リジンオキシダーゼ

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リシンオキシダーゼ（EC 1.4.3.14）は酸化還元酵素（オキシドレダクターゼ）に分類され、供与体のCH-NH₂基に作用する。本酵素群の系統名はL-リシン：酸素 2-オキシドレダクターゼである。一般に用いられる別名として、L-リシンα-オキシダーゼ、L-リシル-α-オキシダーゼがある。最初のリシンオキシダーゼはTrichoderma viride Y 244-2から単離された。その後、別のリシンオキシダーゼがTrichoderma harzianum Rifaiにおいて同定された。 物理化学的特性 Trichoderma viride Y 244-2由来酵素の分子量は約120 kDaで、タンパク質分子は60 kDaの同一サブユニット2個から構成される。本酵素の等電点は4.25である。Trichoderma harzianum Rifai由来酵素の分子量は100 kDaで、等電点は5.6である。第2のリシンオキシダーゼは、ネイティブのリシンオキシダーゼがプロテオリシスを受けて生じた産物である可能性が高い。リシンオキシダーゼは補酵素として、サブユニット当たり1分子のFADを含有する。光吸収スペクトルは360 nmおよび460 nmに極大を示し、さらに280 nmにピークを有する。本分子は3～98個の糖鎖残基を含み、アミノ酸分析により分子表面に露出していることが示された43個のリシン残基のうち、表面に露出していたのは3個のみであった。これは、リシンオキシダーゼの立体構造が表面アミノ基を最小化する傾向を示唆する。リシンオキシダーゼのアミノ基はアクセス不能である。Trichoderma harzianum Rifai由来リシンオキシダーゼの至適pHは4.5～10.5の範囲である。 構造 2種のリシンオキシダーゼは構造が異なる。Trichoderma viride Y 244-2由来リシンオキシダーゼはαヘリックス13%、β構造18%を含む。Trichoderma harzianum Rifai由来リシンオキシダーゼはαヘリックス12%、β構造33%を含む。両リシンオキシダーゼのアミノ酸組成も異なる。Trichoderma harzianum Rifai由来リシンオキシダーゼは、Trichoderma viride Y 244-2由来リシンオキシダーゼと比較して、グリシン残基が約2.6倍多い。一方、トリプトファンおよびアルギニン残基は、Trichoderma viride Y 2442由来リシンオキシダーゼと比較して、それぞれ約4分の1および約2分の1である。 安定性 Trichoderma harzianum Rifai由来リシンオキシダーゼの熱安定性試験では、本酵素はTrichoderma viride Y 244-2由来リシンオキシダーゼと比較して熱安定性が低いことが示された。75℃および80℃でインキュベーション後、失活は非常に速やかに進行する。リシンオキシダーゼの熱安定性は、希釈溶液中で有意に増加する。速度論的曲線から、酵素がサブユニットへ解離すると熱失活が有意に減速することが示された。リシンオキシダーゼの失活機構から、本酵素は希釈溶液として保存すべきであることが示唆される。4℃での凍結乾燥保存、または-18℃での凍結溶液としての保存では、酵素活性は1年間一定に維持された。 触媒機構 リシンオキシダーゼはL-リシンのみに作用し、低いK_mでリシン分解に関与する。反応中、酸素が消費され、アンモニア、過酸化水素およびα-ケト-ε-アミノカプロン酸が生成される。α-ケト-ε-アミノカプロン酸は自発的に環状誘導体へ変換され得る。リシンの酸化と過酸化水素の生成が、リシンオキシダーゼの生理作用の基盤である。 図1．リシンオキシダーゼの触媒機構（Lukasheva E.V. 2002） 生理作用 In vitroにおいて、リシンオキシダーゼは白血病、ヒト卵巣がん、バーキットリンパ腫におけるDNA、RNAおよびタンパク質合成を阻害する。さらに、in vitro試験により、リシンオキシダーゼが抗侵襲作用、抗菌作用、抗ウイルス作用を有することも示されている。I型単純ヘルペスウイルスの複製を阻害し、ウイルス抗原の発現も抑制した。マウスへのリシンオキシダーゼ投与では、リシンオキシダーゼがin vivoで高い活性を示し、その濃度は時間依存的に作用し、半減期は2時間であることが観察された。加えて、リシンオキシダーゼはin vivoで免疫調節作用、抗ウイルス治療効果、抗腫瘍効果および抗転移効果を示す。リシンオキシダーゼは多くの腫瘍細胞株に対して高い細胞毒性を示し、極めて少量で抗白血病作用および抗転移作用を示す。ルイス肺がん担持マウスを用いた試験では、リシンオキシダーゼの抗転移効果は投与量の増加に伴って増強し、用量依存性を示した。さらに、リシンオキシダーゼはマクロファージの細胞膜に影響を及ぼし得る。 用途 必須アミノ酸であるリシンは、栄養補助剤の重要な構成成分である。産業用途が広範であることから、培養液および最終製品中のリシン濃度を簡便かつ特異的に定量することが求められる。リシンオキシダーゼはリシンのみに作用し、他のアミノ酸には影響しない。したがって、本酵素はリシン含量の測定に用いられる。リシンオキシダーゼおよび西洋ワサビペルオキシダーゼを多孔質支持膜に固定化し、リシン濃度の分析に用いる。当該膜は繰り返し使用可能であり、感度は20～120 µM、反応時間は2～20分である。 参考文献

1. Lukasheva E.V., Berezov T.T. L-lysine α-oxidase: physicochemical and biological properties. Biochemistry, 2002, 67(10): 1152-1158.