「ホスホリパーゼC」の版間の差分

フォスフォリパーゼ C（phospholipase C、PLC）は、生体膜の主要成分であるリン脂質を加水分解する酵素群（phospholipase）の中の、グリセロールとリン酸の間のエステル結合を加水分解する酵素の総称である。PLCは受容体刺激により活性化され、主な基質であるフォスファチジルイノシトール4,5-二リン酸（phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate, PIP2）を、イノシトール1,4,5-三リン酸（inositol 1,4,5-triphosphate, IP3）とジアシルグリセロール（diacylglycerol, DAG）に分解する（図 1）。この反応により生じる（1）PIP₂低下、（2）IP₃生成、（3）DAG生成、はそれぞれシグナルとして働き細胞内で多様な反応を引き起こす。例えば、（1）PIP₂低下はイオンチャネルの働きを変化させ、（2）IP₃はIP₃受容体を介する小胞体からのCa2+放出により細胞内Ca2+濃度を局所的に上昇させ、（3） DAGはプロテインキナーゼC（protein kinase C, PKC）やTRPCチャネルを活性化する。また、DAGがジアシルグリセロールリパーゼ（diacylglycerol lipase, DGL）により分解されると、内因性カンナビノイドである2-アラキドノイルグリセロール（2-arachidonoylglycerol, 2-AG）が生成され、それはさらにカンナビノイド受容体（CB1, CB2）を介して様々な反応を引き起こす（図 1）。

PLCは構造的にβ、γ、δ、ε、ζ、ηの６つのタイプに分類され、ほ乳動物ではβ1-4、γ1-2、δ1,3-4、ε、ζ、η1-2の合わせて１３種類のサブタイプが同定されている。また、いくつかのサブタイプについてはsplicing variantが報告されている。splicing variantの一部を除くと、すべてのPLCは酵素活性を司るXドメインとYドメインの他に、さまざまなシグナル関連物質と相互作用するPHドメイン（ζ型を除く）、Ca2+結合能を有するEFハンドモチーフやC2ドメインなどを共通に有する。これらの基本的なドメイン構造に加え、PLCγではSH2およびSH3, PLCεではCDC25およびRAなど、各タイプに特徴的なドメイン構造がみられる。

Ⅲ．体内および脳内での分布<ref><pubmed>18593525</pubmed></ref>

主な活性化因子は細胞内Ca2+濃度上昇（1-10μM）であると考えられている。Ca2+イオンはPLCδのPHドメインとPIP2との結合を促進させるなどの作用によりPLCδを膜に移動させ酵素活性を高める。細胞内Ca2+濃度上昇はPLCの下流シグナルでもあることから、膜の受容体を介して他のタイプのPLCが活性化されCa2+濃度上昇が起こると、さらにPLCδが活性化されシグナルが増幅される、という可能性が示唆されている。また、PLCδ1については、トランスグルタミナーゼ活性を有するG蛋白質の1種Ghによる活性調節が報告されている。

（5）PLCη<ref><pubmed>16310357</pubmed></ref>

2005年に発見された最も新しいタイプのPLCであり、その活性化経路については不明の点が多い。PLCη1、PLCη2ともにCa2+に対する感受性が高く、また、PLCβ2やPLCβ3と同様に3量体G蛋白質のβγサブユニットにより活性化されることからG蛋白質共役型受容体を介する経路が示唆されている。しかし、Gβγの作用が直接的なのか間接的なのかは明らかではない。

PLCの活性化は、基質であるPIP2の減少と産物であるIP₃とDAGの生成をもたらす。これら3つの因子はそれぞれシグナルとして働き、細胞内で多様な反応を引き起こす（図1）。代表的なものを以下に示す。

多くの蛋白質は特定のイノシトールリン脂質（PIP₂を含む）を認識するドメインを有しており、よってPIP₂の濃度変化はそれらの蛋白質の機能に影響をおよぼしうる。PIP₂により活性が高められることが報告されているチャネルには、内向き整流K+チャネル（Kir1, Kir2, Kir3, Kir6）、N型電位依存性Ca2+チャネル、M電流を担うK+チャネル（Mチャネル、KCNQ/Kv7）、TRP（transient receptor potential）ファミリー（TRPV1, TRPM5, TRPM7, TRPM8）、リアノジン受容体、などがある。M1ムスカリン性アセチルコリン受容体刺激によるMチャネルの抑制は、PIP₂減少によると考えられている。

PLCにより生成されるIP₃は、IP₃受容体に結合し小胞体からCa2+を放出させ、細胞内Ca2+濃度上昇をもたらす。Gq共役型受容体刺激により起こる初期のCa2+濃度上昇の少なくとも一部は、PLCβを介してこの経路が働くことによる。

PLCにより生成されるDAGは、プロテインキナーゼC（protein kinase C, PKC）を活性化し、様々な蛋白質の機能に影響をおよぼす。DAGはまた、非選択性陽イオンチャネルを構成するTRPファミリーの中のTRPC3、TRPC6、TRPC7を活性化する。これらのチャネルはCa2+透過性が高く、Ca2+を細胞内に流入させ細胞内Ca2+濃度上昇を引き起こす。

　脱分極のメカニズムとしては、非選択性陽イオンチャネルの活性化とK+チャネルの抑制とがある。非選択性陽イオンチャネルの分子実態は不明であるが、TRPファミリーの一員である可能性が高く、TPRC4およびTRPC5の関与が示唆されている。これらのチャネルの活性化経路は不明であるが、PLCの下流の何らかのシグナルが関与していると考えられる。ムスカリン受容体刺激により抑制されるK+チャネルには、Mチャネルと内向き整流K+チャネルが含まれる。メカニズムとしては、少なくともMチャネルの場合は、PIP₂減少の関与の可能性が高い。

　過分極のメカニズムとしては、IP₃を介する細胞内Ca2+濃度上昇により、アパミン感受性のCa2+依存性K+チャネル（SKチャネル）が活性化されることが考えられる。

（3）細胞内Ca2+濃度上昇

ムスカリン受容体刺激は細胞内Ca2+濃度上昇をもたらす。メカニズムとしては、IP₃を介して小胞体からCa2+が放出されること、PLCの下流の何らかのシグナルにより活性化された非選択性陽イオンチャネルを介してCa2+が流入すること、脱分極により活性化された電位依存性Ca2+チャネルを介してCa2+が流入すること、などが関与しうる。

　樹状突起のムスカリン受容体を局所的に短時間刺激すると、Ca2+濃度上昇の波が細胞体に向かって伝播するのがみられる。このCa2+ waveにおいてはIP₃受容体を介するCa2+放出が重要な役割を担っている。

　LTDの誘導にはCa2+濃度上昇と蛋白合成が必要であり、LTPの誘導にはIP₃受容体を介するCa2+放出とPKCが関与する。LTPの促進については、前述のNMDA受容体に対する促進作用やSKチャネルの抑制の関与が報告されている。後者については、M1受容体の活性化によりPKCを介してSKチャネルが抑制され、それによりLTP誘導時の興奮性シナプス後電位（excitatory postsynaptic potential, EPSP）の持続時間が延び、それによりNMDA受容体のチャネル機能が促進される、と説明されている。