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| エンテロペプチダーゼ | |||||||||
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| 識別子 | |||||||||
| EC番号 | 3.4.21.9 | ||||||||
| CAS番号 | 9014-74-8 | ||||||||
| データベース | |||||||||
| インテンズ | IntEnzビュー | ||||||||
| ブレンダ | BRENDAエントリー | ||||||||
| エクスパス | NiceZyme ビュー | ||||||||
| ケッグ | KEGGエントリー | ||||||||
| メタサイク | 代謝経路 | ||||||||
| プリアモス | プロフィール | ||||||||
| PDB構造 | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| 遺伝子オントロジー | アミゴー / クイックゴー | ||||||||
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| プロテアーゼ、セリン、7（エンテロペプチダーゼ） | |||||||
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| 識別子 | |||||||
| シンボル | TMPRSS15 | ||||||
| NCBI遺伝子 | 5651 | ||||||
| HGNC | 9490 | ||||||
| オミム | 606635 | ||||||
| 参照シーケンス | NM_002772 | ||||||
| ユニプロット | P98073 | ||||||
| その他のデータ | |||||||
| 軌跡 | 第21章 問21 | ||||||
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エンテロペプチダーゼ（エンテロキナーゼとも呼ばれる）は十二指腸の細胞によって生成される酵素であり、ヒトや他の動物の消化に関与しています。エンテロペプチダーゼはトリプシノーゲン（酵素原）を活性型トリプシンに変換し、膵臓消化酵素を活性化します。[1] [2]エンテロペプチダーゼが欠損すると腸の消化障害が生じます。[3]
エンテロペプチダーゼはセリンプロテアーゼ（EC 3.4.21.9）であり、腸の刷子縁膜にエンテロキナーゼを固定する82～140 kDaのジスルフィド結合重鎖と、触媒サブユニットを含む35～62 kDaの軽鎖で構成されています。[4]エンテロペプチダーゼはセリンプロテアーゼのキモトリプシン族 の一部であり、構造的にこれらのタンパク質に似ています。[5]
歴史的意義
エンテロペプチダーゼは、消化管生理学の研究で1904年のノーベル生理学・医学賞を受賞したイワン・パブロフによって発見されました。これは他の酵素を活性化する最初の酵素として知られており、セリンプロテアーゼが代謝経路を制御するためにどのように作られたかを示す注目すべき例です。[6]膵臓内の消化酵素の不活性機能は、腸内での強力な活性と比較して知られていましたが、この違いの根拠は不明でした。1899年、パブロフの学生であるNPシェポワルニコフは、犬の十二指腸分泌物が膵臓酵素、特にトリプシノーゲンの消化活動を劇的に刺激することを実証しました。その活性成分は、他の酵素を活性化できる腸内の特別な酵素として認識されました。パブロフはそれをエンテロキナーゼと名付けました。エンテロキナーゼが補因子か酵素かという論争は、エンテロキナーゼによるトリプシノーゲンの活性化が触媒的であることを示したクニッツによって解決された。1950年代には、牛のトリプシノーゲンはN末端ヘキサペプチドの切断によって自己触媒的に活性化されることが示された。[7]より正確なIUBMB名であるエンテロペプチダーゼは1970年から存在している。しかし、元の名前「エンテロキナーゼ」には長い歴史があり、今でも一般的に使用されている。[8]
酵素の構造
エンテロペプチダーゼは、十二指腸および小腸粘膜の刷子縁に局在するII型膜貫通型セリンプロテアーゼ（TTSP）であり、酵素前駆体であるプロエンテロペプチダーゼとして合成され、デュオデナーゼまたはトリプシンによる活性化を必要とする。[9] TTSPは、異なる長さのN末端プロペプチド配列を持つ単鎖酵素前駆体として合成される。これらの酵素は、高度に保存された活性化モチーフに存在するリジンまたはアルギニン残基のカルボキシル側での切断によって活性化される。TTSPは活性化されると、プロドメインと触媒ドメインをリンクする保存されたジスルフィド結合を介して膜結合したままになると予測される。[10]
