生物学

補酵素の種類と働き

補酵素(コエンザイム)はご存知でしょうか?

多くの人が知っている補酵素はコエンザイムQ10ではないでしょうか?健康成分として、一時期話題になっていたと思います。生化学的には補酵素Aが有名でしょう。エネルギー代謝に関わる最も重要な代謝経路であるクエン酸回路(TCA回路)に大きく関わっています。

補酵素とは

補酵素は酵素が反応を触媒するのに必要な低分子の有機化合物です。

同じく小分子でも補酵素と呼ばれないものは、金属イオン補因子です。マンガンや亜鉛などと言った金属イオンも酵素反応を進行させるのに必要な小分子として重要です。

このような酵素反応に必要な補酵素や金属イオンを「補因子」と呼びます。

この補酵素があるおかげで機能を発揮できる酵素がたくさんあります。このように補酵素を必要とする酵素をアポ酵素といってアポ酵素と補酵素が結合した状態を「ホロ酵素」といいます。

アポ酵素+補酵素⇔補酵素

補酵素を必要としない酵素はリパーゼのような単純にエステルを加水分解する酵素などで、多くの高機能な酵素は補酵素を用いることによって、様々に機能を発揮します。

なぜ補酵素が必要か?というと、酵素は基本的に21種類のアミノ酸しか使えないという制約があるからです。設計図である遺伝子には、21種類のアミノ酸しか書いてないのです。アミノ酸にはアミンやチオール、グアニジノ基など求核性の高い部位は多いですが求電子剤として機能する部位は存在しません。補酵素はこのアミノ酸の限界を超えるために使われます。ピリドキサールリン酸のアルデヒド基は高い求電子性を持つため、基質のアミノ基がこのアルデヒド基を攻撃できます。(lys-NH2がPLPに攻撃しシッフ塩基を形成、最終的に脱アミノ化反応が進行する)

PLPが関係する反応とても多様でおもしろい補酵素です。実際には翻訳後修飾といって遺伝情報を基に組み立てたタンパク質に対してメチル化やリン酸化などの化学修飾は起こりますが、基本的に補酵素は反応性が高い部位が多いので最初につけてしまうのは効率が悪いのかもしれません。

ちなみに酵素に組み込まれた形で存在する補酵素も存在し、「ビルトイン酵素」と呼ばれます。水中では不安定な反応部位を持つ補酵素をタンパク質内部の疎水領域に保存できるという利点があります。(ピルビン酸、セレノシステインなど?)

補酵素の種類

補酵素には様々な種類があります。ビタミンから合成される補酵素など、ビタミンとのかかわり合いあるものが多いです。

ABOUT ME
こめやん
こめやん
こめやんは理学博士です!化学の面白さと学ぶメリットを少しでも伝えるために日々頑張ります! ツイッターにて疑問点や依頼などを募集しています! 論文の和訳やレポートのチェックなどでもお気軽にお待ちしております