スクラーゼまた、スクラーゼ-イソマルターゼ複合体として知られているが、積分加水分解酵素（グリコシダーゼおよびペプチダーゼからなる）の群に属する酵素活性α-グリコシラーゼとの複合膜です。
哺乳類、鳥、爬虫類などの多くの陸生動物の腸の微絨毛に存在します。異なる書誌情報源によると、この酵素の他の受け入れられた名前は、オリゴ-1,6-グルコシダーゼ、α-メチルグルコシダーゼ、イソマルターゼおよびオリゴ糖α-1,6-グルコシダーゼです。
スクラーゼの作用メカニズムのグラフィック表現（出典：NuFS、ウィキメディア・コモンズ経由のサンノゼ州立大学）
植物や微生物に見られるインベルターゼに似た酵素です。その主な機能は、食物と一緒に摂取されるスクロースを構成する単糖（グルコースとフルクトース）間のグリコシド結合を加水分解することです。
スクロースは二糖として腸細胞に輸送できず、その加水分解により構成成分である単糖が腸で吸収されるため、消化機能は非常に重要です。
動物の腸細胞におけるスクラーゼイソマルターゼの合成と活性は、多くのレベルで調節されています：転写と翻訳中、グリコシル化中、そして翻訳後の処理中にも。
これらのイベントのいずれかが失敗した場合、またはそれをコードする遺伝子に何らかのタイプの変異が発生した場合、二糖を代謝できないことに関連する、スクロース欠乏症候群として知られる病的状態が発生します。
特徴
哺乳動物のスクラーゼの基質となる二糖類は通常、唾液と膵臓のα-アミラーゼ酵素の加水分解活性の産物です。これは、スクラーゼがスクロースのグリコシド結合だけでなく、マルトースやマルトトリオースやその他のオリゴ糖のα-1,4結合も加水分解するためです。
その半減期は4〜16時間の間で変動するため、腸細胞はスクラーゼの合成および分解サイクルに多くのエネルギーを費やして、その活性を比較的一定のレベルに維持します。
合成
ほとんどの不可欠な加水分解酵素と同様に、スクラーゼ（スクラーゼ-イソマルターゼまたはSI）は、pro-SIと呼ばれる前駆体ポリペプチドとして刷子縁細胞で合成される糖タンパク質です。
この前駆体分子は細胞の頂端表面に輸送され、そこでイソマルターゼサブユニットとスクラーゼサブユニットという2つの異なるサブユニットに分割する膵臓プロテアーゼによって酵素的に処理されます。
イソマルターゼサブユニットは、pro-SIのアミノ末端に対応し、N末端に疎水性セグメント（疎水性アンカー）を持っています。これにより、腸刷子縁細胞の原形質膜と結合することができます。
ヒトでこの複合体をコードする遺伝子は第3染色体の長腕にあり、両方のサブユニット間の配列相同性が非常に高い（40％以上）ことから、この酵素は遺伝子重複イベントから生じたことが示唆されています。
イソマルターゼとスクラーゼの両方のサブユニットは、マルトースと他のα-グルコピラノシドを加水分解して、この二量体を炭水化物消化の重要なタンパク質にすることができることが示されています。
構造
酵素スクラーゼの初期型であるpro-SIポリペプチドは、約260 kDa、1827アミノ酸です。しかし、膵臓プロテアーゼのタンパク質分解活性は、それぞれ140 kDaと120 kDaの2つのサブユニットを生成し、それぞれイソマルターゼとスクラーゼを表します。
この酵素は、NおよびOグリコシル化糖部分を持つ糖タンパク質であり、その配列研究により、19を超えるグリコシル化部位の存在が明らかになっています。炭水化物部分はタンパク質の重量の15％以上を占め、基本的にシアル酸、ガラクトサミン、マンノース、N-アセチルグルコサミンで構成されています。
スクラーゼ-イソマルターゼ複合体の2つのサブユニットは正確に同じではないため、多くの著者は、この酵素は実際には各サブユニットが非共有結合を介して結合する線状グリコシル化ポリペプチド鎖で構成されるヘテロダイマーであると考えています。
イソマルターゼサブユニットには、腸細胞（腸細胞）の膜との結合に関与し、永続的なアンカーと小胞体を標的とするペプチドシグナルを表す20アミノ酸残基の疎水性セグメントがあります。
