Phylogenetic tree of hyaluronate lyase
水色は hyaluronan synthase 活性が確認されているエントリー。黒枠線内は hyaluronan synthase 以外の酵素活性が実験で確認されているエントリー。
ヒアルロン酸生合成
概要
ヒアルロン酸 （hyaluronic acid, hyaluronan) は N-アセチルグルコサミン （GlcNAc）
とグルクロン酸 (GlcA) の二糖単位 (GlcA-GlcNAc) を基本構造とするグリコサミノグリカンの1種で、分子量100万以上の直鎖状高分子多糖。
機能に関する知見
機能を示すメカニズム
hyaluronan synthase (HAS, EC 2.4.1.212
) (NRULE_0229) が以下2つの反応を交互に触媒することでヒアルロン酸が合成される。
Hyaluronan biosynthesis pathway.
--Yamada (2005) Fig 3 改変
Hyaluronan biosynthesis pathway.
(A) has operon of Streptococcus. (B) polysaccharide biosynthesis gene cluster of Pasteurella multocida
) (NRULE_0229) が以下2つの反応を交互に触媒することでヒアルロン酸が合成される。
(1) UDP-GlcNAc の GlcNAc を新生鎖の GlcA に転位させる。
(2) UDP-GlcA の GlcA を新生鎖の GlcNAc に転位させる。
(2) UDP-GlcA の GlcA を新生鎖の GlcNAc に転位させる。
--Yamada (2005) Fig 3 改変
hyaluronan synthase には2つのクラスがある。どちらも Glycosyltransferase, family 2 (IPR001173) に属するが相同性はみられない。
) に属するが相同性はみられない。
class I Streptococcus属, mammalian, avian and amphibian
class II Pasteurella multocida
class II Pasteurella multocida
Streptococcus属 では hyaluronan synthase が hyaA にコードされており、ヒアルロン酸の前駆体となる UDP-Glc、UDP-GlcA の合成酵素をコードする hasC、hasB とともに has operon を形成している。
一方 Pasteurella multocida では、夾膜合成関連遺伝子で構成される gene cluster 内の hyaD にhyaluronan synthase がコードされている。
(A) has operon of Streptococcus. (B) polysaccharide biosynthesis gene cluster of Pasteurella multocida
機能を持つことが知られている生物
細菌では、Streptococcus属、Pasteurella multocida などで hyaluronan synthase の活性が確認されている。 これらの生物はヒアルロン酸夾膜を持ち、それが病原性に関与することがわかっている。
Rule/Function 作成に関する特記事項
class II については、実験の報告がある P. multocida (Q7BLV3) の相同配列の中から hyaluronan synthase と chondroitin synthase を区別することは難しいため、ルール作成では class I のみを抽出の対象とした。
(これらの系統解析結果は下図、系統樹参照)
) の相同配列の中から hyaluronan synthase と chondroitin synthase を区別することは難しいため、ルール作成では class I のみを抽出の対象とした。
(これらの系統解析結果は下図、系統樹参照)
関連する遺伝子の系統樹
水色は hyaluronan synthase 活性が確認されているエントリー。黒枠線内は hyaluronan synthase 以外の酵素活性が実験で確認されているエントリー。
実用化例
ヒアルロン酸は医療、化粧品類、健康食品等で広く使用されている。
なお、現在の工業生産では、鶏冠 (とさか)、もしくは Streptococcus zooepidemicus の培養液から抽出し、精製する方法が利用されている。
- 医薬品: 点眼剤、培養真皮、臓器の癒着防止吸収性バリア
- 化粧品: 保湿剤、感触改良剤
- 健康食品: 関節痛改善目的、肌荒れ改善目的
参考文献
- Yamada, T. and Kawasaki, T. (2005). Microbial synthesis of hyaluronan and chitin: New approaches. J Biosci Bioeng. 99(6):521-528. PMID: 16233827
関連外部リンク
- 「健康食品」の安全性・有効性情報 「ヒアルロン酸」 国立健康・栄養研究所.
MiFuPへのリンク
- NFUNC_0064 Hyaluronan biosynthesis
NRULE_0229 Hyaluronan synthase
（更新日 2014/03/12）