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体にとって重要な酵素である「転移酵素」ってどんな酵素?どんなものが含まれるの?現役の研究者がわかりやすく解説!

よぉ、桜木建二だ。今日は転移酵素について見ていこう。酵素の7種類の分類のうちの一つが転移酵素だ。英語ではトランスフェラーゼと呼ばれるぞ。大学院で生理学について研究し、体の機能に詳しいライターポスドクランナーと一緒に解説していくぞ。

解説/桜木建二

「ドラゴン桜」主人公の桜木建二。物語内では落ちこぼれ高校・龍山高校を進学校に立て直した手腕を持つ。学生から社会人まで幅広く、学びのナビゲート役を務める。

ライター/ポスドクランナー

大学院で運動について学び、生理学に精通している。現在も研究者として活動を続ける傍ら、市民ランナーとしても多くのマラソン大会に出場している現役のランナー。

転移酵素ってどんな酵素?ざっくりと解説!

image by iStockphoto

転移酵素はトランスフェラーゼ(transferase)とも呼ばれ、2個の基質間で一方の基質からもう一方の基質へ、化合物のある基(原子団)を転移させるための酵素です。

その反応は A-X+B⇔A+B-X のように書くことができ、矢印の反応を触媒しているのが転移酵素になります。

私たちの体には3000以上の酵素がありますが、これらはその役割によって7種類に分類され、転移酵素はその酵素分類の一つです。転移酵素は転移基(移動する原子団)によってさらに分類できます。アミノトランスフェラーゼ、ホスホトランスキナーゼ、アシルトランスフェラーゼ、メチルトランスフェラーゼなどといった感じに分類されているのです。

転移酵素の例1:アミノ基転移酵素

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Akane700 – 投稿者自身による作品, CC 表示-継承 3.0, リンクによる

アミノ基転移酵素はアミノトランスフェラーゼと呼ばれ、アミノ酸のアミノ基を他のアミノ酸に移動させて別のアミノ酸を作り出します。血液検査の際によく測定される、アラニンアミノトランスフェラーゼ(ALT)やアスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ(AST)はその例です。これらの値の上昇は肝疾患や心疾患の指標になります。

上の画像はALTの反応で、グルタミン酸とピルビン酸の間で起こる反応です。

この時、グルタミン酸のアミノ基がピルビン酸に渡され、ピルビン酸はアラニンに変化し、アミノ基を失ったグルタミン酸はα-ケトグルタル酸になります。このALTは全身に存在しますが主に肝臓に存在しており、肝臓が傷つくと血中に漏れ出るので、血液中のALT値の上昇は肝疾患の診断に繋がるのです。

転移酵素の例2:リン酸基転移酵素

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NIGMS – http://publications.nigms.nih.gov/medbydesign/images/ch4_kinases.jpg , Medicines by Design, National Institute of General Medical Sciences, パブリック・ドメイン, リンクによる

リン酸基転移酵素はホスホトランスフェラーゼやキナーゼ・カイネース (kinase)とも呼ばれ、基質に対してATPなどのリン酸基を結合させるための酵素です。タンパク質にリン酸基を付加するものをプロテインキナーゼ、クレアチンに付加するものをクレアチンキナーゼ、ピルビン酸に付加するものをピルビン酸キナーゼと呼びます。

上の図はプロテインキナーゼの反応です。

基質となるタンパク質にATPのリン酸基を付加し、リン酸化タンパク質を作ります。リン酸化タンパク質は細胞内のシグナル伝達(命令)を伝える役割をもつのでとても重要な分子です。

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転移酵素は酵素の7種類の分類の一つであり、2つの基質間で一方の基質からもう一方の基質へ、化合物のある基(原子団)を転移させるための酵素であることがわかったな。

次では、そもそも酵素ってどんなものであるか見ていこう。

そもそも酵素ってどんなものなの?ざっくりと解説!

私たちの体の中では、さまざまな化学反応が起こります。それぞれの化学反応を引き起こすための触媒として働くタンパク質が酵素です。酵素は呼吸、代謝、消化、排泄など、私たちの生命活動に関与しています。そのため、酵素は生物にとっては欠かすことのできないものです

酵素は限られた環境条件(温度やpH)の下でしか働けません。多くの酵素はヒトや動物の体内で働くために、35~40℃の温度が酵素が最もよ働ける温度です。低体温時では酵素の働きは弱まるため、体温が低い人は疲れやすかったり、体調を崩しやすいといった健康上の問題が起起きやすいのはこのためだと言われています。

また、ヒトの体液のpHは7.35~7.45なので、多くの酵素は中性付近のpHで活性が高いです。胃の中に存在する酵素は例外でその活性を発揮するための至適pHは低くくなっています。これは胃の中は胃酸などの影響で酸性条件下(pHが低い状態)になっているためです。

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