パパイン

パパインは、プロテアーゼと呼ばれる酵素群のうち、特定の種類のタンパク質分解酵素に分類されます。特に、酵素の活性中心にシステイン残基を持つ「システインプロテアーゼ」の一種として位置づけられています。植物由来のプロテアーゼとしては、最も詳細な研究が行われている酵素の一つです。

名称の由来と存在

この酵素の名前は、初めて発見された植物であるパパイア（学名：Carica papaya）にちなんで名付けられました。主にパパイアの未熟な果実や乳液に含まれていますが、果実が熟すと含有量は著しく減少します。パパインと同様にタンパク質を分解する性質を持つ酵素は、他の植物にも見られます。例えば、生のパイナップルの果実に豊富に含まれるブロメラインや、キウイフルーツのアクチニジン、イチジクのフィシンなどが、パパインと似た触媒機能を持つ酵素として知られています。

酵素の働き

パパインの主要な機能は、タンパク質やペプチドの分子内にあるペプチド結合を加水分解することです。この分解反応は、酵素分子内の特定のアミノ酸残基によって触媒されます。パパインの場合、システイン残基とヒスチジン残基が触媒作用において重要な役割を果たします。特に、システイン残基に存在するチオール基（-SH）の硫黄原子が、分解対象となるペプチド結合のカルボニル炭素原子に対して求核攻撃を行うことから反応が開始されます。この酵素は、特定の配列認識性を示し、主に塩基性アミノ酸、グリシン、あるいはロイシンに続くアミノ酸との間のペプチド結合を切断することが分かっています。

酵素活性の制御

パパインの酵素活性は、特定の物質によって阻害されることがあります。代表的なものとしては、ロイペプチンといったペプチド構造を持つ阻害剤が挙げられます。また、酵素活性の中心であるシステイン残基のチオール基を化学的に修飾する性質を持つ物質も阻害剤として作用します。例えば、水銀化合物などはシステイン残基のチオール基と結合することで、酵素の触媒機能を停止させます。

多様な応用例

パパインの持つタンパク質分解能力は、様々な分野で活用されています。

食品分野: 同様の酵素であるブロメラインは、肉を柔らかくする効果があることから、酢豚などの料理において肉の下ごしらえに利用されることがあります。これは、酵素が肉の結合組織に含まれるタンパク質を分解するためです。ただし、酵素は熱によってその活性を失う性質があるため、加熱調理される場合や、製造過程で加熱処理が施される缶詰の果実などでは、この効果は期待できません。
医療分野: 日本国外の一部の国では、パパインを配合した軟膏が、傷口にできた壊死組織（死んだ組織）を選択的に分解・除去する目的で使用されることがあります。この酵素は、健康な皮膚組織には比較的影響を与えにくいとされています。日本国内では、同様の目的で使用される医薬品として、ブロメラインを主成分とする軟膏が知られています。
* 化粧品分野: 肌表面の古い角質はタンパク質が主成分であるため、パパインのタンパク質分解作用を利用して、これを穏やかに除去することを目的とした化粧品が開発されています。パックや洗顔料などに配合され、肌のコンディションを整える用途で市販されています。

このように、パパインは植物由来のプロテアーゼとして、基礎研究の対象となるだけでなく、その特性を活かして私たちの生活の様々な場面で利用されています。

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