ビビリ修復の特効薬~ラッカーゼ

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以前ブログで書いた、酸化酵素ラッカーゼ。

ポリフェノールオキシターゼ


担子菌カワラタケエキスに含まれるラッカーゼです。


ラッカーゼ(ポリフェノールオキシダーゼ、ウルシオールオキシダーゼとも呼ばれる)またはLccとも言う。
これはフェノールオキシダーゼの総称であり、微生物・菌類・植物などに広く 存在し、酸素の存在下、
フェノール性化合物を酸化する酵素のこと。

ラッカーゼは、リグニン分解作用、ウルシオールやラッコール等のフェノール性化合物、 p-フェニレンジアミン等の芳香族アミン、
タンパク質等の酸化反応で異なる物質を生む。

例えばリグニン。

ラッカーゼは、リグニンから電子を引き抜き酸素に渡し、H2Oを生みます。この反応によりリグニン分子の結合を壊し分解します。
一方Lccは分子の重合に関係。
漆器に使うウルシの重合はウルシに含まれるLccが酸素との反応で重合して高分子ポリマーを生成します。

 

Lccの触媒能力はいろいろな化学反応に応用しています。

①毒性の強いフェノール性化合物や芳香族アミンを含む廃液の処理、

②パルプ製造処理等におけるリグニンの除去、

③バイオ燃料、バイオセンサー、

④人工ウルシの製造、

有機化合物の合成、有毒性化学物質の解毒、食品の苦渋味の除去、接着剤の製造、コンクリート混和剤の合成、
紅茶の褐変処理、化粧品用メラニン製造、食品のゲル化剤、臨床検査試薬、漂白剤としての利用等、
多くの産業分野で利用されています。

 

特許文献を読み込むと、タンニンとは素性が全く異なり(ジオさんも言っていた。。)

化学反応性(基質特異性)の幅の広さに驚かされる。


①糸状菌由来であり、複素環系化合物または芳香族アミンに強く作用する基質特異性を有するアルカリラッカーゼが記載してある。至適pHは約10、至適作用温度は50℃、分子量は約4200043000と記されている。

②放線菌由来であって、カテコール、レゾルシノール、ハイドロキノン、ピロガロール、クレゾール、グアヤコール、
p-フェニレンジアミン、 p-トルイジン、L-チロシン、L-3,4-ジヒドロキシフェニルアラニン、L-アスコルビン酸を酸化する
基質特異性を有するラッカーゼが記載してある。
これら至適pHは約4.5、至適反応温度は約50℃、分子量は約73000とされている。

③不完全菌類由来である場合、2,2-アジノビス(3-エチルベンゾチアゾリン-6-スルホン酸)(ABTS)、グアヤコール、
4-ヒドロ キシインドール、2,6-ジメトキシフェノール、カテコール、ピロガロール、シリングアルダジンを基質とした
酸化反応を触媒するラッカーゼが記載してある。至適pHは6.5~7.5、至適反応温度は40~45℃、
分子量は7000080000とされている。

④高度好熱菌サーマス属細菌に属する微生物由来であって、銅イオンの存在下、フェノール系化合物、
複素環系化合物に強く作用する活性を有するラッカーゼが記載、
至適pHは5.0
、反応温度は92℃、分子量は53000とされている。

 

また、タンパク質との活性方法も記されている。

(1)活性(基質特異性):2,2-アジノビス(3-エチルベンゾチアゾリン-6-スルホン酸)(ABTS)、シリンガルダジン、
グアイアコール、ジメトキシフェノールを酸化する。
(2)至適反応温度80℃付近
(3)至適反応pH5付近
(4)温度安定性 pH5で400分間保持した場合に、60℃まで安定であること。
アミノ酸配列の改変に際してラッカーゼ活性を有するタンパク質のその酵素活性を保持する改変を容易に予測できる。具体的には、例えばアミノ酸置換の場合には、タンパク質構造保持の観点から極性、電荷、親水性、疎水性等の点で置換前のアミノ酸と類似した性質を有するアミノ酸に置換することができる。

具体例を挙げていきます。例えば、アラニン・バリン・ロイシン・イソロ イシン・プロリン・メチオニン・フェニルアラニン・トリプトファンは、共に非極性アミノ酸に分類されるため互いに似た性質を有する。

また、非荷電性アミノ 酸としては、グリシン・セリン・スレオニン・システイン・チロシン・アスパラギン・グルタミンが挙げられる。

そして酸性アミノ酸としては、アスパラギン酸 およびグルタミン酸が挙げられる。

また塩基性アミノ酸としては、リジン・アルギニン・ヒスチジンが挙げられる。

ということ。

 

最後にラッカーゼの高温耐久性を書いておきます。
3種類のラッカーゼ(mgLAC-1,gLAC-2,TthLAC)を高温(60℃および80℃)にさらしたときに、
酵素活性がどのように変化するかの表です。
おおおおおおおおおおおおおおおおおおおおおおおおおおおおおおおおお
高温暴露直後の酵素活性を1とした場合に、経時的な相対活性の変化を示した。
その結果、60℃に加温した場合では、400分経過後も相対活性は殆ど変化せず、80%失活レベルに達しない。

一方、80℃に加温した場合では、25分経過後に相対活性は1/10程度に低下してしまう。
これによりこのLccは、pH5.5で400分間保持した場合に、 60℃まで活性が安定していることが判明している。
この温度はデジパにフィットする。

 

明日は、Lccによる染料との反応性を書きますね♪



 


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