる）は、トリグリセリドをグリセロールと脂肪酸に徐々に加水分解するカルボン酸エステルヒドロラーゼです。リパーゼは動物、植物、微生物（カビ、バクテリアなど）の脂肪を含む組織に存在します。リパーゼはホスファターゼ、ステロラーゼ、カルボキシルエステラーゼを含みます。脂肪酸は食品、医薬品、皮革、日用品化学品などの産業で広く使用されています。

供給源

リパーゼは動物、植物、微生物に広く存在します。植物では、油作物の種子（ヒマシ油豆や菜種など）がより多くのリパーゼを含んでいます。油種子が発芽すると、リパーゼは他の酵素と相乗的に働き、油脂の分解を触媒し、糖を生成し、種子に栄養とエネルギーを提供します。動物では、膵臓と脂肪組織により多くのリパーゼが含まれています。腸液には少量のリパーゼが存在し、肉食動物の脂肪消化における膵リパーゼの不足を補うために使用されます。動物では、さまざまなリパーゼが消化、吸収、脂肪の再構成、リポタンパク質代謝のプロセスを制御します。バクテリア、真菌、酵母のリパーゼはより豊富です。微生物由来のリパーゼは一般的に分泌された細胞外酵素に属します。多様性、急速な繁殖、遺伝的変異の傾向、広いpH範囲、広い温度範囲、基質特異性のため、微生物は工業生産と高純度サンプルに適しています。したがって、微生物リパーゼは工業リパーゼの重要な供給源です。主な発酵微生物はAspergillus nigerとCandidaです。異なる供給源からのリパーゼの特性も異なり、理論研究において重要な意味を持ちます。

分類

リパーゼの基質に対する特異性は、脂肪酸特異性、位置特異性、立体特異性の3つのカテゴリに分けられます。リパーゼの異なる供給源に応じて、リパーゼは動物リパーゼ、植物リパーゼ、微生物リパーゼに分けることもできます。異なる供給源のリパーゼは同じ反応を触媒できますが、反応条件が同じであっても、反応速度と酵素反応の特異性は異なります。

特性

リパーゼは、トリアシルグリセリドやその他の水不溶性エステルの加水分解、アルコール化、エステル化、トランスエステル化を触媒できるさまざまな触媒能力を持つ酵素の一群です。また、ホスファリパーゼ、リゾホスファリパーゼ、コレステロールエステラーゼ、アシルペプチダーゼなどの他の酵素の活性も示します。リパーゼの異なる活性は、油水界面でのエステル加水分解や、有機相での酵素合成およびトランスエステル化など、反応系の特性に依存します。

リパーゼの特性には、最適温度とpH、温度とpHの安定性、基質特異性が含まれます。これまでに、多くの微生物リパーゼが分離され、精製され、その特性が研究されています。分子量、最適pH、最適温度、pHおよび熱安定性、等電点などの生化学的特性が異なります。一般的に、微生物リパーゼは動物および植物リパーゼよりも広い作用pHおよび温度範囲、高い安定性と活性、基質に対する高い特異性を持っています。

リパーゼの触媒特性は、油水界面での触媒活性が最も大きいことです。1958年、サルダとデスネルヴはこの現象を発見しました。水溶性酵素は水不溶性基質に作用し、反応は互いに完全に異なる2つの相の界面で進行します。これは、リパーゼをエステラーゼと区別する特徴です。エステラーゼの基質は水溶性です。

触媒メカニズム

リパーゼは油水界面に親和性を持ち、高速で水不溶性脂質の加水分解を触媒できます。異なる供給源からの異なるリパーゼはアミノ酸配列に大きな違いがあるかもしれませんが、三次構造は非常に似ています。リパーゼの活性部位の残基はセリン、アスパラギン酸、ヒスチジンで構成され、セリンプロテアーゼに属します。リパーゼの触媒部位は分子内に埋もれており、表面は比較的疎水性のアミノ酸残基（「ふた」とも呼ばれる）によって形成されたねじれキャップ構造で覆われており、三重触媒部位を保護します。「ふた」のαヘリックスの両親媒性は、油水界面で基質に結合するリパーゼの能力に影響を与え、両親媒性が低下するとリパーゼ活性が減少します。「ふた」の外側の表面は比較的親水性であり、内側の表面は比較的疎水性です。リパーゼが油水界面と結合することにより、「ふた」が開き、活性部位が露出し、基質のリパーゼへの結合能力が高まり、基質が疎水性チャネルに容易に入り、活性部位に結合します。界面活性は触媒部位近くの疎水性を増加させ、αヘリックスの再配向を引き起こし、触媒部位を露出させます。界面の存在は、酵素が不完全な水和層を形成することを可能にし、脂肪側鎖が酵素分子の表面に折りたたまれるのを促進し、酵素触媒が容易に行われるようにします。

応用

微生物由来のリパーゼは、チーズ製品の風味を強化するために使用できます。牛乳中の脂肪の限られた加水分解は、チョコレートミルクの生産に利用できます。リパーゼは食品に特別なミルク風味を生成させることができます。リパーゼは、モノおよびジグリセリドの放出を通じて焼き菓子の風味の逆転を防ぐことができます。ゼラチン製造中の骨の脱脂は、穏やかな条件下で行う必要があります。リパーゼ触媒による加水分解は、脱脂プロセスを加速することができます。