リゾチームは広く細菌のペプチドグリカン壁のグリコシド結合を加水分解することが可能な性質に分布加水分解酵素です。それらは植物や動物に存在し、細菌感染に対する防御メカニズムとして機能します。
これらの酵素の発見は1922年にさかのぼります。そのとき、アレクサンダーフレミングは、一部の人間の組織や分泌物に細菌を溶解する触媒能力を持つタンパク質があることに気づきました。
リゾチーム構造のグラフィック表現（出典：ジャワハールスワミナタンおよびWikimedia Commonsを介したEuropean Bioinformatics InstituteのMSDスタッフ）
リゾチームは、入手が容易でサイズが小さいため、配列決定された最初の酵素の1つであり、その構造はX線によって決定されました。現在、タンパク質化学、酵素学、結晶学、分子生物学のモデルシステムとして使用されています。
リゾチームは、特に分解されるペプチドグリカン細胞壁に存在するN-アセチルムラミン酸とN-アセチルグルコサミンの間に形成されるβ-1,4グリコシド結合の加水分解に特化した「溶菌」酵素です。グラム陽性菌。
それは、それが発現され、様々な目的のためのバイオテクノロジー資源として使用されるすべての生物において、消化機能と免疫機能の両方の様々な機能を持っています。
特徴
リゾチームは地球上の生物の主要なグループによって発現されますが、それらは特に動物に豊富であり、これらがさらに精製および研究されているのはこれらからです。
人間では、リゾチームは肝臓、軟骨、唾液、粘液、涙などのさまざまな液体や組織に高濃度で見られます。それは造血細胞によって発現され、顆粒球、単球、およびマクロファージ、ならびに骨髄の他の前駆細胞にも見られます。
植物起源のリゾチームは、キチナーゼとして知られている他の密接に関連する酵素によって使用されるものと同様の基質を加水分解します。このため、効率は低くなりますが、キチンの結合も加水分解できます。
動物のリゾチームの種類とその特徴
動物界では、少なくとも3種類のリゾチームが報告されています。
-リゾチームのタイプC（「C」「c onvencional」または「c hicken」は鶏の英語を意味します）
-リゾチームタイプG（英語ではガチョウを意味する" g oose"の"G" ）および
-リゾチームI型（「私は脊椎動物」の「I」）
リゾチームの3つのクラスは、アミノ酸配列、生化学的特性、および酵素特性が互いに異なります。
C型リゾチーム
これらのリゾチームは、構造と機能の研究のモデルとして機能しているため、このファミリーの「モデル」酵素と見なされています。彼らは初めて鶏の卵の白から分離されたので、英語の「チキン」のタイプ「C」として知られています。
このクラスには、ほとんどの脊椎動物、特に鳥や哺乳類が生産するリゾチームがあります。また、鱗翅目、双翅目、いくつかのクモ類、甲殻類などの節足動物に存在する酵素も含まれます。
分子量が15 kDaを超えないため、これらは小さな酵素です。それらは高い等電点を持つ基本的なタンパク質です。
リゾチームG型
このタイプの最初のリゾチームはガチョウの卵白で確認され、鶏、白鳥、ダチョウ、ヒクイドリなどの多くの鳥類に存在します。
特定の鳥の卵白では、G型リゾチームがC型リゾチームよりも豊富な場合がありますが、逆の場合は、C型リゾチームが豊富です。
これらのリゾチームは、二枚貝の軟体動物や一部の被嚢動物にも存在します。それらはタイプCタンパク質よりわずかに大きいが、それらの分子量は通常25 kDaを超えない。
I型リゾチーム
これらのリゾチームは主に無脊椎動物に存在します。その存在は環形動物、棘皮動物、甲殻類、昆虫、軟体動物、線虫で確認されており、哺乳類やその他の脊椎動物には存在しません。
それらは、タイプCおよびタイプGのタンパク質よりも酸性の等電点が強い。
構造
前のセクションで説明した3種類の動物酵素は、かなり類似した3次元構造を持っています。
ヒトリゾチームはC型リゾチームであり、これらの酵素の中で最初に研究され、構造的に特徴付けられました。これは130アミノ酸残基の小さなタンパク質であり、第12染色体にある4つのエクソンと3つのイントロンを持つ遺伝子によってコードされています。
その構造は2つのドメインに分かれています。1つはαドメイン、もう1つはβドメインです。αドメインは4つのアルファヘリックスで構成され、βドメインは逆平行βシートと大きなループで構成されます。
酵素の触媒部位は、両方のドメインの間に形成されるクレフトにあり、基質との結合のために、グルタミン酸とアスパラギン酸の残基があります。さらに、A、B、C、D、E、Fとして知られる少なくとも6つの「サブサイト」があり、6つの連続した糖残基に結合できます。
特徴
リゾチームは、それを発現する生物の細菌感染を防御し、これに対抗する生理機能を備えているだけでなく、前述のように、化学的、酵素的、構造的な観点からモデル酵素として非常に有用です。
今日の産業では、強力な殺菌剤として認識されており、食品や医薬品の保存に使用されています。
これらの酵素が触媒する反応のおかげで、それらはさまざまな細菌集団に作用し、それらの壁の安定性を変化させ、その後細胞溶解に変換することができます。
他の同様の酵素と組み合わせて、リゾチームはグラム陽性菌とグラム陰性菌の両方に作用する可能性があるため、異なるクラスの生物の抗菌「免疫」システムの一部と見なすことができます。
哺乳類の血液中に存在する白血球では、これらの酵素は侵入微生物の分解に重要な機能を持っているため、人間や他の哺乳類の免疫系に不可欠です。
植物のリゾチームは、それらを発現する動物と本質的に同じ機能を果たします。なぜなら、それらは細菌性病原体に対する防御の第一線であるためです。
参考文献
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