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| ホースラディッシュペルオキシダーゼ | |||||||
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 ホースラディッシュペルオキシダーゼC1 [1] | |||||||
| 識別子 | |||||||
| 生物 | |||||||
| シンボル | ペルオキシダーゼC1A | ||||||
| 代替記号 | PRXC1A | ||||||
| 電子データ | 1W4W その他の構造 | ||||||
| ユニプロット | P00433 | ||||||
| その他のデータ | |||||||
| EC番号 | 1.11.1.7 | ||||||
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西洋ワサビの根に含まれる酵素、西洋ワサビペルオキシダーゼ (HRP)は、生化学の分野 で広く使用されています。これは多くのアイソフォームを持つ金属酵素で、最も研究されているタイプは C です。過酸化水素によるさまざまな有機基質の酸化を触媒します。
構造
この酵素の構造は1997年にX線結晶構造解析によって初めて解明され[2]、その後も様々な基質を用いて何度も解明されてきました[3] 。これは酸化還元補因子としてヘムに結合する大きなαらせん状の糖タンパク質です。
基質
HRP酵素またはその複合体は単独ではほとんど価値がありません。その存在は、過酸化水素を酸化剤としてHRPによって酸化されると、分光光度法で検出可能な特徴的な色の変化をもたらす基質を使用して可視化する必要があります。[4] [5]
ホースラディッシュペルオキシダーゼの基質は数多く記述され、HRP の望ましい特性を利用するために商品化されている。これらの基質はいくつかの異なるカテゴリに分類される。HRP は発色基質 (例: TMB、DAB、ABTS ) を有色生成物に変換する触媒作用をし、化学発光基質に作用すると光を生成する(例:ルミノールによる化学発光の増強)。[引用が必要]
アプリケーション
ホースラディッシュペルオキシダーゼは、標識分子と結合できる6つのリジン残基を持つ44,173.9ダルトンの糖タンパク質です。適切な基質とインキュベートすると、標識分子の有色の蛍光[6]または発光誘導体を生成し、検出および定量化が可能になります。HRPは、分子標的の存在を決定するために、コンジュゲート（遺伝的または化学的に結合された分子）でよく使用されます。たとえば、 HRPに結合した抗体は、ウェスタンブロットで少量の特定のタンパク質を検出するために使用できます。この場合、抗体は目的のタンパク質を見つけるための特異性を提供し、HRP酵素は基質の存在下で検出可能なシグナルを生成します。[7]ホースラディッシュペルオキシダーゼは、そのモノマー性および有色の生成物の生成が容易なため、ELISAや免疫組織化学などの技術でもよく使用されます。ヘム含有酸化還元酵素であるペルオキシダーゼは、電子供与体による過酸化水素の還元的分解を触媒する商業的に重要な酵素です。
ホースラディッシュペルオキシダーゼは、アルカリホスファターゼなどの他の一般的な代替酵素よりも小型で、より安定しており、安価であるため、多くの点でこれらの用途に最適です。また、回転率が高いため、比較的短い時間で強い信号を生成することができます。[8]高濃度のリン酸はホースラディッシュペルオキシダーゼの安定性を著しく低下させます。生物医学的用途に加えて、ホースラディッシュペルオキシダーゼは重要な環境用途を持つ酵素の1つです。この酵素は、さまざまな産業廃水 の主な汚染物質であると考えられているヒドロキシル化芳香族化合物（HAC）の除去に適しています。[9]
さらに、「近年、ニューロンを酵素である西洋ワサビペルオキシダーゼで標識する技術が主要なツールとなっている。この方法は、 1870年に発見されて以来、ゴルジ染色法よりも多くの神経生物学者によって使用されている可能性がある。」[10]
強化された化学発光
ホースラディッシュペルオキシダーゼは、いくつかの中間体を経てルミノールから3-アミノフタル酸への酸化を触媒する。この反応は、428 nm の低強度光の放出を伴います。特定の化学物質の存在下では、放出される光は最大 1000 倍まで増強され、光を検出しやすくなり、反応の感度が向上します。発光の増強は、増強化学発光 (ECL) と呼ばれます。一般に知られている修飾フェノール (主にヨードフェノール) など、いくつかの増強剤を使用できます。市販されているいくつかの基質は、フェノール増強基質よりも最大 13 倍強い発光信号をもたらす他の増強剤を使用しています。[11]光の強度は、反応する酵素分子の数、つまりハイブリッドの量の尺度です。ECL はセットアップが簡単で感度が高く、サザンブロットとノーザンブロットで約 0.5 pg の核酸を検出します。化学発光基質による検出は、発色基質に比べていくつかの利点があります。感度は 10 ～ 100 倍高く、広いダイナミック レンジにわたって発光の定量化が可能ですが、有色沈殿物の場合ははるかに制限され、約 1 桁小さくなります。化学発光基質を使用すると、フィルターの剥離がはるかに簡単になります。[引用が必要]
ポリマー合成
