ケラチナーゼ

ケラチナーゼはケラチンを分解するタンパク質分解酵素です。^[1]

これらは、1978 年に国際生化学連合命名委員会によって「メカニズム不明のプロテアーゼ」として最初に分類され、 1983 年にEC 番号3.4.99 が付与されました (Owen ら、1983)。1990 年代には、アルカリプロテアーゼとの配列相同性が高く、セリンプロテアーゼ阻害剤によって阻害されることから、セリンプロテアーゼとして定義されました(Wang ら、1995 年、Taha ら、1998 年、Bressollier ら、1999 年)。

ケラチンは、その緻密さ、剛性、架橋、疎水性により、プロテアーゼ耐性があります。^{[2] [3] [4]}疎水性および静電相互作用により、ケラチナーゼがケラチン表面に付着し、タンパク質分解が可能になります。^[5]主な触媒機構は、セリンプロテアーゼ活性と、緻密な基質および露出した活性部位に対する高い特異性を組み合わせたものです。完全な分解には、他の手段による追加のジスルフィド結合切断が必要になることがよくあります。^[6]

ケラチナーゼは、ケラチンを含む基質が存在する場合にのみ生成されます。ケラチナーゼの生成は、真菌や細菌を含むさまざまな微生物で報告されており、アルカリ性に近い pH と好熱温度で発生します。これらの酵素は幅広い基質特異性を持ち、フィブリン、エラスチン、コラーゲンなどの繊維性タンパク質、およびカゼイン、ウシ血清アルブミン、ゼラチンなどの非繊維性タンパク質を分解します。(Noval ら、1959 年; Mukhapadhayay ら、1989 年; Dozie ら、1994 年; Lin ら、1995 年; Letourneau ら、1998 年; Bressollier ら、1999 年)。

最初にモリニューら (1959) は、ケラチンを分解できる細菌を分離しようと試みました。^[7]彼は、羊の中央外側部から実験的に誘発された皮様囊胞の内容物から微生物を分離しました。羊毛サンプルの検査では、多数の皮質細胞と小胞細胞を含む分解された羊毛が示されました。彼は、生体内と試験管内の両方で羊毛繊維の破壊を発見しました。彼は、微生物がバチルス属に属し、天然の羊毛タンパク質を攻撃できることを示しました。同じ年に、ノヴァルら (1959) は、ストレプトマイセス・フラディアエによる天然ケラチンの酵素分解に関する別の論文を発表しました。彼らは、これらの細菌によって分泌される細胞外酵素が、天然の状態で人間の毛髪を分解できることを示しました。

好ケラチノイド菌由来のケラチノリティックタンパク質は、Yu et al. (1968)、Asahi et al. (1985)、Willams et al. (1989) によって報告されました。Mukhopadhay et al. (1989) は、ストレプトマイセス属によるケラチナーゼの生産を報告しました。彼は、DEAE セルロースカラムクロマトグラフィー後に活性が 7.5 倍増加する誘導性細胞外均質酵素を単離しました。酵素活性は、還元グルタチオン、PMSF、2-メルカプタエタノールによって阻害されました。

ウィリアムズら (1990) は、強化羽毛分解培養に関する研究を続け、初めてその生物を種レベルで特徴付けました。 ^[8]微生物はBacillus licheniformisと同定され、^{[9]ウィリアムズら (1990) が膜限外濾過と C-75}ゲルクロマトグラフィーを用いて分離した羽毛分解 Bacillus licheniformis 株からケラチナーゼを精製し、特徴付けました。彼は、活性が 70 倍に増加した酵素を精製しました。SDS -PAGE分析により、精製されたケラチナーゼの分子量は 33 kDa であることが明らかになりました。Dozie ら (1994) は、Chrysosporium keratinophylum 由来の耐熱性、アルカリ活性、ケラチン分解性プロテアーゼを報告しました。これは、DMSO を含むラクトース ミネラル塩培地でケラチンを可溶化できます。酵素活性の最適 pH は9 で、最適温度は 90 °C でした。王ら（1999）は、ケラチナーゼの発酵条件をパイロット規模の発酵槽にスケールアップした。彼らは発酵条件を最適化し、酵素生産量を10倍に増加させた。^[10]

• サブチリシン
• プロテイナーゼK