トレハラーゼ

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はじめに

トレハラーゼは、藻類由来糖の加水分解を触媒する酵素であり、産業および医療分野において重要な役割を担っています。トレハラーゼはグルコシダーゼの一種で、藻類由来糖に特異的に作用し、これを加水分解してグルコース2分子を生成します。細菌、抗酸菌、植物、動物に広く存在します。ヒトでは、腎臓、腸管、肝臓、胆汁、尿に加え、血漿のα2-グロブリン分画でも活性が検出され、特に腎臓で高い活性を示します。

図1. トレハラーゼの構造。

物理化学的性質

• トレハラーゼは、哺乳類の腎臓および小腸上皮細胞膜の刷子縁に局在する細胞外酵素であり、加水分解酵素群に属します。アルグルカン1分子の加水分解を触媒してグルコース2分子を生成し、基質特異性が極めて高いことが特徴です。
• トレハラーゼの等電点は4.37であり、通常の体液条件（pH 7.4）では強い負電荷を帯びます。
• 本酵素は哺乳類腎臓から精製されており、SDS-PAGE電気泳動により75 kDaの分子量バンドが確認されています。
• トレハラーゼcDNAはウサギ、ヒト、マウス組織から単離されています。ヒトトレハラーゼcDNAの全長配列解析により、本酵素は583アミノ酸残基から構成され、N末端に19アミノ酸残基からなる典型的な切断可能シグナルペプチドを有し、5つの潜在的糖鎖付加部位およびC末端に疎水性領域を含むことが示されています。

生物学的性質

トレハラーゼによる腸管内でのアルグルカン加水分解で生成したグルコースは吸収され、エネルギー源として利用され得ます。トレハラーゼ欠損患者では、アルグルカンを高含有するキノコを摂取後に下痢が報告されています。一方、腎トレハラーゼの機能は現時点では不明です。尿中トレハラーゼ活性の上昇は、近位尿細管障害および特定の腎疾患と関連することが報告されています。

応用の展望

近年の研究により、腎機能代償不全の主要な規定因子は腎尿細管間質障害であり、近位尿細管障害が腎機能低下の重要な原因であることが示されています。尿細管障害の早期検出は診断・治療の鍵であり、尿中トレハラーゼは近位尿細管障害に対して早期性、特異性、感度に優れた診断的価値を有しますが、国内の検査室では未だ検証されておらず、臨床応用の可能性が大きいと考えられます。現在の優先課題は、分子生物学的手法により組換えヒトトレハラーゼタンパク質を作製・精製し、抗トレハラーゼモノクローナル抗体を作製した上で、迅速かつ高効率なELISA測定系を確立することです。これにより、トレハラーゼ測定を臨床検査に広く導入し、臨床診断への貢献を高めることが期待されます。

臨床応用

• 急性および慢性糸球体疾患

慢性糸球体腎炎、ネフローゼ症候群、慢性腎不全の患者では尿中トレハラーゼ活性が上昇していました。ELISAにより測定した尿中トレハラーゼタンパク質濃度は、対照群の6.2～200倍高値でした。

• 腎尿細管間質性疾患

腎尿細管性アシドーシス、感染性または薬剤誘発性間質性腎炎、腎移植拒絶反応など、腎尿細管（特に近位尿細管）を障害する疾患において、尿中トレハラーゼ測定は、診断補助、病勢観察、予後推定に資する高感度かつ特異的な指標として利用できます。

• 遺伝性疾患

ロー症候群はX連鎖劣性遺伝疾患であり、ロー症候群患者の尿中トレハラーゼタンパク質レベルは対照群の200倍高値です。乳児多発性嚢胞腎は常染色体劣性遺伝疾患で、この疾患を有する胎児の羊水中トレハラーゼレベルは有意に上昇しており、本酵素の測定は早期診断および優生学的対応に有用です。