ペルオキシダーゼ

ペルオキシダーゼまたは過酸化物還元酵素( EC 番号1.11.1.x) は、さまざまな生物学的プロセスで役割を果たす酵素の大きなグループです。これらは、一般的に過酸化物を分解する酵素であることからその名前が付けられており、過酸化物を生成する他の酵素(多くの場合、酸化酵素)と混同しないでください。

機能性

ペルオキシダーゼは通常、次のような反応を触媒します。

{\ce {ROOR'+{\overset {電子 \atop 供与体}{2e^{-}}}+2H+->[{\ce {ペルオキシダーゼ}}]{ROH}+R'OH}}

最適な基質

これらの酵素の多くにとって最適な基質は過酸化水素ですが、脂質過酸化物などの有機ヒドロペルオキシドの方が活性が高い酵素もあります。ペルオキシダーゼは活性部位にヘム補因子、または酸化還元活性システインまたはセレノシステイン残基を含むことができます。

電子供与体の性質は酵素の構造に大きく依存します。

例えば、西洋ワサビペルオキシダーゼは、さまざまな有機化合物を電子供与体および電子供与体として使用することができます。西洋ワサビペルオキシダーゼはアクセス可能な活性部位を持ち、多くの化合物が反応部位に到達できます。
一方、シトクロム c ペルオキシダーゼなどの酵素の場合、活性部位が非常に狭いため、電子を供与する化合物は非常に特異的です。

分類

ペルオキシダーゼとして機能するタンパク質ファミリーには以下のものがある: ^[1]

ヘム使用
非ヘム
- チオール：グルタチオンペルオキシダーゼ、ペルオキシレドキシン
- バナジウムブロモペルオキシダーゼ
- アルキルヒドロペルオキシド還元酵素
- マンガンペルオキシダーゼ
- NADHペルオキシダーゼ

特徴づけ

グルタチオンペルオキシダーゼファミリーは、 8 つの既知のヒトアイソフォームで構成されています。グルタチオンペルオキシダーゼは、グルタチオンを電子供与体として使用し、過酸化水素と有機ヒドロペルオキシド基質の両方で活性を示します。Gpx1 、Gpx2、Gpx3、およびGpx4 はセレン含有酵素であることが示されていますが、Gpx6 はヒトのセレンタンパク質であり、げっ歯類にはシステイン含有相同体があります。

アミロイドβはヘムに結合するとペルオキシダーゼ活性を持つことが示されています。^[2]

ペルオキシダーゼの代表的なグループはハロペルオキシダーゼです。このグループは反応性ハロゲン種を形成し、結果として天然の有機ハロゲン物質を生成します。

ペルオキシダーゼタンパク質配列の大部分は、 PeroxiBaseデータベースで見つけることができます。

病原体耐性

正確なメカニズムはまだ解明されていないが、ペルオキシダーゼは病原体に対する植物の防御力を高める役割を果たすことが知られている。^[3]ナス科植物の多く、特にSolanum melongena（ナス）とCapsicum chinense（ハバネロ/スコッチボネット種の唐辛子）は、ラルストニア・ソラナセラムなどの細菌寄生虫に対する防御としてグアイアコールと酵素グアイアコールペルオキシダーゼを使用している。この酵素の遺伝子発現は細菌の攻撃から数分以内に始まる。^[4]

アプリケーション

ペルオキシダーゼは、産業廃水の処理に使用できます。たとえば、重要な汚染物質であるフェノールは、西洋ワサビペルオキシダーゼを使用した酵素触媒重合によって除去できます。フェノールはフェノキシラジカルに酸化され、フェノールよりも毒性の低いポリマーとオリゴマーが生成される反応に参加します。また、有毒物質をより害の少ない物質に変換するためにも使用できます。

接着剤、コンピューターチップ、自動車部品、ドラム缶や缶の内張りなど、多くの製造工程におけるペルオキシダーゼの使用については多くの調査が行われています。他の研究では、ペルオキシダーゼが有機溶媒マトリックス中のアニリンやフェノールの重合に効果的に使用できることが示されています。^[5]

ペルオキシダーゼは組織学的マーカーとして使用されることがあります。シトクロム c ペルオキシダーゼは、シトクロム c オキシダーゼの可溶性で精製しやすいモデルとして使用されます。

参照

参考文献

^ 「RedOxiBase: ペルオキシダーゼクラス」。 2019年5月30日閲覧。
^ Atamna H, Boyle K (2006 年 2 月). 「アミロイド β ペプチドはヘムと結合してペルオキシダーゼを形成する: アルツハイマー病の細胞病理との関連性」.米国科学アカデミー紀要. 103 (9): 3381–6. Bibcode :2006PNAS..103.3381A. doi : 10.1073/pnas.0600134103 . PMC 1413946. PMID 16492752 .
^ Karthikeyan M、Jayakumar V、Radhika K、Bhaskaran R、Velazhahan R、Alice D（2005年12月）。「タマネギ（Allium cepa var aggregatum）における葉枯れ病原菌（Alternaria palandui）の感染に対する宿主の抵抗性の誘導」。Indian Journal of Biochemistry & Biophysics。42（6）：371–7。PMID 16955738。
^ Prakasha, A, Umesha, S. Solanum melongena の細菌性萎凋病の病因におけるグアヤコールペルオキシダーゼと総フェノールの生化学的および分子的変異。生化学および分析生化学、5,292、2016 年
^ Tuhela, L., GK Sims, O. Tuovinen. 1989. 有機溶媒中におけるペルオキシダーゼによる置換アニリン、フェノール、複素環式化合物の重合。オハイオ州コロンバス：オハイオ州立大学。58 ページ。

外部リンク

ペルオキシベース、ペルオキシダーゼのデータベース

[1] 「RedOxiBase: ペルオキシダーゼクラス」。 2019年5月30日閲覧。

[2] Atamna H, Boyle K (2006 年 2 月). 「アミロイド β ペプチドはヘムと結合してペルオキシダーゼを形成する: アルツハイマー病の細胞病理との関連性」.米国科学アカデミー紀要. 103 (9): 3381–6. Bibcode :2006PNAS..103.3381A. doi : 10.1073/pnas.0600134103 . PMC 1413946. PMID 16492752 .

[3] Karthikeyan M、Jayakumar V、Radhika K、Bhaskaran R、Velazhahan R、Alice D（2005年12月）。「タマネギ（Allium cepa var aggregatum）における葉枯れ病原菌（Alternaria palandui）の感染に対する宿主の抵抗性の誘導」。Indian Journal of Biochemistry & Biophysics。42（6）：371–7。PMID 16955738。

[4] Prakasha, A, Umesha, S. Solanum melongena の細菌性萎凋病の病因におけるグアヤコールペルオキシダーゼと総フェノールの生化学的および分子的変異。生化学および分析生化学、5,292、2016 年

[5] Tuhela, L., GK Sims, O. Tuovinen. 1989. 有機溶媒中におけるペルオキシダーゼによる置換アニリン、フェノール、複素環式化合物の重合。オハイオ州コロンバス：オハイオ州立大学。58 ページ。