グリコシダーゼの一種、α-アミラーゼ 1HNY の構造 グリコシダーゼ （glycosidase）とは、グリコシド結合 を加水分解 する酵素 の総称であり、グリコシドヒドロラーゼ （glycoside hydrolase）とも呼ばれる。
主な役割として、バイオマス におけるセルロース やヘミセルロース の分解、バクテリア に対する防御（例：リゾチーム ）、ウイルス による細胞 への感染 （例：ノイラミニダーゼ ）、細胞内における糖蛋白質 の生合成 などに関係している。
グリコシダーゼは、グリコシド結合の形成や分解においてグリコシルトランスフェラーゼ とともに重要な役割を担っている。
グリコシダーゼは基本的に全てのドメイン の生物 に存在する。細胞内外の両方に存在し、栄養 の吸収 に関係している。バクテリアにおける最も重要なグリコシダーゼの1つにβ-ガラクトシダーゼ （LacZ）があり、大腸菌 のラクトースオペロン の発現を調節している。
ゴルジ体 や小胞体 に存在するグリコシダーゼはN結合型糖蛋白質 糖鎖 のプロセシングに、リソソーム に存在するものはさまざまな糖質 の分解に関係している。リソソームの特定のグリコシダーゼが欠乏すると、本来分解されるはずの糖質が蓄積し、発達障害を起こしたり死亡したりする可能性がある（ライソゾーム病 ）。
消化管 や唾液 に存在するグリコシダーゼは、ラクトース 、デンプン 、スクロース 、トレハロース といった糖 を分解する働きがある。消化管内では、内皮細胞 に定着したグリコシルホスファチジル （glycosylphosphatidyl）アンカー型酵素として存在している。
ラクターゼ はラクトースの分解に必要な酵素であり、幼児 期では高濃度に存在する。離乳 後から濃度が減少し始め、成人 期には量がかなり少なくなり、乳糖不耐症 となる場合がある。
O-GlcNAcアーゼ （O-GlcNAcase）は細胞質 や核 内において、蛋白質のセリン やトレオニン 残基からN-アセチルグルコサミン を取り除く働きをしている。
グリコシダーゼは体内でグリコーゲン の生合成と分解にも関係している。
グリコシダーゼはEC 3.2.1 に分類され、O- または S-グリコシド の加水分解を触媒する。
加水分解の立体化学 に基づいて、保持型 （retaining）もしくは反転型 （inverting）に分類することも出来る[ 1]
活性がエキソ型 （exo）かエンド型 （endo）かによっても分類することが出来る。エキソ型はオリゴ糖 や多糖 の末端に作用し、エンド型は中間部に作用する。
また、シークエンスや立体構造に基づいて分類する方法もある。
シークエンス に基づいた分類は、新しく配列が決定された酵素のまだ知られていない機能を予測するのに非常に重要な手段である。グリコシダーゼをシークエンスに基づいて分類した場合、100を超えるファミリーに分類することが出来る[ 2] [ 3] [ 4] CAZy （CArbohydrate-Active EnZymes）のウェブサイトにて利用することができる[ 5] 基質 に関する情報を提供している。
三次元構造の類似性に基づき、シークエンスで分類された「ファミリー」はクラン （clan）と呼ばれる上位カテゴリーでさらに分類される。シークエンス分析と三次元構造分析により、従来より幅広く分類できるようになった[ 6]
反転型グリコシダーゼ（inverting glycosidase）は、2つの残基（典型的にはカルボン酸 、つまりアスパラギン酸 残基かグルタミン酸 残基）が1組となって触媒を行う。下の例はβ-グルコシダーゼ のものであり、2つの触媒残基がそれぞれ酸 と塩基 の働きをする。
保持型グリコシダーゼ（retaining glycosidase）は、2つのステップで反応を触媒する。それぞれのステップで立体構造をワルデン反転 させるため、結果的にもとの構造を保持する。
反応には2つの残基が関係する。この残基は通常、酵素の有するカルボン酸基である。1つは求核剤 、もう1つは酸/塩基として働く。
最初のステップで求核触媒残基はアノマー 中心部にアタックし、中間体 を生成する。この時、酸/塩基触媒残基はプロトン を供与する酸の役割を果たす。
次のステップでは、プロトンを奪われた酸/塩基触媒残基が塩基の働きをし、求核剤である水が中間体を加水分解する反応を助ける。最終的に加水分解された産物が生成される。下の例はニワトリ 卵白のリゾチーム である。[ 7]
