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酸素の基質特異性


意外と知らない真実。
このようなことが起こっていたようです。

酵素は作用する物質を選択する能力をもち、その特性を基質特異性(きしつとくいせい、substrate specificity)と呼ぶ。

たとえば、酵素(ぺプチターゼ;ペプチド分解酵素)を作用させてタンパク質を分解する場合は、特定の場所のペプチドを加水分解したり、場合によっては基質として認識せずにまったく作用しない場合もある。

一方、タンパク質を(酵素ではなく)酸触媒で加水分解する場合は、ペプチド結合の任意の箇所に作用するため、いろいろな長さのアミノ酸配列のペプチドやアミノ酸が生成されることになる。また、ペプチド分解酵素はペプチド結合のみに反応し、他の結合(エステルやグリコシド結合)には作用しないが、酸触媒ならばペプチド結合も他の結合も区別することなく同じように分解する。

この特性は酵素研究のごく初期から認識されており、鍵と鍵穴に喩えたモデルで説明されていた。20世紀中旬以降、X線結晶解析で酵素分子の立体構造が特定できるようになり、鍵穴のしくみの手がかりが入手できるようになった。

すなわち、酵素であるタンパク質の立体構造にはさまざまな大きさや形状のくぼみが存在し、それはタンパク質の一次配列(アミノ酸の配列順序)に応じて決定付けられている。前述の鍵穴はまさにタンパク質立体構造のくぼみ(クラフト)である。酵素は、くぼみに合った基質だけをくぼみの奥に存在する酵素の活性中心へ導くことで、酵素作用を発現する。

今日では、X線結晶解析によって立体構造を決定しなくとも、過去の知見や計算機化学に基づき、タンパク質の一次配列情報やその設計図となる遺伝子の塩基配列情報から立体構造を予測することが可能になりつつある。さらに、生物界に存在しないタンパク質酵素を設計することも可能であるし、タンパク質以外の物質で同様な手法により人工酵素を設計することも可能である。

逆に生物界に存在する酵素に適合する基質を設計すると、各種酵素の阻害剤をつくることも可能となった。酵素や阻害剤が設計できるようになったことは、医薬品や分子生物学研究の発展に役立っている。


引用『ウィキペディア(Wikipedia)』
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2008年01月21日 20:22に投稿されたエントリーのページです。

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