| ムタンスクラーゼ | |||||||||
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| 識別子 | |||||||||
| EC番号 | 2.4.1.372 | ||||||||
| データベース | |||||||||
| インテンズ | IntEnzビュー | ||||||||
| ブレンダ | ブレンダエントリー | ||||||||
| エクスパス | NiceZymeビュー | ||||||||
| ケッグ | KEGGエントリー | ||||||||
| メタサイクル | 代謝経路 | ||||||||
| プリアモス | プロフィール | ||||||||
| PDB構造 | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| 遺伝子オントロジー | アミゴー / クイックゴー | ||||||||
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ムタンスクラーゼは、スクロース分子からグルカン鎖にD-グリコシル残基を転移するグルカンスクラーゼである。 [1]この酵素はスクロースをD-フルクトースとD-グルコースに分解する。その後、ムタンスクラーゼは成長中の鎖にグルコースをα-(1→3)グリコシド結合で付加し、不溶性のグルカンを生成する。[2]ムタンスクラーゼをコードする遺伝子は、他のグルコシルトランスフェラーゼと同様にgtfJと呼ばれる。[1] [3]
合成メカニズム
ムタンスクラーゼは、 Streptococcus mutansが産生する重要な酵素であり、スクロースから可溶性および不溶性のグルカンを合成する役割を担っています。注目すべき特徴の一つは、S. mutansの培養液から硫酸アンモニウムで沈殿させた際に、デキストランスクラーゼと共に凝集する性質です。この凝集により、ムタンスクラーゼを含む、凝集度の低いグルコシルトランスフェラーゼ活性が徐々に遊離します。これは、細菌系における複雑な制御機構の存在を示唆しています。
ムタンスクラーゼはデキストランスクラーゼと並んで、スクロースから水溶性グルカンと不溶性グルカンの両方を合成する触媒能を示す。これらのグルカンの合成速度は酵素濃度に依存し、高濃度では不溶性グルカンの生成が促進される。この濃度依存的な挙動は、S. mutansにおけるグルカン合成経路を制御する複雑な制御機構の解明に光を当てるものである。
さらに、ムタンスクラーゼによって合成されるグルカンのムタナーゼおよびデキストラナーゼによる加水分解に対する感受性は、それらの構造的および機能的特性に関するさらなる知見をもたらす。ムタンスクラーゼによって合成される不溶性グルカンはムタナーゼに対して高い感受性を示す一方、可溶性グルカンはデキストラナーゼによってより広範囲に加水分解される。これらの感受性の違いは、ムタンスクラーゼによって合成されるグルカンの異なる役割や構造を示唆している。
さらに、ムタンスクラーゼは分子量と凝集挙動に多様性を示します。特に、1.55M硫酸アンモニウム存在下では、ムタンスクラーゼ活性の一部が高分子凝集体として急速に沈降することから、環境因子が酵素挙動の調節に関与している可能性が示唆されます。
相互変換可能なムタンスクラーゼは、可溶性グルカンと不溶性グルカンの両方の合成に関与する。凝集型は(1→3)-α結合の形成を促進する一方、ゲル濾過中にデキストランスクラーゼ型に解離し、主に(1→6)-α結合の形成を触媒する。[4]
虫歯の形成
S. mutansによるムタンスクラーゼの過剰使用は、より多くのう蝕原性損傷を引き起こします。[2] ショ糖の存在下では、口腔細菌のムタンスクラーゼが、歯垢の原因となる細胞外不溶性グルカンを合成する可能性があります。[5]
阻害剤
最近、ムタンスクラーゼによって生成される不溶性グルカンの形成を遅らせ、S. mutansによる虫歯の原因となるバイオフィルム形成能力を低下させる阻害剤を発見するための研究が行われています。ムタンスクラーゼはルブソシドによって競合的に阻害されることが示されています。 [6]難消化性イソマルトオリゴ糖（NDIMOS）も、グルコシル受容体の代わりとなってムタンスクラーゼを阻害することが示されています。[7] 植物由来のフラボノールであるケルセチンは、ムタンスクラーゼを非競合的に阻害し、正常な口腔内細菌叢に影響を与えることなくS. mutansの毒性因子を抑制することができます。[8]
セルロビオオリゴ糖（CBO）の阻害剤としての効果は、ショ糖の存在によって決定されます。ムタンスクラーゼに含まれる不溶性グルカンは、CBOとムタンスクラーゼを37℃で共培養した際に培養液中に残存する合成グルカンと比較することができます。合成グルカンと不溶性グルカンの比率が、CBOのムタンスクラーゼに対する阻害特性を決定します。[5]
参考文献
- ^ ab "EC 2.4.1.372". iubmb.qmul.ac.uk . 2024年2月15日閲覧。
- ^ ab Wenham DG, Davies RM, Cole JA (1981年12月). 「ミュータンスクラーゼによる不溶性グルカン合成はStreptococcus mutansのう蝕原性の決定因子となる」. Journal of General Microbiology . 127 (2): 407– 415. doi : 10.1099/00221287-127-2-407 . PMID 6211519.
- ^ Simpson CL, Cheetham NW, Jacques NA (1995年6月). 「Streptococcus salivarius ATCC 25975由来の4つのグルコシルトランスフェラーゼ、GtfJ、GtfK、GtfL、GtfM」. Microbiology . 141 (Pt 6) (6): 1451– 1460. doi :10.1099/13500872-141-6-1451. PMID 7545511.
- ^ Newman BM, White P, Mohan SB, Cole JA (1980年6月). 「デキストランと硫酸アンモニウムがStreptococcus mutans由来のグルコシルトランスフェラーゼ複合体によって触媒される反応に及ぼす影響」. Journal of General Microbiology . 118 (2): 353– 366. doi : 10.1099/00221287-118-2-353 . PMID 6160196.
- ^ ab Kim M, Day DF, Kim D (2010年11月). 「セロビオースを含むデキストランスクラーゼ受容体産物の、ムタンスクラーゼおよび真菌細胞合成酵素阻害剤としての潜在的な生理学的機能」. Journal of Agricultural and Food Chemistry . 58 (21): 11493– 11500. Bibcode :2010JAFC...5811493K. doi :10.1021/jf103140f. PMID 20929235.
- ^ Kim J、Nguyen TT、Jin J、Septiana I、Son GM、Lee GH、他(2019 年 3 月 1 日)。 「ルブソシドの抗う蝕原性特性」。バイオテクノロジーとバイオプロセス工学。24 (2): 282–287。土井:10.1007/s12257-018-0408-0。PMC 7090897。PMID 32218683。
- ^ Nguyen TT, Lee DG, Apu MA, Jung JH, Kim MK, Lim S, et al. (2022年1月). 「デキストランスクラーゼおよびアルテルナンスクラーゼによって合成された非消化性イソマルトオリゴ糖のビフィズス菌作用と歯垢変形」. Enzyme and Microbial Technology . 153 109955. doi : 10.1016/j.enzmictec.2021.109955 . PMID 34826778.
- ^ Zhang Q, Ma Q, Wang Y, Wu H, Zou J (2021年9月). 「Streptococcus mutansにおけるバイオフィルム形成におけるグルコシルトランスフェラーゼ阻害の分子メカニズム」. International Journal of Oral Science . 13 (1): 30. doi :10.1038/s41368-021-00137-1. PMC 8481554. PMID 34588414 .
