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酵素
酵素は反応別に６種類に分類される
１．酸化還元酵素 (oxidoreductase)
２．転移酵素 (transferase)
３．加水分解酵素 (hydrolase)
４．除去付加酵素 (lyase)
５．異性化酵素 (isomerase)
６．合成酵素 (ligase)
１．酸化還元酵素(oxidoreductase)
AH2 ＋ B → A ＋ BH2
例1：アルコール脱水素酵素
（alcohol dehydrogenase）
CH3CH2OH ＋ NAD+
→ CH3CHO ＋ NADH ＋ H+
１．酸化還元酵素(oxidoreductase)
AH2 ＋ B → A ＋ BH2
例2：乳酸脱水素酵素（lactate
dehydrogenase）
CH3CHOHCOOH ＋ NAD+
乳酸
CH3COCOOH ＋ NADH ＋ H+
ピルビン酸
１．酸化還元酵素(oxidoreductase)
酸化還元反応に関わる補酵素
NADH
ニコチン酸、ニコチンアミド
NADPH
FAD
FMN
リボフラビン（VB2)
ビタミンの誘導体が補酵素と
して働いている。
酸化還元反応に関わる補酵素
NAD+ (Nicotinamide adenine dinucleotide)
(p.210)
NH2
CONH2
N
N
O
N
N
O
OH
CH2 O P O P OCH2
O
O
O
OH
N
NAD+
R
OH
H
CONH2
+
O
H
+
N
OH
CONH2
2H
N
R
+
H+
NADH
2．転移酵素(transferase)
AX ＋ B → A ＋ BX
例：ヒストンアセチル転移酵素
（histon acetyl transferase: HAT）
+
CH3CO-CoA ＋ヒストン-Lys-NH3
→ CoA ＋ヒストン-Lys-NHCOCH3
３．加水分解酵素(hydrolase)
AB ＋ H2O → AH ＋ BOH
例：アセチルコリンエステラーゼ
（acetylcholine esterase）
O
+
CH3C OCH2CH2N(CH3 )3 ＋ H2O
→ CH3COOH ＋ HOCH2CH2N(CH3 )3
+
４．除去付加酵素 (lyase)
AB → A ＋ B
例：ピルビン酸脱炭酸酵素
（pyruvate decarboxylase）
CH3
C＝O
COOH
→ CH3CHO ＋ CO２
５．異性化酵素(isomerase)
A → A’
例：グルコース-6-リン酸イソメラーゼ（glucose6-phosphate isomerase）
CH2OPO3
CH2OPO3
O
O
CH2OH
HO
OH
OH
HO
OH
グルコース-6-リン酸
OH
OH
フルクトース-6-リン酸
6．合成酵素(ligase)
A ＋ B → AB
（但し、ATPなどのエネルギーを必要とする）
例：アミノアシルtRNA合成酵素
（aminoacyl tRNA synthetase）
3‘末端 A
C
C
OH
COOH
NH2 C H
O
R
AMP
R
tRNA
ATP
CO
3‘末端 A
C NH2 C H
C
tRNA
PPi
アミノアシルtRNA
加水分解酵素 (hydrolase)
プロテアーゼ (protease)-----タンパク質を分解
ペプチダーゼ (peptidase)-----ペプチドを分解
リパーゼ (lipase)-----脂質（トリグリセリド）を分解
ホスホリパーゼ(phospholipase)-----リン脂質を分解
グリコシダーゼ(glycosidase)-----糖鎖・多糖を分解
ヌクレアーゼ(nuclease)-----核酸を分解
リボヌクレアーゼ(RNase)-----RNAを分解
デオキシリボヌクレアーゼ(DNase)-----DNAを分解
エステラーゼ(estelase)-----エステル結合を分解
プロテアーゼ (protease)
酵素のタイプ
活性に必要なアミノ
酸･補欠分子族
セリンプロテアーゼ
セリン
システインプロテアーゼ
システイン
アスパラギン酸プロテアーゼ
アスパラギン酸
Znプロテアーゼ
亜鉛イオン
セリンプロテアーゼ
活性に必要な3つのアミノ酸
Ser、His、Asp （Catalytic triad）
トリプシン、
有機リン剤で阻害
キモトリプシン、
リポタンパクリパーゼ、
アセチルコリンエステラーゼなど
キモトリプシン
Catalytic triad
His
Ser
O
H
N
Asp
NH
-OOC
活性中心：触媒部位
キモトリプシン：反応機構-1
Catalytic triad
His
Ser
：
O
R
C
O
H
H
N R
’
N
Asp
NH
-OOC
キモトリプシン：反応機構-2
Catalytic triad
His
Ser
O
C
O
：
R
H
N R
H ’
N＋ NH
Asp
-OOC
キモトリプシン：反応機構-3
Catalytic triad
His
Ser
O
R
C
O
H
N＋ NH
Asp
-OOC
N R
H ’
Ser残基のOH基と反応して、まずペプチドの
C末側のアミンが分離する
キモトリプシン：反応機構-4
Catalytic triad
His
Ser
O
R
C
O
H
：O
H
N＋ NH
Asp
-OOC
キモトリプシン：反応機構-5
Catalytic triad
His
Ser
O
R
C
：
O
H
O
H
N＋ NH
Asp
-OOC
キモトリプシン：反応機構-6
Catalytic triad
His
Ser
O
R
C
H
N＋ NH
Asp
-OOC
OH
O
Ser残基からカルボン酸が外れて、
Ser-OHも再生する
キモトリプシンとトリプシン
キモトリプシン
トリプシン
膵液の消化酵素
膵液の消化酵素
分子量 25,310
分子量 24,000
セリンプロテアーゼ
セリンプロテアーゼ
芳香族アミノ酸のC末側を
選択的に加水分解
塩基性アミノ酸のC末側
を選択的に加水分解
両者の基質特異性が異なる
キモトリプシンとトリプシン
キモトリプシン
Catalytic triad
His
Ser
：
O
R CH
C
H
H
N
N
R’’
Asp
NH
-OOC
CH2 O
N
H
基質結合部位に
疎水性ポケット
キモトリプシンとトリプシン
トリプシン
Catalytic triad
His
Ser
H
H
N
R CH C N
CH2 O
R’’
O
：
酵素の基質特異性
は基質結合部位の
大きさ、形、電荷な
どに依っている
Asp
NH
-OOC
CH2
CH2
CH2 NH3+
-OOC
Asp
基質結合部位に
Aspの負電荷
セリン型酵素の阻害剤
DFP
(diisopropyl fluorophosphate)
CH3
F
CH3
CHO P OCH
CH3
CH3
O
PMSF
(Phenylmethyl sulfonyl fluoride)
F
CH2O S OCH3
O
Parathione
S
CH3CH2 O P O
CH3CH2O
NO2

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