両方のサブユニットの活性部位であるスクラーゼとイソマルターゼは、腸管の原形質膜にあり、腸管腔に突き出ています。
特徴
スクラーゼイソマルターゼなどの酵素の主な代謝機能は、スクロースからのグルコースとフルクトースの生産に関連しています。腸細胞に輸送され、さまざまな目的でさまざまな代謝経路に組み込まれる単糖類。
哺乳類におけるスクラーゼ-イソマルターゼの作用機序（出典：Wikimedia CommonsのAreid3）
特定のトランスポーターが存在するグルコースは、細胞内で解糖に向けることができます。たとえば、その酸化により、ATPの形でエネルギーが生成され、NADHの形で電力が減少します。
一方、フルクトースは、フルクトース1-リン酸へのリン酸化から始まる一連の反応によって代謝され、肝臓のフルクトキナーゼによって触媒されます。これにより、この基質が他のエネルギー生産経路に含まれるようになります。
さらに、植物のインベルターゼ酵素と同様に、スクラーゼ-イソマルターゼ活性は、通常、成長、発達、分子の輸送などの生理学的イベントを調整する浸透圧などの細胞的側面に重要な影響を与えます。
人間の関連疾患
ヒトには、スクラーゼイソマルターゼ欠損症またはCSID（先天性スクラーゼイソマルターゼ欠損症）と呼ばれる先天性常染色体疾患があり、浸透圧的に活性なオリゴ糖および二糖の消化の欠陥に関連しています。
この疾患はいくつかの同時要因と関係があり、酵素のプロSI前駆体型の誤った処理、遺伝子変異、輸送中のエラーなどが特定されています。
この状態は診断が難しく、しばしば乳糖不耐症と混同されます。したがって、それは「ショ糖不耐症」としても知られています。
それは、腹部のけいれん、下痢、嘔吐、低血糖を伴う頭痛、成長の欠如および体重増加、不安および過剰なガス産生を特徴とする。
参考文献
- Brunner、J.、Hauser、H.、Braun、H.、Wilson、K.、Wecker、W.、O'Neill、B。、およびSemenza、G。（1979）。酵素複合体スクラーゼ-イソマルターゼと腸刷子縁膜との会合様式 Journal of Biological Chemistry、254（6）、1821–1828。
- Cowell、G.、Tranum-Jensen、J.、Sjöström、H.&Norén、O.（1986）。プロスクラーゼ/イソマルターゼと最終型スクラーゼ/イソマルターゼのトポロジーと四次構造。生化学ジャーナル、237、455-461。
- ハウザー、H。、およびセメンザ、G。（1983）。スクラーゼ-イソマルターゼ：刷子縁膜の柄付き固有タンパク質。ビオクの批評的レビュー、14（4）、319–345。
- Hunziker、W.、Spiess、M.、Semenza、G.、&Lodish、HF（1986）。スクラーゼ‐イソマルターゼ複合体：一次構造、膜配向、およびストーカー化された固有のブラシボーダータンパク質の進化。Cell、46、227-234。
- Naim、HY、Roth、J.、Sterchi、EE、Lentze、M.、Milla、P.、Schmitz、J.、&Hauril、H.（1988）。ヒトにおけるスクラーゼ-イソマルターゼ欠損症。J. Clin。投資。、82、667-679。
- Rodriguez、IR、Taravel、FR、およびWhelan、WJ（1984）。腸のブタのスクラーゼイソマルターゼとその分離したサブユニットの特性と機能 Eur。J. Biochem。、143、575-582。
- Schiweck、H.、Clarke、M.&Pollach、G.（2012）。シュガー。Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry（Vol。34、p。72）。Wiley-VCH Verlag GmbH&Co. KGaA。
- Treem、W.（1995）。先天性スクラーゼイソマルターゼ欠損症。Journal of Pediatric Gastroenterology and Nutrition、21、1–14。