ホースラディッシュペルオキシダーゼは様々な重合反応に使用できますが、最も広範に研究されているのはフェノール誘導体の重合です。[12]しかし、ホースラディッシュペルオキシダーゼは原子移動ラジカル重合反応の触媒としても使用でき、 [13]過酸化水素が存在しない状態でポリマーを生成します。この場合、HRPの基質はアルキルハライドまたはアルキルニトリルであり、[14]これらはATRP反応の開始剤です。HRPはこのような化合物と反応してラジカルを生成し、重合を開始します。HRP触媒ATRPは、金属触媒反応で得られるレベルに匹敵するレベルの重合制御を提供します。
HRP模倣
天然HRPを模倣する材料は数多く研究されてきました。例えば、酸化鉄ナノ粒子やヘミン含有複合体はHRPを模倣するために使用されてきました。[15]これらのHRPのような人工酵素は、バイオマーカーの検出や腫瘍の免疫染色から抗生物付着に至るまで、多くの用途に使用されてきました。
参照
参考文献
- ^ PDB : 1w4w ; Carlsson GH、Nicholls P、Svistunenko D 、 Berglund GI、Hajdu J (2005年1月)。 「ホースラディッシュペルオキシダーゼとギ酸、酢酸、一酸化炭素の複合体」。生化学。44 (2):635–42。doi :10.1021/bi0483211。PMID 15641789 。
- ^ PDB : 1ATJ ; Gajhede M, Schuller DJ, Henriksen A, Smith AT, Poulos TL (1997年12月). 「2.15Å解像度でのホースラディッシュペルオキシダーゼCの結晶構造」. Nature Structural Biology . 4 (12): 1032–8. doi :10.1038/nsb1297-1032. PMID 9406554. S2CID 8535268.
- ^ 「ペルオキシダーゼ C1A 関連 PDB 配列」。UniPDB 。欧州バイオインフォマティクス研究所。
- ^ Veitch NC (2004 年 2 月). 「ホースラディッシュペルオキシダーゼ: 古典的な酵素の現代的な見方」. Phytochemistry . 65 (3): 249–59. doi :10.1016/j.phytochem.2003.10.022. PMID 14751298.
- ^ Akkara JA、Senecal KJ、Kaplan DL (1991年10月)。「ジオキサン中でホースラディッシュペルオキシダーゼによって生成されるポリマーの合成と特性評価」。Journal of Polymer Science。29 ( 11): 1561–74。Bibcode :1991JPoSA..29.1561A。doi : 10.1002/pola.1991.080291105。
- ^ Acharya AP、Nafisi PM、Gardner A、MacKay JL、Kundu K、Kumar S、Murthy N (2013)。「蛍光ペルオキシダーゼプローブにより市販のELISAの感度が2桁向上」。Chem Commun。49 ( 88 ) : 10379–10381。doi : 10.1039 /c3cc44783a。PMC 4011665。PMID 24071916 。
- ^ Chau YP, Lu KS (1995). 「ランタンイオンと西洋ワサビペルオキシダーゼをトレーサーとして用いたラット交感神経節の血液神経節バリア特性の調査」Acta Anatomica . 153 (2): 135–44. doi :10.1159/000313647. PMID 8560966.
- ^ Beyzavi K、Hampton S、Kwasowski P、Fickling S、Marks V、Clift R (1987 年 3 月)。「酵素免疫測定法におけるホースラディッシュペルオキシダーゼとアルカリホスファターゼ標識抗体の比較」。Annals of Clinical Biochemistry . 24 ( Pt 2) (2): 145–52. doi : 10.1177/000456328702400204 . PMID 3035992. S2CID 40978557.
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- ^ Sigg, Severin J.; Seidi, Farzad; Renggli, Kasper; Silva, Tilana B.; Kali, Gergely; Bruns, Nico (2011 年 11 月). 「原子移動ラジカル重合の触媒としてのホースラディッシュペルオキシダーゼ」. Macromolecular Rapid Communications . 32 (21): 1710–1715. doi :10.1002/marc.201100349. ISSN 1022-1336.
- ^ Ng, Yeap-Hung; Lena, Fabio di; Chai, Christina LL (2011-05-24). 「水中での酵素介在ラジカル重合による所定の分子量を持つポリPEGA」. Chemical Communications . 47 (22): 6464–6466. doi :10.1039/C1CC10989H. ISSN 1364-548X.
- ^ Wei H, Wang E (2013 年 7 月). 「酵素のような特性を持つナノ材料 (ナノザイム): 次世代人工酵素」. Chemical Society Reviews . 42 (14): 6060–93. doi :10.1039/C3CS35486E. PMID 23740388.
外部リンク
- 米国国立医学図書館の医学主題標目表(MeSH)にあるホースラディッシュペルオキシダーゼ
