プロテアーゼ（Protease）

プロテアーゼ（Protease）は、たんぱく質を加水分解してアミノ酸に分解する酵素の総称である。プロテアーゼは、細胞内外でさまざまな生理的過程に関与しており、たんぱく質の分解・調整を通じて細胞や体内の機能を調節する重要な役割を果たしている。

プロテアーゼの種類

1. エンドペプチダーゼ（内因性プロテアーゼ）
   • たんぱく質の内部のペプチド結合を切断する酵素。例えば、ペプシンやトリプシン、キモトリプシンなど。
   • 例: トリプシンは、膵臓で分泌され、小腸で食物のたんぱく質を分解する。
2. エキソペプチダーゼ（外因性プロテアーゼ）
   • たんぱく質の末端からアミノ酸を1つずつ切り取る酵素。例えば、アミノペプチダーゼやカルボキシペプチダーゼなど。
   • 例: アミノペプチダーゼは、ペプチド鎖のN末端からアミノ酸を除去する。
3. セリンプロテアーゼ
   • セリン残基が活性部位に存在するプロテアーゼ。トリプシンやキモトリプシンなどがこれに分類される。
4. システインプロテアーゼ
   • システイン残基が活性部位で重要な役割を果たすプロテアーゼ。
5. アスパラギン酸プロテアーゼ
   • アスパラギン酸残基が活性部位に関与するプロテアーゼ。
6. メタロプロテアーゼ
   • 金属イオン（通常は亜鉛）を活性部位で利用するプロテアーゼ。

プロテアーゼの機能

1. たんぱく質の分解
   • プロテアーゼは、不要または異常なたんぱく質を分解する役割を担う。これにより、細胞は新しいたんぱく質を合成し、古いまたは損傷したたんぱく質を処理する。
2. 細胞内シグナル伝達の調節
   • プロテアーゼは、細胞のシグナル伝達経路を調節するために、特定のタンパク質を分解することがある。例えば、転写因子やアポトーシス関連因子の活性化。
3. 消化
   • 消化酵素としても働き、食物中のたんぱく質を分解してアミノ酸やペプチドに変える。胃酸とともに消化過程を進行させる酵素がペプシンなど。
4. 免疫応答
   • 免疫系では、プロテアーゼは病原体のたんぱく質を分解し、免疫細胞が異物を認識するために役立つ。
5. タンパク質の修復とリサイクル
   • 細胞内で壊れたたんぱく質や不良なたんぱく質を取り除き、再利用するための基礎を提供する。これにより細胞内の恒常性が維持される。

プロテアーゼの生理的役割

• アポトーシス（計画的細胞死）: プロテアーゼは、アポトーシス過程で重要な役割を果たし、細胞の死を誘導するために特定のタンパク質を切断する。
• ホルモンの活性化: 一部のホルモン（例えば、インスリンなど）はプロテアーゼによって活性化される。前駆体ホルモンはプロテアーゼによって切断され、機能的なホルモンに変換される。
• 免疫機能: 免疫系の一部として、プロテアーゼは細菌やウイルスに対抗するために利用され、また免疫応答の調節にも関与する。