こんにちは⭐ ミドリケムです。
本日は酵素と光るタンパク質について解説していきます。
まずはタンパク質からのおさらい。タンパク質はアミノ酸という小さい分子がアミド(ペプチド)結合を介してたくさん繋がった巨大分子です。人間はそのタンパク質を摂取してアミノ酸まで分解して吸収します。体内で新たに組み替えて結合しできたタンパク質が筋組織や酵素、臓器といった、人間の身体を作ります。そのため、筋トレで破壊された筋肉を超回復するために我々はタンパク質を摂取する必要があります。
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本日のテーマは光るタンパク質です。ルシフェリンといった物質がタンパク質を介して光を放ちます。それが後々ノーベル化学賞の受賞までになり、今日の医療現場でも応用されています。
タンパク質が光るというのはどういったことなのか？なぜ、オワンクラゲやホタルが光るのか？詳しく解説していきます。
今回の記事では主に
・酵素
・基質特異性
・ルシフェリン、ルシフェラーゼ
・GFP
について解説していきます。
参考文献「ノーベル化学賞に輝いた研究のすごいところをわかりやすく説明してみた」山口 悟 著
化学が苦手な方でもわかりやすく、なぜノーベル賞の受賞に至ったのかわかりやすく解説されています。
酵素とは？
酵素は皆さん聞いたことはあると思います。酵素とは生体内で化学反応を起こす触媒の役割を果たすものであり、この酵素もタンパク質からできています。
ただ、普通の触媒とは何が違うのか？それは基質特異性です。基質特異性とはとある基質の特定部位のみにしか反応しない、選択的に反応を起こすことです。よく鍵穴を例にとられます。鍵穴に上手くはまる基質のみ反応が起こり、はまらない基質は反応しません。
ちなみに有機反応は反応、原料にもよりますが基本的には水を嫌います。基質、酵素ともに有機化合物ですが、人間の体内の約70%は水です。ではなぜ、スムーズに反応が進むのでしょうか？
タンパク質はかなり複雑な構造で、らせん構造等をしており水分子を中に入れない構造をしています。つまり、水中でもタンパク質内部は疎水場を形成していることがあるのです(もちろん親水性を示すタンパク質もありますが)。
このように酵素はほぼ水系でも疎水場を形成して基質を反応させることができるのです。生物の体内って上手くできていますよね。
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ルシフェリンとは？
ルシフェリンとはルシフェラーゼという酵素との作用によって光を放つ物質です。ルシフェリンもルシフェラーゼも総称です。ルシフェリンの一部を以下にご紹介します。
ホタル、キノコ等光る生物は上記のルシフェリンをルシフェラーゼという酵素により生合成される際に光を放ちます。
また、下村脩先生は緑色に発色するオワンクラゲから緑色蛍光タンパク質(GFP:Green Fluorecent Protein)を発見し、2008年にノーベル化学賞を受賞されました。
GFPとはイクオリンというルシフェリンを有したタンパク質(酵素)がカルシウムイオンCa2+との作用により青色に発色し、その青色を吸収して緑色に発色するタンパク質です。
ややこしいですね。 でも簡単に説明するとこんな感じです。ちなみに蛍光とは外部からのエネルギー(主に光)を吸収した後、放たれる光のことです。蛍光灯、蛍光ペン等も読んで字のごとく蛍光ですね。蛍光については以下の記事で解説しています。
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このGFPを用いて特定の細胞を発色させることにより、脳やがんの研究に役立たれています。
オワンクラゲがなぜ光るのかを研究するだけで医療現場にも役立たれているのは感銘ですね。
まとめ
・酵素…生体内で化学反応を起こす触媒の役割を果たすタンパク質
・基質特異性…とある基質の特定部位のみにしか反応しない、選択的に反応を起こすこと、
酵素はこの特性を有する
・ルシフェリン…ルシフェラーゼという酵素との作用によって光る物質
・緑色蛍光タンパク質(GFP)
…イクオリンというルシフェリンを有したタンパク質(酵素)がカルシウムイオンCa2+
との作用により青色に発色し、その青色を吸収して緑色に発色するタンパク質
今回のブログはここまで。 最後まで読んで頂きありがとうございました。
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