Netsu Sokutei, 28 (2), p. 74, (2001)

特集 滴定カロリメトリー 1

Calorimetric Evaluation of Protease Activity

様々な溶媒条件下での酵素の触媒活性を定量的に評価することはその触媒機構を理解する上で重要である。この論文では,蛋白質分解酵素について,ペプチドに対する加水分解活性だけでなくペプチド合成に対する触媒活性の評価に滴定型熱量計が応用できることを示した。滴定型熱量計によって,二つの観測量,すなわち熱補償の電力とその積分値が精密に決定できる。加水分解の条件下では,これらの観測量から,いわゆるLineweaver-Burkプロットと非線形最小二乗法によって酵素活性に関するパラメターが精密に決められることがわかった。さらに,加水分解反応に伴うエンタルピー変化を,分光学的な測定の結果と組み合わせることで精度良く求められることを示した。分光学的な測定が不可能である合成反応の条件下では,酵素の触媒活性が定量的に測定できることが明らかになった。熱測定によって直接反応速度が観測できる特質は,酵素活性を評価する上で有効で精度の高い方法を提供すると考えられる。
Quantitative evaluation of catalytic activity of enzymes against various substrates under several solution conditions is important to understand the catalytic mechanism. In this paper, the titration calorimetry was applied to evaluate the catalytic activity of a protease not only in the condition of peptide digestion but also in that of peptide synthesis. Two calorimetric observables, the compensation power and its integrals can be determined directly and precisely by titration calorimetry. In the hydrolytic condition, a calorimetric Lineweaver-Burk plot and non-linear least-squares method with these two observables were found to be effective to determine the enzymatic parameters precisely. Moreover, the enthalpy change accompanying the catalytic reaction can be determined with no information on the enzyme concentration and initial substrate concentration by this method with comparing the results of spectroscopic method. In the synthetic condition where the spectroscopic method can not be applied practically, the catalytic activity of the enzyme was shown to be determined quantitatively by titration calorimetry. The feature of direct observation of the reaction rate by calorimetry is considered to give us an effective and precise way to evaluate the protease activity.