PNPase

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プリンヌクレオシドホスホリラーゼ（略称：PNPase）は、プリン代謝に関与する酵素です。プリンヌクレオシドホスホリラーゼは、アデノシンをアデニンに、イノシンをヒポキサンチンに、グアノシンをグアニンに代謝し、これらの反応でリボース-5-リン酸を生成します。略語PNPaseは、別の無関係な酵素であるポリヌクレオチドホスホリラーゼにも使用されることに注意が必要です。プリンヌクレオシドホスホリラーゼ欠損症の患者は免疫不全を持ち、免疫系のT細胞とB細胞のみがこの欠損症の影響を受けません。ヒトプリンヌクレオシドホスホリラーゼ（PNP）は、プリン救済経路において重要な役割を果たす普遍的な酵素です。ヒトPNPの欠乏はT細胞機能の障害を引き起こし、通常B細胞機能には重大な影響を与えません。PNPは6-オキソプリンヌクレオシドに対して非常に特異的であり、6-アミノプリンヌクレオシドに対する活性はわずかです。イノシンの触媒効率はアデノシンの350,000倍高いです。アデニンヌクレオシドとヌクレオチドは、アデノシンデアミナーゼおよびAMPデアミナーゼによってそれぞれのイノシン誘導体に脱アミノ化され、さらに分解されることができます。

図1. PNPaseの構造。

分類

PNP基質特異性と分子量に基づいて、異なる生物源からのPNPは高分子量ホモヘキサマーと低分子量ホモトリマーに分けることができます。ほとんどの細菌PNPはヘキサマーであり、サブユニットの分子量は25kDaで、基質特異性は強くなく、アデノシン、グアノシン、イノシンを基質として受け入れることができます。哺乳類および一部の微生物（バチルス・セレウス、バチルス・ステアロサーマフィルスTH 6-2）のPNPはトリマーであり、サブユニットの分子量は30〜32kDaで、通常イノシンとグアノシンのみを基質として受け入れます。一部の微生物、例えば大腸菌、バチルス・サブチリス、バチルス・ステアロサーマフィルスは、集積PNPを持っています。

機能

プリンヌクレオシドホスホリラーゼは、プリン代謝に関与する酵素です。PNPはイノシンをヒポキサンチンに、グアノシンをグアニンに代謝し、それぞれのケースでリボースリン酸を生成します。ヌクレオシドホスホリラーゼは、リボースをリン酸化してヌクレオベースとリボース1リン酸を生成することによってヌクレオシドを切断する酵素です。これはヌクレオチド救済経路の酵素です。デノボ合成経路が中断または欠如している場合（脳のように）、これらの経路は細胞がモノリン酸ヌクレオチドを生成することを可能にします。通常、デノボ経路はメトトレキサートなどの化学療法薬によって中断されます。すべての救済経路酵素は、ATPやPRPPなどの高エネルギーリン酸供与体を必要とします。アデノシンは、細胞にとって非常に重要な酵素であるアデノシンキナーゼを使用します。人々は癌化学療法のための酵素阻害剤の開発に取り組んでいます。

臨床的意義

PNPaseとアデノシンデアミナーゼ（ADA）は、プリンの分解において重要な役割を果たし、これを救済経路と呼びます。ADAの変異は（d）ATPの蓄積を引き起こし、これによりリボヌクレオチド還元酵素が抑制され、（d）CTPおよび（d）TTPの欠乏を引き起こし、結果としてTリンパ球およびBリンパ球のアポトーシスを引き起こし、PNP欠損症を引き起こします。患者は免疫不全の問題を抱えます。これはT細胞にのみ影響を与え、B細胞は欠陥の影響を受けません。

応用

試験管内反応において、別のプリン塩基またはその類似体が追加されると、新しいプリンヌクレオシドまたは類似体を合成することができます。これは、アデノシンアラビノシド、リバビリンなどの微生物酵素法によるヌクレオシド抗ウイルス薬の生産に広く使用されています。