保持型グリコシダーゼにはもう1つの触媒メカニズムがある。この場合は求核残基が酵素ではなく、基質に結合することによって反応が進行する。このような反応は特定のN-アセチルヘキソサミニダーゼ（N-acetylhexosaminidase）で見られる。この酵素は隣接基と反応できるアセトアミド 基を持っており、中間体としてオキサゾリン 、もしくはオキサゾリニウム イオン（oxazolinium ion）を生成する。この場合もそれぞれのステップでワルデン反転を行うため、最終的に構造が保持される。
グリコシダーゼは通常、作用する基質に基づいて命名される。例えば、グルコシド結合を加水分解する酵素はグルコシダーゼ 、キシロース のホモポリマーであるキシラン を分解する酵素はキシラナーゼ （xylanase）と呼ばれる。
他にも、ラクターゼ 、アミラーゼ 、キチナーゼ 、スクラーゼ 、マルターゼ 、ノイラミニダーゼ 、インベルターゼ 、ヒアルロニダーゼ 、リゾチーム などがある。
グリコシダーゼは様々な分野で活用されている。
セルラーゼ 、β-グルコシダーゼ はセルロースをグルコースへ分解し、エタノール の生産に使用される。インベルターゼは転化糖 の製造、アミラーゼはマルトデキストリン の製造に使用される。 キシラナーゼはパルプ からのヘミセルロースの除去に使用される。 セルラーゼは衣服の色の鮮明化と衣服表面のマイクロファイバー の除去に使用される。
平衡が逆向きの場合に加水分解の逆反応を行わせることで、グリコシド結合を付加させる触媒としても使用することができる。保持型グリコシダーゼは、活性化グリコシドからグリコシドを受け取る余裕のあるアルコールにグリコシル基の一部を転移することが出来る。
グリコシンターゼ （glycosynthase）はグリコシダーゼの変異体であり、フッ化糖のような活性化されたグルコシルドナーを利用し、高収率でグリコシドを合成できる。
グリコシダーゼの阻害物質は多くのものが知られている。デオキシノジリマイシン （deoxynojirimycin）、スワインソニン （swainsonine）、オーストラリン （australine）、カスタノスペルミン （castanospermine）のような、いくつかの窒素 原子を含む糖型の複素環 化合物が自然界から発見された。これらの天然由来の化合物から、イソファゴミン（isofagomine）、デオキシガラクトノジリマイシン（deoxygalactonojirimycin）、その他いくつかの不飽和化合物（例：PUGNAc）が阻害剤として開発された。
医薬品として使用されているグリコシダーゼ阻害剤には、アカルボース 、ザナミビル （リレンザ）、ミグリトール （miglitol）、オセルタミビル （タミフル）などがある。
いくつかの蛋白質 もグリコシダーゼを阻害することが判明した。
^ Sinnott, M. L. Chem. Rev. 1990, 90 , 1171-1202.
^ Henrissat B, Callebaut I, Mornon JP, Fabrega S, Lehn P, Davies G (1995). “Conserved catalytic machinery and the prediction of a common fold for several families of glycosyl hydrolases”. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 92 (15): 7090-7094. PMID 7624375 . ^ Henrissat B, Davies G (1995). “Structures and mechanisms of glycosyl hydrolases”. Structure 3 (9): 853-859. PMID 8535779 . ^ Bairoch A (1999). Classification of glycosyl hydrolase families and index of glycosyl hydrolase entries in SWISS-PROT . pp. -. ^ Henrissat B, Coutinho PM (1999). Carbohydrate-Active Enzymes server . pp. -. ^ Naumoff, D.G. Proceedings of the Fifth International Conference on Bioinformatics of Genome Regulation and Structure. 2006, 1 , 294-298. ^ Vocadlo, D. J.; Davies, G. J.; Laine, R.; Withers, S. G. Nature 2001, 412 , 835.