牛エンテロペプチダーゼの場合、一次翻訳産物は1035残基からなり、予想される質量は114.9 kDaである。[11]検出された見かけの質量は約160 kDaで、中性糖とアミノ糖が同量で、指定された炭水化物含有量30～40%と一致している。[12] [13] Lys800の後の活性化切断部位は、成熟した牛エンテロペプチダーゼの重鎖と軽鎖を分割する。重鎖には17の潜在的なN結合型グリコシル化部位があり、軽鎖には3つあり、そのほとんどは他の種でも保存されている。重鎖には、膜貫通アンカーをサポートする疎水性セクションがN末端近くにある。[14] [15]重鎖はエンテロペプチダーゼの特異性に影響を及ぼします。天然のエンテロペプチダーゼは大豆トリプシンインヒビターに耐性があります。しかし、単離された軽鎖は、天然タンパク質の限定的な還元によって調製された場合[16]でも、突然変異誘発およびCOS細胞での発現によって調製された場合でも同様です。[17]天然のエンテロペプチダーゼと単離された軽鎖は、Gly-(Asp)4-Lys-NHNapに対して同様の活性を示しますが、単離された軽鎖はトリプシノーゲンに対する活性が明らかに低下しています。トリプシノーゲンの認識における同様の選択的欠陥は、加熱またはアセチル化によって2本鎖エンテロペプチダーゼで生成されます。[18]この動作は、触媒中心と1つ以上の二次基質結合部位がトリプシノーゲンの最適な認識に不可欠であることを示唆しています。
活動
別名（エンテロキナーゼ）であるにもかかわらず、エンテロペプチダーゼは、タンパク質中のペプチド結合の加水分解を触媒するセリンプロテアーゼであり、他のキナーゼとは異なり、リン酸基の転移を触媒しません。エンテロペプチダーゼはトリプシンのような活性を示し、特定の切断部位（Asp -Asp-Asp-Asp-Lys）でリジンに続くタンパク質を切断します。[19]この切断により、腸管腔内のキモトリプシノーゲン、プロエラスターゼ、プロカルボキシペプチダーゼ、プロリパーゼなどの他の膵臓酵素前駆体がトリプシン非依存的に活性化されます。[20]トリプシノーゲンのプロ領域にこの配列が含まれているため、エンテロペプチダーゼは生体内での活性化を触媒します。
トリプシノーゲン → トリプシン + プロ領域 ( Val -Asp-Asp-Asp-Asp-Lys)
遺伝学と疾患の関連性
ヒトでは、エンテロペプチダーゼは染色体21q21上のTMPRSS15 遺伝子（ ENTKとも呼ばれ、以前はPRSS7と呼ばれていました）によってコードされています。この遺伝子のナンセンス変異とフレームシフト変異の一部は、エンテロペプチダーゼ欠乏により、罹患した乳児の重度の発育不全を特徴とするまれな劣性疾患を引き起こします。 [ 21 ]エンテロペプチダーゼmRNAの発現は近位小腸に限定されており、タンパク質は十二指腸と近位空腸の腸管上皮細胞に見られます。膵臓から十二指腸に分泌されると、トリプシノーゲンはエンテロペプチダーゼに遭遇して活性化されます。次にトリプシンは他の膵臓セリンプロテアーゼ酵素前駆体（キモトリプシノーゲンおよびプロエラスターゼ）、メタロプロテアーゼ酵素前駆体（プロカルボキシペプチダーゼ）およびプロリパーゼを切断して活性化します。この単純な2段階カスケードにより、これらの消化加水分解酵素の破壊的な活動は腸管腔内に限定されます。この経路の生理学的重要性は、エンテロペプチダーゼの先天性欠乏によって引き起こされる重度の腸管吸収不良によって実証されています。[22] [23]この状態は生命を脅かす可能性がありますが、膵臓抽出物の経口補給で改善します。
アプリケーション
エンテロペプチダーゼの特異性は、生化学の用途において理想的なツールとなっています。この配列によって連結されたC末端 親和性タグ（ポリヒスチジンなど）を含む融合タンパク質は、タンパク質精製後にエンテロペプチダーゼによって切断され、標的タンパク質を得ることができます。[19]逆に、活性化前に切断する必要があるプロテアーゼのN末端プロ配列は、エンテロペプチダーゼによる活性化を可能にするために変異させることができます。[24]
参考文献
- ^ Kunitz M (1939年3月). 「エンテロキナーゼによる結晶性トリプシノーゲンからのトリプシンの形成」J. Gen. Physiol . 22 (4): 429–46. doi : 10.1085/jgp.22.4.429. PMC 2141988. PMID 19873112.
