サルコシン脱水素酵素

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序論

サルコシン脱水素酵素（SarDH）は、コリンの酸化的分解に関与し、最終的にグリシンへ至る経路に関与するミトコンドリア局在のフラボタンパク質酵素である。ヒトにおけるSarDH活性の欠損は遺伝性に伝達され、サルコシン血症（sarcosineemia）として知られるアミノ酸代謝異常症の原因となる。サルコシン脱水素酵素は、サルコシンのN-脱メチル化反応を触媒し、グリシンを生成する。本酵素は酸化還元酵素ファミリーに属するミトコンドリア酵素であり、特に供与体のCH-NH部位に作用し、他の受容体へ電子を移動させる酵素群に分類される。サルコシン脱水素酵素は、ジメチルグリシンの脱メチル化によりサルコシンを生成するジメチルグリシン脱水素酵素と密接に関連している。サルコシン脱水素酵素およびジメチルグリシン脱水素酵素はいずれも補因子としてFADを使用する。サルコシン脱水素酵素は、電子伝達フラボタンパク質（ETF）を介して呼吸鎖の酸化還元系と連結している。

構造

サルコシン脱水素酵素については結晶構造は報告されていない。サルコシン脱水素酵素は共有結合したFAD基を含み、イソアロキサジン環の8α位を介してヒスチジン残基のイミダゾールN(3)に結合している。また、本酵素は非ヘム鉄を含み、その含有比は酵素300,000 gあたり鉄1または2原子であり、さらに酸可溶性硫黄が0.5 mol含まれることから、反応の第一段階における電子移動はFe-Sクラスターとは異なる様式で進行する可能性が示唆される。

機能

サルコシン脱水素酵素はサルコシン代謝に関与する酵素の一つであり、サルコシンの脱メチル化を触媒してグリシンを生成する。上流には、ジメチルグリシンをサルコシンへ変換するジメチルグリシン脱水素酵素が位置する。グリシンはまた、グリシンN-メチルトランスフェラーゼによりサルコシンへ変換され得る。サルコシン脱水素酵素反応の生成物がグリシンであることから、本酵素はサルコシン代謝に加え、ミトコンドリアにおけるクレアチンサイクルと呼吸鎖を間接的に連結する。

関連疾患

• サルコシン血症

サルコシン血症（SAR）は、高サルコシン血症（hyperosinemia）およびSARDH欠損症としても知られる、まれな常染色体劣性遺伝形式の先天性代謝異常であり、血漿および尿中のサルコシン濃度上昇を特徴とする。原因としては、サルコシン代謝における先天的酵素異常、またはサルコシンからグリシンへの変換に関連する重度の葉酸欠乏（当該変換に必要）などが挙げられる。一般に比較的良性の疾患と考えられている。サルコシン血症は、ヒト染色体9q34に位置するサルコシン脱水素酵素（SARDH）遺伝子の変異により生じると考えられている。本疾患は常染色体劣性遺伝であり、すなわち原因となる欠陥遺伝子が常染色体上（染色体9は常染色体）に存在し、発症には欠陥遺伝子の2コピー（各親から1コピーずつの遺伝）が必要である。常染色体劣性遺伝疾患の患者の両親は欠陥遺伝子の保因者であるが、通常は疾患の徴候または症状を示さない。

• 前立腺がん

サルコシン血症に加え、サルコシン脱水素酵素は前立腺がんの進行に関与する可能性が示唆されている。前立腺がんの進行に伴い、サルコシンに加えて、ウラシル、キヌレニン、グリセロール3-リン酸、ロイシンおよびプロリンの濃度が上昇する。したがって、サルコシンは前立腺がんの検出および疾患進行の評価に用い得る潜在的バイオマーカーとなり得る。サルコシン脱水素酵素ならびにサルコシン代謝経路に関与する他の酵素は、前立腺がんに対する潜在的治療標的となり得る。