中間径フィラメント

英：Intermediate filament

概要

　細胞骨格(cytoskeleton)と呼ばれる細胞質内の蛋白性の線維系のひとつ。ミオシンフィラメントとアクチンフィラメントの中間の径10nmであることから中間径フィラメント(Intermediate filament)と呼ばれる。細胞間でよく保存されている微小管やアクチン線維と異なり、相同性はあるが細胞の種類によって異なる蛋白が発現するので、細胞分化のマーカーとしても用いられる。

中間径フィラメントの種類

　六つのクラスに分けられている。クラスI,IIは,酸性および塩基性のサイトケラチン(cytokeratin)で上皮細胞に発現し、爪や毛の大部分を成す。クラスIIIはビメンチン(vimentin)、デスミン(desmin)、GFAP(glial fibrillary acidic protein)で、ビメンチンは線維芽細胞など間葉系細胞に発現している。筋細胞にはデスミン、星状細胞ではGFAP、ペリフェリン(peripherin)が発現する。クラスIVは、ニューロフィラメント(neurofilament)で、H,M,Lの３種のポリペプチドで構成され、神経細胞に発現する。クラスVは、核膜を裏打ちするラミン(lamin)である。クラスVIは、ネスチン(nestin)で、神経性幹細胞のマーカーとしてよく用いられる。

基本構造・重合

　幾つかの点で、他の２種の細胞骨格線維とは大きく異なっている。中間径フィラメントには極性がない。また、重合にATPや、GTPを要さず、細胞質内で脱重合している成分は少ない。一旦重合すると生理的な緩衝液で脱重合することはなく安定である。アクチンやチュブリンファミリーに比べ、構造が多様である。 しかし、Ｎ末Ｃ末の球状領域をつなぐ桿状領域（rod domain, 340aa）はファミリー内で良く保存されている。この部分でコイルドコイルをつくった二量体がアンチパラレル(anti-parallel)に結合して四量体のプロトフィラメント(protofilament)となる。このプロトフィラメントが２つで、プロトフィブリル(protofibril)を形成、それが４つ集まり、10nmの太さになると考えられている。

機能

　上皮細胞などではデスモゾームやヘミデスモゾームに中間径フィラメントが密着し、その構造を補強すると考えられている。皮膚でのケラチンは、毛、爪の主要成分である。しかし、ビメンチンやデスミンなどをノックアウトしても顕著な表現型はでず、細胞を構造的に補強する機能以外はあまり分かっていない。

神経細胞とニューロフィラメント

　神経細胞に発現するニューロフィラメントは安定で、渡銀染色で染まることがよく知られている。他の中間径フィラメントと異なり、L, M, Hの３つのポリペプチドからなる。神経突起内は突起に平行に線維が形成され線維間は架橋構造(cross-bridge)で梯子状に繋がれている。H, M鎖の部分がこの架橋構造を形成している。ニューロフィラメントは遅い軸索輸送(slow axonal transport)で運ばれる。

参考文献

1.Manfred Schliwa
The cytoskeleton an introductory survey 　1986
Springer-Verlag /Wien

2.Bruce Alberts et al.
Molecular Biology of the Cell 　5th ed 2008
Garland Publishing,Inc /NewYork

3.Jonathon Howard
Mechanics of Motor Proteins and the cytoskeleton 　2001
Sinauer Associates,Inc /Sunderland Massachusetts

（執筆者：中田隆夫　担当編集委員：河西春郎）