- ^ Kiel B (1971)。「トリプシン」。Boyer PS (編)。酵素 3: 加水分解 - ペプチド結合。アムステルダム: Elsevier。pp. 249–75。ISBN 978-0-12-122703-6。
- ^ Light A, Janska H (1989年3月14日). 「エンテロキナーゼ（エンテロペプチダーゼ）：比較側面」. Trends Biochem. Sci . 14 (3): 110–2. doi :10.1016/0968-0004(89)90133-3. PMID 2658218.
- ^ Huang L, Ruan H, Gu W, Xu Z, Cen P, Fan L (2007). 「組換え大腸菌におけるウシエンテロキナーゼ軽鎖の機能的発現および精製」. Prep. Biochem. Biotechnol . 37 (3): 205–17. doi :10.1080/10826060701386695. PMID 17516250. S2CID 25387669.
- ^ Rawlings ND、Barrett AJ (1993年2月)。「ペプチダーゼの進化ファミリー」。Biochem . J. 290 ( 1): 205–18. doi :10.1042/bj2900205. PMC 1132403. PMID 8439290 .
- ^ Lu D, Fütterer K, Korolev S, Zheng X, Tan K, Waksman G, Sadler JE (1999 年 9 月 17 日). 「トリプシノーゲン活性化ペプチドの類似体とエンテロペプチダーゼ軽鎖複合体の結晶構造」J Mol Biol . 292 (2): 361–73. doi :10.1006/jmbi.1999.3089. PMID 10493881.
- ^ Yamashina I. (1956年5月). 「エンテロキナーゼのトリプシノーゲンに対する作用」(PDF) . Biochim Biophys Acta . 20 (2): 433–4. doi :10.1016/0006-3002(56)90329-8. PMID 13328891.
- ^ Rawlings ND、Salvesen G (2013)。タンパク質分解酵素ハンドブック（第3版）。Academic Press。ISBN 978-0-12-382219-2. 2014年2月20日閲覧。
- ^ Zamolodchikova TS、Sokolova EA、Lu D、Sadler JE (2000 年 1 月 28 日)。「デュオデナーゼによる組み換えプロエンテロペプチダーゼの活性化」。FEBS Lett . 466 (2–3): 295–9. doi : 10.1016/s0014-5793(00)01092-9 . PMID 10682847. S2CID 254189.
- ^ Hooper JD、Clements JA、Quiqley JP、Antalis TM (2001 年 1 月 12 日)。「II 型膜貫通セリンプロテアーゼ。細胞表面タンパク質分解酵素の新たなクラスに関する考察」。J Biol Chem . 276 (2): 857–60. doi : 10.1074/jbc.r000020200 . PMID 11060317。
- ^ 北本 Y、Yuan X、Wu Q、McCourt DW、Sadler JE (1994 年 8 月 2 日)。「腸内消化の開始因子であるエンテロキナーゼは、特徴的なドメインの組み合わせで構成されるモザイクプロテアーゼです」。Proc Natl Acad Sci USA。91 ( 16): 7588–92。Bibcode :1994PNAS... 91.7588K。doi : 10.1073 / pnas.91.16.7588。PMC 44447。PMID 8052624。
- ^ Anderson LE、Walsh KA、Neurath H (1977 年7 月26日)。「ウシエンテロキナーゼ。精製、特異性、およびいくつかの分子特性」。生化学。16 (15): 3354–60。doi :10.1021/bi00634a011。PMID 889800 。
- ^ Liepnieks JJ, Light A (1979年3月10日). 「ウシエンテロキナーゼの調製と特性」. J Biol Chem . 254 (5): 1677–83. doi : 10.1016/S0021-9258(17)37826-2 . PMID 762166.
