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コラゲナーゼは、コラーゲン中のペプチド結合を切断する酵素です。クロストリジウムなどの細菌の病原性において、細胞外構造の破壊を助けます。ガス壊疽の拡大を促進する病原性因子と考えられています。通常、筋肉細胞やその他の臓器の結合組織を標的とします。 [ 1 ]
コラーゲンは動物の細胞外マトリックスの主要成分であり、細胞から分泌されたプロコラーゲンがコラゲナーゼによって切断されることで生成される。これにより、細胞内部で大きな構造物が形成されるのを防ぐことができる。
コラゲナーゼは一部の細菌によって産生されるだけでなく、正常な免疫反応の一環として体内でも産生される。この産生はサイトカインによって誘導され、サイトカインは線維芽細胞や骨芽細胞などの細胞を刺激し、間接的な組織損傷を引き起こす可能性がある。
コラゲナーゼは以下の医療用途で承認されています。
このメタロペプチダーゼ群は、MEROPSペプチダーゼファミリーM9、サブファミリーM9AおよびM9B（微生物コラゲナーゼ、クランMA(E)）を構成する。このファミリーのメンバーのペプチダーゼドメインのタンパク質フォールドは、クランMAの代表例であるサーモリシンのフォールドに類似しており、このファミリーのメンバーとサーモリシンの予測される活性部位残基はモチーフHEXXHに存在する。[ 3 ]
微生物由来のコラゲナーゼは、ビブリオ属とクロストリジウム属の両方の細菌から同定されている。コラゲナーゼは、細菌の攻撃時に宿主のコラーゲンバリアを分解するために用いられる。ビブリオ菌は、病院で火傷や潰瘍から壊死組織を除去するために使用されることがある。クロストリジウム・ヒストリティカムはガス壊疽を引き起こす病原菌であるが、分離されたコラゲナーゼは褥瘡の治療に用いられてきた。コラーゲンの切断は、ビブリオ菌ではXaa+Got結合で、クロストリジウム属のコラゲナーゼではYaa+Gly結合で起こる。
Clostridium perfringens由来の遺伝子産物の一次構造の解析により、この酵素は推定シグナル配列を含む86残基の領域で産生されることが明らかになった。[ 4 ]この領域内には、コラゲナーゼ基質に典型的なアミノ酸配列であるPLGPが存在する。したがって、この配列はコラゲナーゼの自己処理に関与している可能性がある。[ 4 ]
メタロプロテアーゼは、7つの主要なプロテアーゼの中で最も多様性に富み、現在までに50以上のファミリーが同定されている。これらの酵素では、通常は亜鉛である二価陽イオンが水分子を活性化する。金属イオンは、通常3つのアミノ酸リガンドによって固定される。既知の金属リガンドはHis、Glu、Asp、またはLysであり、触媒作用には少なくとももう1つの残基が必要で、これは求電子的な役割を果たす可能性がある。既知のメタロプロテアーゼの約半数はHEXXHモチーフを含んでおり、結晶構造解析研究により、このモチーフが金属結合部位の一部を形成することが示されている。[ 3 ] HEXXHモチーフは比較的よく見られますが、メタロプロテアーゼでは「abXHEbbHbc」とより厳密に定義できます。ここで、「a」はほとんどの場合バリンまたはトレオニンで、サーモリシンとネプリライシンの S1' サブサイトの一部を形成し、「b」は非荷電残基、「c」は疎水性残基です。プロリンはこの部位には決して見られません。おそらく、プロリンはメタロプロテアーゼでこのモチーフが採用するらせん構造を破壊するからでしょう。[ 3 ]
コラゲナーゼは、広く使用されている肉軟化剤であるパパイン、ブロメライン、フィカインと同様の方法で肉を柔らかくするために使用できる。[ 5 ]