ラッカーゼ、P-ジフェノール：オキシドレダクターゼ二酸素-ベンゼン酸素酸化還元酵素 、 または、オキシダーゼ「青色銅オキシダーゼ」と呼ばれる酵素の群に属する酵素です。
それらは高等植物、いくつかの昆虫、バクテリア、そして研究されてきた事実上すべての真菌に存在します。その特徴的な青色は、その触媒部位で分子に結合した4つの銅原子の生成物です。
ラッカーゼ酵素の分子構造のグラフィック表示（出典：ジャワハールスワミナサンとWikimedia Commonsを介したEuropean Bioinformatics InstituteのMSDスタッフ）
これらの酵素は吉田らによって記述されました。1883年にRhus verniciferaツリーまたは日本の「ラッカーツリー」の樹脂を研究したとき、それらの主な機能は化合物の重合および解重合反応を触媒することであると決定されました。
ずっと後に、菌類では、酵素活性を持つこれらのタンパク質は、それらが成長する環境から有毒なフェノールを除去するメカニズムに特定の機能を持っている一方で、植物では木化などの合成プロセスに関与していることが発見されました。
これらの酵素の研究に関する科学的進歩により、特にバイオレメディエーション、テキスタイル、テキスタイルに適用された染料の除去において、製紙業界で触媒能力が使用されている産業レベルでの使用が可能になりました。その他。
ラッカーゼが工業的観点から非常に興味深い理由は、その酸化反応が単に分子状酸素の還元と二次的要素としての水の生成を伴うという事実に関係しています。
特徴
ラッカーゼ酵素は分泌されるか、細胞内領域で見られますが、これは研究対象の生物に依存します。これにもかかわらず、分析される酵素のほとんど（特定の真菌や昆虫からの一部のタンパク質を除く）は細胞外タンパク質です。
分布
これらの酵素は、上記のように、主に真菌、高等植物、細菌、および昆虫のいくつかの種で見られます。
その存在が実証されている植物には、とりわけリンゴの木、アスパラガス、ジャガイモ、ナシ、マンゴー、桃、松、梅などがあります。ラッカーゼを発現する昆虫は、主にボンビックス、カリフォラ、ディプロプテラ、ショウジョウバエ、ムスカ、アゲハ、ロドニウスなどに属します。
真菌は、最も多くの種類のラッカーゼが分離および研究されている生物であり、これらの酵素は、子嚢菌および重水素菌および担子菌の両方に存在します。
触媒作用
ラッカーゼによって触媒される反応は、フェノール、芳香族化合物または脂肪族アミンのグループに属することができる基質分子の、対応する反応性ラジカルへの単電子酸化からなる。
触媒反応の結果、1つの酸素分子が2つの水分子に還元され、同時に4つの基質分子が酸化されて、4つの反応性フリーラジカルが生成されます。
中間フリーラジカルは、ダイマー、オリゴマー、またはポリマーを結合して形成する可能性があります。そのため、ラッカーゼは、重合反応と「解重合」反応を触媒すると言われています。
構造
ラッカーゼは糖タンパク質です。つまり、ポリペプチド鎖に共有結合したオリゴ糖残基を持つタンパク質であり、これらは分子の総重量の10〜50％を表します（植物酵素では、割合が少し高くなることがあります）。 。
このタイプのタンパク質の炭水化物部分には、グルコース、マンノース、ガラクトース、フコース、アラビノース、およびいくつかのヘキソサミンなどの単糖類が含まれており、グリコシル化は、分泌、タンパク質分解感受性、活性、銅保持、およびタンパク質の熱安定性。
これらの酵素は、一般的に単量体またはホモ二量体として自然界に見られ、各単量体の分子量は60〜100 kDaの間で変動します。
ラッカーゼの触媒中心は4つの銅（Cu）原子で構成されており、銅-銅（Cu-Cu）結合で発生する電子吸収により、分子は一般に青色になります。
野菜ラッカーゼは等電点が9に近い（かなり基本）のに対し、真菌酵素は3と7の等電点の間にあります（したがって、酸性条件で機能する酵素です）。
アイソザイム
多くのラッカーゼ産生菌には、同じ遺伝子または異なる遺伝子によってコードされているラッカーゼアイソフォームもあります。これらのアイソザイムは、主に安定性、触媒作用に最適なpHと温度、異なる種類の基質に対する親和性の点で互いに異なります。
特定の条件下では、これらのアイソザイムはさまざまな生理学的機能を持つ可能性がありますが、これはそれが生息する種または状態に依存します。
特徴
一部の研究者は、ラッカーゼが昆虫のキューティクルの「硬化」とバチルス属の微生物の紫外線に耐性のある胞子の集合に関与していることを示しています。
植物で
植物生物では、ラッカーゼは木質化および「脱リグニン」（リグニンの損失または崩壊）の過程で細胞壁の形成に参加します。さらに、それらは抗真菌性フェノールの酸化またはフィトアレキシンの不活性化による組織の解毒に関連しています。
キノコで
この生物のグループにはかなり豊富なラッカーゼが、さまざまな細胞および生理学的プロセスに関与しています。それらの中で、タンニンの病原菌と植物の「フィトアレキシン」の保護について言及することができます。真菌にとって、これらの酵素は毒性因子であると言えます。
ラッカーゼはまた、担子菌類の形態形成と抵抗性および胞子構造の分化、ならびに木本植物種の組織を分解する菌類におけるリグニンの生物分解において役割を果たす。
同時に、ラッカーゼは、多くの真菌の菌糸および子実体における色素の形成に関与し、菌糸を結合するおよび回避するポリフェノール「接着剤」の形成において、細胞間接着プロセスに寄与します。病原菌に感染した宿主の免疫系の。
業界では
これらの特定の酵素は、さまざまな目的で工業的に使用されていますが、最も優れた酵素は、繊維および製紙産業、ならびに他の工業プロセスによって生成される廃水のバイオレメディエーションおよび汚染除去に対応しています。
具体的には、これらの酵素は、産業廃棄物で汚染された水に存在するフェノールおよびその誘導体の酸化に頻繁に使用され、その触媒生成物は不溶性（重合）で沈殿するため、容易に分離できます。
食品業界では、ワイン、ビール、天然ジュースなどの飲料の安定化のためにフェノール化合物の除去が必要であるため、それらはいくつかの重要性もあります。
それらは、化粧品業界、多くの化合物の化学合成、土壌バイオレメディエーション、ナノバイオテクノロジーで使用されています。
最も広く使用されているのは菌類のラッカーゼですが、最近では、工業的な観点から、細菌のラッカーゼの特徴がより顕著であることが判明しています。それらは、より幅広い種類の基質と、より広い温度およびpH範囲で機能することができ、阻害剤に対してはるかに安定しています。
参考文献
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