Catalase (カタラーゼ)

6-1-2017 Last update

 

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  1. 概要: カタラーゼとは
  2. 寿命との関連
  3. 酸化ストレス応答

関連項目

 

その他の抗酸化酵素



概要

カタラーゼ catalase とは,過酸化水素 H2Oを分解する 以下の反応を触媒する酵素である。

 

2 H2O2  → 2 H2O + O2  

 

この反応は,1 種類の分子から異なる 2 種の分子が生じる 不均化反応 である。

 

> ヒトのカタラーゼ遺伝子は,Wilms tumor という若年性腎臓ガンのマーカーとしてクローニングされた(4)。

: 11 番染色体上にあり,サザンブロットでバンドが 1 本であることから single copy gene と考えられる。

 

> ペルオキシソームで脂肪酸を酸化すると過酸化水素が発生する。カタラーゼはこれを除去する役目がある(5)。

: 詳細は ペルオキシソームでの脂肪酸酸化 のページへ。

探偵学園 Q より。漫画にも出てくる有名な酵素。


寿命との関連

マウス

マウスでは,カタラーゼを過剰発現させると寿命が長くなるという報告がある一方,効果なしとする報告もある。文献 1 は寿命延長を報告しているが,過剰発現しているのはミトコンドリアであり,本来のカタラーゼの局在とは異なる。おそらく,カタラーゼ過剰発現の効果は,オルガネラや臓器に非常に specific なものであると考えられる。

 

> ミトコンドリアで過剰発現すると,酸化ダメージが減って寿命が 21% 長くなった(1)。

> ペルオキシソームで過剰発現しても,わずかに寿命が長くなる(1)。

 

 

ショウジョウバエ Drosophila

> ミトコンドリアで Mn SOD と catalase を発現させても,寿命は延びないとする報告(5)。

: Catalase は,活性と寿命にむしろ負の相関があった。

: Mn SOD の過剰発現(2 コピー)は寿命に影響しなかった。

 

線虫 C. elegans

> C. elegansでは,活性は一生の間に山形の変化を示し,3週間目に低下した(2)。30-80 unit/mg protein。

> 寿命の長い age-1 mutant では,老齢期の活性低下がみられない傾向にあった(2)。

 

> カタラーゼの過剰発現は,孵化異常をもたらした。過酸化水素が孵化に必要と思われる(6)。

: SOD-1 を過剰発現すると,この孵化異常は解消された。過酸化水素が供給されるようになったのか?

: だとすると,SOD とカタラーゼのバランスは非常に重要である。

: カタラーゼの過剰発現は,単独でも SOD と一緒の場合でも寿命に影響しなかった。

 

 

 

酸化ストレス応答

> 初代培養した astrocyte で,過酸化水素やパラコート処理で Mn SOD, catalase mRNA が増える(3)。

: Mn SOD は酸化ストレスでプロモーター活性も増大するので,転写量が増えていると考えられる。

: Catalase は酸化ストレスでプロモーター活性が低下,mRNA の安定性が上がっていると思われる。

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References

  1. Schriner et al. 2005a. Extension of murine life span by overexpression of catalase targeted to mitochondria. Science 308, 1909-1911. 
  2. Vanfleteren 1993a. Oxidative stress and ageing in Caenorhabditis elegans. Biochem J 292, 606-608. 
  3. Rohrdanz 2001a. The influence of oxidative stress on catalase and MnSOD gene transcription in astrocytes. Brain Res 900, 128-136.
  4. Korneluk et al. 1984a. Isolation of human fibroblast catalase cDNA clones. Sequence of clones derived from spliced and unspliced mRNA. J Biol Chem 259, 13819-13823.
  5. Mockett et al. 2010a. Expression of multiple copies of mitochondrially targeted catalase or genomic Mn superoxide dismutase transgenes does not extend the life span of Drosophila melanogaster. Free Radic Biol Med 49, 2028-2031.
  6. Doonan et al. 2008a. Against the oxidative damage theory of aging: superoxide dismutases protect against oxidative stress but have little or no effect on life span in Caenorhabditis elegans. Genes Dev 22, 3236-3241.