トレハラーゼ
酸性トレハラーゼ(AT)の分子量は、ゲルろ過クロマトグラフィーで218 kDaと測定されている。ATは糖タンパク質であり、炭水化物含量は86%である。ATの成熟化は、糖の付加のない41 kDaのタンパク質を出発として、まずは小胞体内で76 kDaの糖タンパク質となり、ゴルジ装置内でさらに糖化されて180 kDaになり、最終的に液胞内でさらに糖化されて約220 kDaになるという段階的な反応で行われる。純粋なATをエンドグリコシダーゼHで処理することで41 kDaの糖付加のないタンパク質が得られる。ATのトレハロースに対するKmは、pH4.5で約4.7 mMである。出芽酵母でATをコードする遺伝子は、ATH1である。
出芽酵母が細胞外のトレハロースを炭素源として利用するためには、Ath1p(AT)が必要である。ATH1を持たない突然変異体は、トレハロースを炭素源とする培地では生育できない。
ATは、合成地点からペリプラズムまで移動し、そこで外生のトレハロースに結合して内在化し、液胞内でそれを加水分解すると考えられている。出芽酵母のAT活性の90%以上が細胞外であり、ペリプラズムにおいてトレハロースをグルコースに分解していることも示されている。かつては、遺伝子YGP1の産物であり、高度に糖化されたタンパク質gp37がAT活性と関連していると報告されていた。またサッカラーゼの活性もAT活性と関連していると報告された。ATとこれら2つのタンパク質の物理的な関連は、Ath1pの既知の分泌シグナルの非存在下で、ATがサッカラーゼやgp37の分泌経路により分泌されると考えられる。
非還元性の二糖類であるトレハロース(α-D-グルコピラノシル-1,1-α-D-グルコピラノシド)は、重要な炭水化物の貯蔵形態の1つであり、哺乳類を除く、地球上の多くの生物に存在する。1分子のトレハロースは、トレハラーゼによって2分子のグルコースに加水分解される。トレハロースの加水分解は、1893年にエミール・ブルクロによってクロコウジカビ(Aspergillus niger)で初めて観察された。フィッシャーは1895年に出芽酵母でのこの反応を報告している。それ以来、トレハロースの加水分解酵素であるトレハラーゼは、植物や動物を含む多くの生物で報告されてきた。腸におけるトレハラーゼの機能は、経口摂取されたトレハロースを分解することである。腸のトレハラーゼを欠くと、キノコなどのトレハロースを多く含むものを食べると、トレハロースが分解できないために吸収もできず、浸透圧性の下痢をする。なお、トレハラーゼは腸以外でも発現していることがあり、トレハラーゼによるトレハロースの加水分解は、菌類の胞子の発芽、昆虫の飛行、休眠細胞の成長の再開など、多くの生物の生理的プロセスにとって重要である。