ペルオキシダーゼ

ペルオキシダーゼ：ペルオキシドを分解する酵素

ペルオキシダーゼ (peroxidase) は、過酸化物（ペルオキシド）を分解する酵素です。EC番号は1.11.1.xと分類され、様々な生物種に存在し、それぞれ異なる基質特異性と機能を持っています。ペルオキシダーゼは、活性中心にヘムなどの金属補酵素を含むことが多く、酸化還元反応を触媒することで、過酸化物を水などの無害な物質へと変換します。

反応機構

ペルオキシダーゼは、一般的に以下の反応式で表される反応を触媒します。過酸化物（ROOR'）が、電子供与体（2e⁻）とプロトン（2H⁺）を用いて、2つのアルコール（ROHとR'OH）に分解されます。

ROOR' + (2e⁻) + 2H⁺ → ROH + R'OH

この反応では、過酸化物が酸化的に切断され、酸素-酸素結合が解離します。反応過程では、ペルオキシダーゼの活性中心にある金属イオンやシステイン残基などが酸化還元サイクルを繰り返すことで、触媒作用を発揮します。

基質特異性

ペルオキシダーゼの基質特異性は酵素によって大きく異なります。多くのペルオキシダーゼは過[[酸化水素]]を基質としますが、脂質過酸化物などの有機過酸化物を基質とする酵素もあります。例えば、西洋ワサビペルオキシダーゼ（HRP）は、様々な有機化合物を電子供与体または受容体として利用できるため、基質特異性が非常に広いです。これは、活性部位が酵素表面に露出しており、多くの分子がアクセスできるためと考えられます。一方、シトクロムcペルオキシダーゼは、シトクロムcを特異的に電子供与体として利用します。これは、活性部位が立体的に遮蔽されているため、他の分子は反応できないためです。

生体内での役割

ペルオキシダーゼは、生体内において活性酸素種（ROS）の解毒や、様々な代謝過程に関与しています。ミトコンドリアなどの細胞内小器官では、電子伝達系の過程でスーパーオキシドなどのROSが常に発生しています。これらのROSは、生体分子を酸化損傷させるため、生体にはROSを除去する防御機構が備わっています。スーパーオキシドは、スーパーオキシドディスムターゼ（SOD）によって過[[酸化水素]]に変換され、さらにペルオキシダーゼによって水に分解されます。

植物においては、ペルオキシダーゼが感染防御に関与していることが示唆されています。また、グルタチオンペルオキシダーゼは、セレノシステインを含む酵素で、グルタチオンを電子供与体として用い、過[[酸化水素]]や有機過酸化物を還元することで、酸化ストレスから細胞を保護しています。ハロペルオキシダーゼは、ハロゲン化合物を生成し、抗菌作用を示すなど、多様な機能を持っています。

応用

ペルオキシダーゼの高い触媒活性と基質特異性の広さから、様々な分野で応用されています。西洋ワサビペルオキシダーゼは、ELISAや組織染色など、分析化学や医学において広く用いられています。また、工業排水処理においても、フェノールなどの有害物質の分解に利用されています。さらに、接着剤や電子部品の製造など、幅広い工業プロセスへの応用が研究されています。

関連酵素

ペルオキシダーゼには、ハロペルオキシダーゼ、バナジウムブロモペルオキシダーゼ、ミエロペルオキシダーゼ、カタラーゼ、ペルオキシレドキシンなど、様々な種類があります。これらの酵素は、それぞれ異なる基質特異性や機能を持ち、生体内で重要な役割を果たしています。また、甲状腺ペルオキシダーゼは甲状腺ホルモンの合成に関与し、アミロイドβはヘムと結合することでペルオキシダーゼ活性を持つようになるなど、多様な酵素やタンパク質がペルオキシダーゼ活性を持つことが知られています。

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