ゼラチナーゼ

ゼラチナーゼは、加水分解によってゼラチンを分解できる酵素であり、細胞外マトリックスの分解と組織のリモデリングにおいて重要な役割を果たします。ゼラチナーゼは、補因子として亜鉛に依存し、細胞外マトリックスの一部を分解できる酵素ファミリーであるマトリックスメタロプロテアーゼ（MMP）の一種です。^{[ 1 ]} MMPには、ゼラチナーゼA（MMP-2）やゼラチナーゼB（MMP-9）など、複数のサブグループがあります。ゼラチナーゼには、さまざまな酵素委員会番号が割り当てられています。ゼラチナーゼAは3.4.24.24、ゼラチナーゼBは3.4.24.35を使用し、最初の3つの数字は同じです。最初の数字である3はクラスです。クラス3の酵素は加水分解酵素であり、加水分解反応を触媒する酵素、つまり水の存在下で結合を切断する酵素です。次の数字はサブクラス4、つまりプロテアーゼを表し、これはタンパク質中のペプチド結合を加水分解する酵素です。次の数字はサブサブクラス24で、活性部位に金属イオン（この場合は亜鉛）を含むメタロエンドペプチダーゼで構成され、ペプチド結合の切断を助けます。EC番号の最後の部分はシリアル番号で、サブサブクラス内の特定の酵素を識別します。24はゼラチンとコラーゲンを分解するメタロプロテアーゼであるゼラチナーゼAを表し、35はペプチド結合を加水分解するゼラチナーゼBを表します。^{[ 2 ]} 

ゼラチナーゼ酵素は、哺乳類や鳥類を含む多くの真核生物、緑膿菌やセラチア・マルセセンスなどの細菌、真菌類に見られますが、ゼラチナーゼの種類とその機能に基づいて種間で違いがある場合があります。ヒトでは、発現しているゼラチナーゼはマトリックスメタロプロテアーゼMMP2とMMP9です。^{[ 3 ]}さらに、ゼラチナーゼA（MMP2）とB（MMP9）は、角膜損傷を受けたラットやウサギの角膜で新しい血管の形成を助けることが証明されています。これらのげっ歯類の角膜の傷は、酵素の発現と活性を高める可能性があります。ゼラチナーゼは、損傷した細胞外マトリックス（ECM）を損傷したマトリックスタンパク質（MMP-9による）を除去することによってリモデリングを助け、血管新生反応、つまり新しい血管の形成をもたらします。これは、角膜実質修復組織でゼラチナーゼによるコラーゲンリモデリングがあることを示しています。^{[ 4 ]}

これらの特定のプロテアーゼは、加水分解を利用して、2 つの連続したステップでゼラチンを分解します。最初のステップではポリペプチド生成物が生成され、続いてアミノ酸 (通常はαアミノ酸) が生成されます。^{[ 5 ]}この場合の基質はゼラチンであり、生成物は形成されたポリペプチドです。ゼラチナーゼは、細胞表面での結合相互作用の特異性により、基質であるゼラチンに結合します。亜鉛イオンとアミノ酸残基に関連する触媒作用により、切断によってペプチド結合がポリペプチドに切断されます。ポリペプチドはさらに、2 番目の連続したステップであり反応の生成物であるアミノ酸に変換されます。TIMP -2や他のTIMPなどの追加のタンパク質は、ゼラチナーゼの活性部位に結合することによって酵素経路を調節および制御する阻害剤として機能し、基質の分解を妨げます。^{[ 6 ]}