RhamA

α-L-ラムノシダーゼ（E.C. 3.2.1.40）は、多数の天然物に含まれる末端α-L-ラムノースを特異的に切断する。本酵素は自然界に広く分布し、動物組織、植物、酵母、真菌および細菌に広く存在する。柑橘果汁の苦味除去および清澄化、ワイン香気の増強、ならびに末端α-L-ラムノースを含有する多様な天然物の脱ラムノシル化に応用されることから、バイオテクノロジー上重要な酵素である。

由来

植物では、α-L-ラムノシダーゼ活性およびβ-D-グルコシダーゼ活性を有する酵素複合体であるナリンギナーゼが、セロリ種子およびグレープフルーツ葉から単離されている。α-L-ラムノシダーゼとβ-D-グルコシダーゼの混合物であるラムノジアスターゼ（rhamnodiastase）は、Rhamnus dahurica 由来として報告されている。α-L-ラムノシダーゼは、Fagopyrum esculentum の種子由来でも研究されている。動物由来としては、Turbo cornutus の肝臓およびブタ肝臓の2例に限られる。

ヒト腸内細菌である Bacteroid JY-6 および Fusabacterium K-60 がα-L-ラムノシダーゼを産生することが示されている。好熱性嫌気性細菌 Clostridium stercorarium によるα-L-ラムノシダーゼ産生も報告されている。亜南極域の海水から得られた一部の Pseudoalteromonas 属菌および Ralstonia pickettii は、−1～8℃の低温域でα-L-ラムノシダーゼ活性を示す。Sphingomonas paucimobilis および Bacillus spGL1 は、炭素源としてジェランを含む培地において顕著なα-L-ラムノシダーゼ活性を示す。Corticium rolfsii は低pHで活性を示すα-L-ラムノシダーゼを産生する。Saccharomyces cerevisiae、Hanshula anomala、Debaryomyces ploymorphus などの一部酵母は低レベルのα-L-ラムノシダーゼ活性を示すが、Pichia angusta X349 はα-L-ラムノシダーゼの優れた産生菌である。

構造

本酵素の分子量は106 kDaで、956残基のアミノ酸からなる。N末端からC末端に向かってN、D1、D2、A、Cの5つのドメインで構成される。N、D1、D2およびCドメインはβサンドイッチ構造である一方、Aドメインは（α/α）6バレル構造である。ラムノースは（α/α）6バレルドメインの深いクレフトに結合する。Asp567、Glu572、Asp579、Glu841などの複数の負電荷残基がラムノースと相互作用し、これら残基のRhaB変異体では酵素活性が著しく低下することから、これら残基が触媒反応および基質結合に必須であることが示唆される。

図1．α-L-ラムノシダーゼのホモ二量体構造。（Yadav V, et al. 2010）

阻害剤

複数の研究者により、L-ラムノース、グルコース、クエン酸および各種金属イオンによるα-L-ラムノシダーゼ阻害が報告されている。一方、特定の化合物群がヒト免疫不全ウイルス（HIV）に対する活性を示すことが見出されたことから、α-L-ラムノシダーゼ阻害剤の合成に対する関心が高まっている。これら化合物の活性は、ウイルス糖タンパク質のプロセシングを阻害するグルコシダーゼ阻害能に起因する可能性がある。ほかのグルコシダーゼ活性も阻害し得る強力なα-L-ラムノシダーゼ阻害剤の合成を目的とした研究報告は少数ながら存在し、医薬品産業における応用可能性が示唆されている。

応用

柑橘果汁の苦味はナリンギンおよびリモニンに起因する。ナリンギンに由来する苦味は、果汁をα-L-ラムノシダーゼで処理することで除去できる。α-L-ラムノシダーゼはナリンギンを加水分解してプルニンおよびα-L-ラムノースを生成する。プルニンの苦味はナリンギンの約3分の1である。α-L-ラムノシダーゼに基づく柑橘果汁の苦味除去プロセスは多数特許化されており、柑橘果汁の苦味除去に用いる固定化α-L-ラムノシダーゼ製剤も多数報告されている。缶詰みかん果汁では、可溶性ヘスペリジンの結晶化が果汁の混濁を引き起こす。α-L-ラムノシダーゼ活性を含むヘスペリジナーゼは、缶詰オレンジ果汁の混濁防止に用いられる。α-L-ラムノシダーゼ処理したヘスペリジンおよびヘスペリジン配糖体は水溶性が高く、長期保存しても結晶析出を生じない。

リナロール、ゲラニオール、ネロール、シトロネロール、α-テルピネオールなどの揮発性成分がワインの香気に寄与する。しかし、これらの多くはブドウ果皮中に、テルペンの無臭ジグリコシド、すなわちα-L-アラビノフラノシル-β-D-グルコピラノシドおよびα-L-ラムノピラノシル-β-D-グルコピラノシドとして存在し、2段階の逐次加水分解により揮発性テルペノールが遊離する。固定化α-L-ラムノシダーゼは、β-グルコシダーゼおよびα-アラビノシダーゼと併用してワインの香気増強に用いられている。P. angusta X349 由来α-L-ラムノシダーゼはグルコースおよびエタノールに対する耐性が高く、ワイン醸造工程への適用が可能であることを示している。

α-L-ラムノシダーゼは、多くの医薬品および医薬品中間体の製造に利用できる。α-L-ラムノシダーゼはジオスゲン（サポニン）を加水分解してα-L-ラムノースおよびジオスゲニンを生成し、ジオスゲニンはプロゲステロンなどの臨床的に有用なステロイド医薬品の合成に用いられる。C. lunata が産生するα-L-ラムノシダーゼは、多数のステロイドサポニンからL-ラムノースを除去できる。ケルセチンは、ケルシトリンの脱ラムノシル化により得られるフラバノールであり、抗酸化、抗がん、抗炎症、抗血小板凝集および血管拡張作用を示す。ヘスペリジンにα-L-ラムノシダーゼを作用させて得られるヘスペレチンの抗がん活性は実験動物で示されている。ルチンの脱ラムノシル化産物であるケルセチン-3-グルコシドは抗酸化作用を有すると報告されている。ジンセノシドRg2からα-L-ラムノースを除去して得られるジンセノシドRh1は抗がん活性を示す。糖ペプチド系抗生物質クロロスポリンCは、クロロスポリンBの脱ラムノシル化により得られる。ナリンギンの脱ラムノシル化産物であるプルニンは、抗炎症作用およびDNA/RNAウイルスに対する多様な活性を有する。

参考文献