ペクチナーゼ

ペクチナーゼは、植物細胞壁に含まれる多糖類であるペクチンを加水分解、トランス脱離、脱エステル化反応によって分解する酵素群です。 ^{[ 1 ] [ 2 ]}一般的にペクチン酵素と呼ばれ、ペクトリアーゼ、ペクトザイム、ポリガラクツロナーゼなどが含まれます。ポリガラクツロナーゼは、最も研究され、広く使用されている市販のペクチナーゼの1つです。ペクチンは、植物細胞を結合させるゼリー状のマトリックスであり、セルロース繊維などの他の細胞壁成分が埋め込まれているため、有用です。したがって、ペクチナーゼ酵素は、リンゴやサポタなどの果物から果汁を抽出する速度を上げるなど、植物材料の分解を伴うプロセスで一般的に使用されています。ペクチナーゼは、1960年代からワインの製造にも使用されています。^{[ 3 ]}醸造におけるペクチナーゼの機能は2つあります。まず、植物（通常は果実）の物質を分解し、マッシュから風味を抽出するのに役立ちます。次に、完成したワインにペクチンが存在すると、濁りやわずかな曇りが生じます。ペクチナーゼはこれを分解してワインを透明にするために使用されます。

ペクチナーゼは、アスペルギルス・ニガーなどの真菌から抽出できます。この真菌は、植物の中層を分解して植物組織から栄養分を吸収し、菌糸を侵入させるためにこれらの酵素を生成します。ペクチナーゼを加熱すると変性（折り畳まれなくなる）し、活性部位でペクチンと結合しにくくなり、十分な果汁を生成できなくなります。

ペクチナーゼは、加水分解、トランス脱離、および脱エステル化反応によってペクチンの分解を触媒する酵素群の総称です。ペクチンポリマーの分解は主に、エキソ-およびエンド-ポリガラクツロナーゼ（エキソ-およびエンド-PG）、ペクチンリアーゼおよびペクチンリアーゼ（PL）、ペクチンメチルエステラーゼ（PME）およびアセチルエステラーゼ（PAE）、β-ガラクトシダーゼ（β-Gal）、およびα -L-アラビノフラノシダーゼ（α -L-Af）などによって引き起こされます。^{[ 4 ] [ 5 ]}

• エンドポリガラクツロナーゼ（EC 3.2.1.15）は、ペクチンの解重合と可溶化を担う最も重要な酵素として知られています。この酵素は、メチル基が脱エステル化されたホモガラクツロナン骨格のα -1→4グリコシド結合を加水分解します。酵素は基質を無作為に攻撃し、多数のD-ガラクツロナンオリゴ糖を生成します。
• エキソポリガラクツロナーゼ（EC 3.2.1.67およびEC 3.2.1.82）は、基質を非還元末端から攻撃し、ホモガラクツロナン鎖から末端（1→）結合したD-GalA残基を除去することができる。この酵素は、サブサイト-2、-1、および+1に非エステル化D-GalAユニットを必要とし、キシロース置換にも耐性がある（D-GalA-Xyl二量体を除去できる）ため、XGAもエキソポリガラクツロナーゼの基質となる。
• ^{PL（ペクチン酸リアーゼ、EC 4.2.2.2、およびペクチンリアーゼ、EC 4.2.2.10）は、Ca 2+}、Mn ²⁺、または Ni ²⁺の存在下でメチルエステル化ホモガラクツロナンのβ脱離を介して作用する。^{[ 4 ]}
• PME（EC 3.1.1.11）とPAE（EC 3.1.1.6）は、それぞれメトキシ基とアセチル基を除去することでホモガラクツロナン鎖を脱エステル化します。これによりペクチンのメチル化度が低下し、ポリガラクツロナーゼによるホモガラクツロナン骨格のα -1→4結合の加水分解に適した条件が整います。ラムノガラクツロナン（RG）の分解には、多数の酵素が関与しています。
• RGヒドロラーゼ（RGH、EC 3.2.1.171）は、RG-I骨格中のα -D-1 → 4-D-GalA- α -L-1 → 2-Rha結合を加水分解し、非還元側にRhaを残します。RGリアーゼ（RGL、EC 4.2.2.23）は、RG-Iのα -L-1 → 2-Rha - α -D-1 → 4-GalA骨格を加水分解し、非還元末端に4-デオキシ-β-L-トレオ-ヘキサ-4-エネピラノシルウロン酸（不飽和GalA）基を残します。
• RGラムノヒドロラーゼ（RGRH、EC 3.2.1.174）は、 α-ガラクツロノシル残基に(1→4)結合した末端ラムノシル残基を遊離させる特異性を持つエキソ作用型ペクチナーゼである。
• RGガラクツロノヒドロラーゼ（RGGH、EC 3.2.1.173）は、RG-I鎖の非還元側からrha残基に結合したGalA部分を遊離させることができるが、ホモガラクツロナンからGalAを遊離させることはできない。
• β-Gal（EC 3.2.1.23）とα -L-Af（EC 3.2.1.55）は、それぞれRG-I骨格からガラクトシル残基とアラビノシル残基を除去する2つの酵素であり、一方、アセチル基はRGアセチルエステラーゼ（RGAE、EC 3.1.1.86）の作用によって遊離される。

以下の表は、ペクチン分解に関与する酵素の概要を示しています。HG-PUL = ホモガラクツロナン多糖類利用遺伝子座、RG-I PUL = ラムノガラクツロナンI多糖類利用遺伝子座。

ペクチナーゼは、加水分解、トランス脱離、脱エステル化反応プロセスによってペクチンを解重合し、ペクチン中のカルボキシル基とメチル基を結合しているエステル結合を切断します。^{[ 7 ]}

エンドポリガラクツロナーゼは、次の経路に沿った反応を経て進行します。^{[ 8 ]}

(1,4-α-D-ガラクツロノシル) _n+m + H2O ₌ (1,4-α-D-ガラクツロノシル) _n + (1,4-α-D-ガラクツロノシル) _m

 この記事には、CC BY 4.0ライセンスの下で入手可能な、Luna Barrera-Chamorro、África Fernandez-Prior、Fernando Rivero-Pino、Sergio Montserrat-de la Paz によるテキストが組み込まれています。