- ^ Fonseca P, Light A (1983年3月10日). 「再構成大豆リン脂質小胞へのウシエンテロキナーゼの組み込み」J Biol Chem . 258 (5): 3069–74. doi : 10.1016/S0021-9258(18)32831-X . PMID 6338012.
- ^ Lu D、Yuan X、Zheng X、Sadler JE (1997 年 12 月 12 日)。「ウシプロエンテロペプチダーゼはトリプシンによって活性化され、エンテロペプチダーゼの特異性は重鎖に依存する」。J Biol Chem . 272 (50): 31293–300. doi : 10.1074/jbc.272.50.31293 . PMID 9395456。
- ^ Light A、Fonseca P (1984年11月10日)。「ウシエンテロキナーゼの触媒サブユニットの調製と特性」。J Biol Chem . 259 (21): 13195–8. doi : 10.1016/S0021-9258(18)90676-9 . PMID 6386810。
- ^ ラヴァリー ER、レヘムトゥラ A、レイシー LA、ディブラシオ EA、フェレンツ C、グラント KL、ライト A、マッコイ JM (1993 年 11 月 5 日)。 「ウシエンテロキナーゼの触媒サブユニットをコードするcDNAのクローニングと機能的発現」。Ｊバイオルケム．268 (31): 23311–7。土井：10.1016/S0021-9258(19)49464-7。PMID 8226855。
- ^ Baratti J, Maroux S (1976年12月8日). 「豚エンテロペプチダーゼの触媒部位と結合部位について」Biochim Biophys Acta . 452 (2): 488–96. doi :10.1016/0005-2744(76)90199-6. PMID 12810.
- ^ ab Terpe K (2003). 「タグタンパク質融合の概要: 分子および生化学的基礎から商用システムまで」(PDF) . Appl Microbiol Biotechnol . 60 (5): 523–33. doi :10.1007/s00253-002-1158-6. PMID 12536251. S2CID 206934268.
- ^ Kunitz M、Northrop JH (1936 年 7 月 20 日)。「ウシ膵臓からの結晶性トリプシノーゲン、トリプシン、トリプシン阻害剤、および阻害剤-トリプシン化合物の分離」。J Gen Physiol . 19 (6): 991–1007. doi :10.1085/jgp.19.6.991. PMC 2141477. PMID 19872978 。
- ^ Holzinger A、Maier EM、Bück C、Mayerhofer PU、Kappler M、Haworth JC、Moroz SP、Hadorn HB、Sadler JE、Roscher AA (2002 年 1 月)。「プロエンテロペプチダーゼ遺伝子の変異は先天性エンテロペプチダーゼ欠損症の分子的原因である」。Am . J. Hum. Genet . 70 (1): 20–5. doi :10.1086/338456. PMC 384888. PMID 11719902 。
- ^ Hadorn B、Tarlow MJ、Lloyd JK、Wolff OH (1969年4月19日)。「腸管エンテロキナーゼ欠損症」。Lancet . 1 ( 7599): 812–3. doi :10.1016/s0140-6736(69)92071-6. PMID 4180366。
- ^ Haworth JC、Gourley B、Hadorn B、Sumida C (1971年3月)。「腸管エンテロキナーゼ欠乏症による吸収不良と成長障害」。J . Pediatr . 78 (3): 481–90. doi :10.1016/s0022-3476(71)80231-7. PMID 4322674。
- ^ Wang ZM、Rubin H、 Schechter NM (1995 年 11 月)。「天然プロペプチド配列の代わりにトリプシノーゲンのエンテロキナーゼ切断部位を含む構造からの活性組換えヒトキマーゼの生産」。Biol Chem Hoppe-Seyler。376 ( 11): 681–84。doi :10.1515/bchm3.1995.376.11.681。PMID 8962677 。
外部リンク
- 米国国立医学図書館医学件名標目表(MeSH)のエンテロペプチダーゼ
