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8.6.1. 水溶性ビタミンは補酵素として機能する

Image caduceus.jpg 表8.9に水溶性ビタミン-アスコルビン酸(ビタミンC)とビタミンB群(図8.32)として知られるシリーズを列記しました。 アスコルビン酸はアスコルビン酸のイオン化体であり、後述するように還元剤(抗酸化剤)として機能する。 ビタミンB系列は補酵素の成分で構成されている。 なお、ビタミンCを除くすべてのビタミン類は、その機能を発揮する前に修飾される必要があります

図 8.32. いくつかの水溶性ビタミンの構造.

Figure 8.32

いくつかの水溶性ビタミンの構造.”>

Figure 8.32</h4> 水溶性ビタミンの構造. </p> </div> <p>ビタミンの欠乏は、さまざまな病的状態を引き起こす可能性があります(表8.9を参照)。 しかし、同じ症状の多くは、ビタミンの欠乏以外の状態から生じることもある。 このため、またビタミンは比較的少量しか必要としないため、ビタミン欠乏に起因する病的状態はしばしば診断が困難である。 この水溶性ビタミンは補酵素としては使われないが、プロイル水酸化酵素の活性を持続させるためには必要である。 この酵素は4-ヒドロキシプロリンというアミノ酸を合成する。このアミノ酸は脊椎動物の主要な結合組織であるコラーゲンに必要であるが、他の部位にはほとんど存在しないものである。 この珍しいアミノ酸はどのように生成され、どのような役割を担っているのだろうか。 放射性同位元素を用いた研究の結果、新生コラーゲン鎖中のグリシン残基のアミノ基側にあるプロリン残基が水酸化されることが判明した。 プロリンのC-4にくっつくようになる酸素原子は、分子状酸素であるO2から来ている。 O2のもう一つの酸素原子はα-ケトグルタル酸に取り込まれ、コハク酸に変換される(図8.33)。 この複雑な反応を触媒するのは、ジオキシゲナーゼの一つであるプロリルヒドロキシラーゼである。 この反応を補助するのがFe2+イオンである。Fe2+イオンは強固に結合しており、O2を活性化するのに必要である。 また、この酵素はプロリンを水酸化することなく、α-ケトグルタル酸をコハク酸に変換する。 この部分反応では、酸化鉄錯体が形成され、酵素は不活性化される。 活性のある酵素はどのように再生されるのでしょうか? アスコルビン酸塩(ビタミンC)が不活性化した酵素の第二鉄イオンを還元することで救われます。 回復過程でアスコルビン酸は酸化され、デヒドロアスコルビン酸になる(図8.34)。 このように、ここではアスコルビン酸が特異的な抗酸化剤として機能しています。</p> <div> <img src=

Figure 8.33

4-ヒドロキシプロリンの生成。 プロリンは分子酸素を活性化する酵素であるプロリルヒドロキシラーゼの作用により、C-4で水酸化される。

図8.34. アスコルビン酸(ビタミンC)の形態

Figure 8.34

アスコルビン酸(ビタミンC)の形態. アスコルビン酸はビタミンCのイオン化形態であり、デヒドロアスコルビン酸はアスコルビン酸の酸化形態である。

霊長類はアスコルビン酸を合成することができないので、食事から摂取する必要があります。 アスコルビン酸塩の重要性は壊血病で顕著に明白になります。 1536 年に Jacques Cartier はセント・ローレンス川を探検していた彼の部下を苦しめたこの食事欠乏症の鮮やかな記述を与えました:

Some did lose all their strength, and couldn’t stand on their feet.それは、彼らの力をすべて失い、彼らの足で立つことができなかった。 …また、ある者は、すべての皮膚に紫色の血の斑点ができ、それは足首、膝、腿、肩、腕、首にまで及んでいた。

スコットランドの医師ジェームス・リンドは、1747年に発表した「壊血病論」と題する論文で、壊血病を予防する手段を明らかにした。 リンドは、食事に柑橘類を取り入れることで壊血病が予防できることを証明する対照研究を紹介した。 イギリス海軍はやがて水兵にライムの配給を始め、この習慣からイギリスの水兵は「ライミー」というニックネームを持つようになった。 リンドの研究のきっかけは、ジョージ・アンソン提督が率いる遠征隊の窮状にあった。 アンソンは1740年に6隻の船と1000人以上の兵士を率いてイギリスを出発し、莫大な財宝を手にして帰還したが、乗組員のうち生き残ったのはわずか145人であった。

なぜ、水酸化の障害がこのような悲惨な結果をもたらすのでしょうか。 アスコルビン酸の非存在下で合成されたコラーゲンは、正常なタンパク質よりも安定性が低くなります。 合成ポリペプチドの熱安定性の研究は特に有益であった。 ヒドロキシプロリンは鎖間水素結合を形成することにより、コラーゲンの三重らせんを安定化させる。 コラーゲンの水酸化が不十分な場合、異常な繊維が形成され、壊血病に見られる皮膚病変や血管の脆弱性の一因となる