10分で分かる！酵素と受容体

酵素について

酵素とは

• 酵素は、生体内の化学反応を助ける
• 酵素はタンパク質で、「基質特異性」といって特定の基質（標的）に反応しやすいように出来ている。

酵素の反応エネルギー減少効果

1. 酵素（E）が基質（S）と反応する（E＋S→ES）
2. 基質（S）が生成物（P）に変化する（ES→EP）
3. 生成物（P）は酵素（E）を離れる（EP→E＋P）
4. 酵素（E）はまた別の基質（S）と反応する（E＋S→ES）

酵素が影響を受けるもの

温度

• 温度が上がると反応速度は上昇する
• 酵素はタンパク質なので、温度が高すぎると不活する。
• ヒトでの酵素活性の最適温度は35〜50℃
• 最も酵素活性が高くなる温度のことを「最適温度（至適温度）」という。

pH（酸性・アルカリ性）

• pHが変化すると、酵素の形が変わり基質との反応が悪くなる。
• 強酸・強塩基では不活する
• 酵素の活性が最も高くなるpHを「最適pH（至適pH）」という。
• 酵素によって最適pHは大きく異なる。

補因子

• 酵素には、自分だけで活性を持つものと、補因子を必要とするものがある
• 補因子が必要な酵素で、補因子が結合した活性化酵素を「ホロ酵素」、補因子が結合していない不活性化酵素を「アポ酵素」と言う。

アロステリックエフェクター

• 生体内に存在する、酵素反応を調整する物質
• 生体の恒常性（ホメオスタシス）維持するために、酵素の活性を促進・抑制する
• 酵素と基質が結合するのとは、別の部位と反応する。

基質・酵素濃度

• 基質濃度と反応速度は比例する
• 一定の濃度になると比例関係はなくなる
• 酵素濃度は、反応初速度と比例する。

ミカエリ定数（Km）

酵素の反応速度（v）＝[その酵素の最大反応速度（Vmax）×基質濃度（S）] / [ミカエリス定数（Km）＋基質濃度（S）]

• 酵素と基質との親和性を示す。
• Kmが低いと親和性は高い。Kmが高いと親和性は低い。
• 基質濃度とKmが等しい時、反応速度は半分（1/2）になる。
• Kmが小さい（＝親和性が高い）酵素は、低い基質濃度で最大反応速度に達する。

代表的な酵素

• 酸化酵素（オキシダーゼ）
• 還元酵素（レダクターゼ）
• 転移酵素（トランスフェラーゼ）
• 加水分解酵素（ヒドロラーゼ）
• 脱離酵素（リアーゼ）
• 合成酵素（リガーゼ）

代表的な関連薬

非ステロイド性抗炎症薬（NSAIDs）

• シクロオキシゲナーゼ（COX）阻害による抗炎症作用発現
• 代表薬は「ロキソプロフェン」「インドメタシン」

α-グルコシダーゼ阻害薬

• α-グルコシダーゼ阻害し、2糖類から単糖類への分解を抑制する
• 代表薬は「アカルボース」「ボグリボース」

酵素と受容体

リガンドの説明はこちら

酵素内蔵型受容体

特徴

• 受容体に内蔵されており、細胞内側に酵素活性部位がある。
• リガンドが結合すると、2つの受容体同士がくっつく（重合する）。
• くっついた受容体は活性化して伝達物質を生成する

分類

チロシンキナーゼ型受容体

1. リガンドが結合すると、単量体から2量体になる
2. 受容体内のチロシン残基を、お互いにリン酸化して情報伝達を行う
3. 主に細胞増殖や分化誘導に働く

代表的なものは、インスリン受容体など

セレン/スレオニンキナーゼ型受容体

1. リガンドが結合すると、2量体のI型とⅡ型がくっついて4量体になる。
2. II型がI型をリン酸化して、Ⅰ型が活性化して情報伝達を行う
3. 主に、細胞増殖促進や分化誘導に加えて、アポトーシスにも働く

代表的なものは、トランスフォーミング増殖因子β（TGF-β）受容体

グアニル酸シクラーゼ型受容体

1. 元々2量体で存在して、リガンドが結合して活性化する
2. グアニル酸シクラーゼが活性化すると、GTPからcGMPが作られる
3. cGMP濃度が増えることで、プロテインキナーゼG（PKG）が活性化する。
4. 主に血管平滑筋を緩めたり、腎血流量を増やす。

代表的なものは、グアニル酸シクラーゼC（GC-C）受容体

酵素共役型受容体

特徴

• 自身には酵素活性部位を持たない
• リガンド結合により細胞内酵素を活性化する

作用機序

1. 受容体は、細胞内のヤヌスキナーゼ（JAK）と結合している
2. リガンドが結合したら、受容体は2量体になり、JAKがお互いをリン酸化して活性化する
3. 活性化したJAKは、今度は受容体をリン酸化する。
4. リン酸化した受容体に、シグナル伝達兼転写活性因子（STAT）が結合する。
5. STATは、JAKによりリン酸化され2量体になり転写活性を促進する

この一連の反応を「JAK-STATシグナル伝達経路」と言う。

代表薬

JAK阻害薬として、間接リウマチ治療薬（トファチニブ）などがある。

終わりに