脱アミド

脱アミド（Deamidation）とは

脱アミドとは、有機化合物からアミド基が取り除かれる化学反応の総称です。生化学の分野においては、特にアミノ酸であるアスパラギン（Asn）とグルタミン（Gln）の側鎖にあるアミド基が分解される反応を指します。この反応は、タンパク質の分解や修飾において重要な役割を果たしており、タンパク質の構造や機能に影響を与える可能性があります。

生化学的脱アミドのメカニズム

生化学的な脱アミドは、酵素の触媒を必要としない非酵素的な反応として進行します。具体的には、ペプチド結合における窒素原子（N）の不対電子が、アスパラギン残基の側鎖を攻撃することから反応が始まります。この攻撃によって、スクシンイミド中間体と呼ばれる環状構造が形成されます。この中間体は対称性を持っており、加水分解を受けることで、アスパラギン酸（Asp）またはイソアスパラギン酸（isoAsp）という二つの異なる生成物を生じます。イソアスパラギン酸は、βアミノ酸の一種であり、通常のタンパク質を構成するαアミノ酸とは構造が異なります。この反応は、アスパラギン側鎖のアミド基がカルボン酸に変換されるため、脱アミドと呼ばれます。

脱アミドの反応速度と影響要因

脱アミド反応は非常に速く進行することが知られています。特に、アスパラギン残基の隣に位置するアミノ酸が小さい場合、例えばグリシンのように立体的な障害が少ない残基が存在すると、ペプチド結合が攻撃を受けやすい状態となり、反応速度が加速されます。また、pHが10を超えるような高いアルカリ性条件下や、高温環境下では、脱アミド反応はさらに速く進行します。

脱アミドの生物学的な重要性

タンパク質の脱アミドは、タンパク質の寿命や安定性に影響を与える可能性があります。特に、細胞内ではタンパク質の品質管理機構が働いており、脱アミドを受けたタンパク質は、分解の標的となる場合があります。また、脱アミドはタンパク質の構造変化を引き起こし、酵素活性やタンパク質間相互作用に影響を与えることがあります。このように、脱アミドは、細胞内の様々な生命活動において、重要な役割を果たしています。

まとめ

脱アミドは、生化学的に重要なタンパク質の修飾反応であり、特にアスパラギンやグルタミンの側鎖アミドが分解される反応を指します。非酵素的に進行し、タンパク質の構造と機能に影響を与えます。この反応は、タンパク質の分解、老化、病態生理学など、幅広い分野に関わっており、その理解は生命科学における重要な課題です。

参考文献

Clarke S. (1987) "Propensity for spontaneous succinimide formation from aspartyl and asparaginyl residues in cellular proteins", Int. J., Peptide Protein Res., 30, 808-821.
Stephenson RC and Clarke S. (1989) "Succinimide Formation from Aspartyl and Asparaginyl Peptides as a Model for the Spontaneous Degradation of Proteins", J. Biol. Chem., 264, 6164-6170.
Robinson NE, Robinson AB. (2004) Molecular Clocks: Deamidation of Asparaginyl and Glutaminyl Residues in Peptides and Proteins. Althouse Press: Cave Junction, Ore.

関連項目

ペプチド結合
* 翻訳後修飾

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