「パルミトイル化」の版間の差分

== ''S''-パルミトイル化：可逆的脂質修飾  ==

　タンパク質の脂質修飾は、脂質付加による疎水性上昇効果から細胞質タンパク質の細胞膜への輸送、膜タンパク質の機能性膜ドメインへの側方輸送、タンパク質－脂質相互作用などにおいて重要な役割を果たす。脂質修飾は主に4つに分類され、1）脂肪酸[[wikipedia:ja:アシル化|アシル化]]（fatty acylation）、2）[[wikipedia:ja:プレニル化|プレニル化]]（prenylation）、3）[[wikipedia:ja: グリコシルホスファチジルイノシトール|グリコシルホスファチジルイノシトール]]（GPI）化（glypiation）、および4) [[wikipedia:ja:コレステロール|コレステロール]]化（cholesteroylation）である。''S''-パルミトイル化は脂肪酸アシル化修飾の一つであり、''N''-[[ミリストイル化]]（''N''-myristoylation）とともに最も主要な脂質修飾である<ref><pubmed>17892486</pubmed></ref>。''S''-パルミトイル化は可逆的な[[翻訳後修飾]]であるのに対し、''N''-ミリストイル化は不可逆的な共翻訳時修飾であり、両者は協調的に機能することが多い（詳しくはミリストイル化の項を参照されたい）。  

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=== ''S''-パルミトイル化酵素の発見とその反応機構  ===

　2002年に[[wikipedia:ja:酵母|酵母]]を用いた[[wikipedia:Forward genetics|順行性遺伝学]]的手法によりErf2/Erf4複合体<ref name=Lobo><pubmed>12193598</pubmed></ref>、Akr-1<ref name=Amy><pubmed>12370247</pubmed></ref>が''S''-パルミトイルアシル転移酵素(PAT)として同定された。Erf2（effector of Ras function 2）は4回膜貫通タンパク質でErf4と複合体を形成してRas2のパルミトイル化を担う。Akr-1（ankyrin repeat containing-1）は酵母[[カゼインキナーゼ]]Yck2をパルミトイル化する。相同性解析の結果これらはともに複数回の膜貫通領域に加えて、細胞質内領域に約50アミノ酸からなるシステインリッチドメイン（cysteine rich domain; CRD）を有しており、このドメイン内にパルミトイル化に不可欠なDHHC（Asp-His-His-Cys）配列を有していた（図2A）。[[wikipedia:ja:ゲノム|ゲノム]]データベース上、酵母では7種類、[[wikipedia:ja:哺乳動物|哺乳動物]]では24種類のDHHCファミリータンパク質が存在する（図2B；表2）。これまで、パルミトイル化反応がパルミトイル-CoA存在下で非酵素的に進行することも知られていたが、少なくとも酵母ではDHHCファミリー''S''-パルミトイルアシル転移酵素が細胞内のパルミトイル化の大部分を担っていることが示された<ref name=Amy_Cell><pubmed>16751107</pubmed></ref>。また哺乳類のDHHCファミリー''S''-パルミトイルアシル転移酵素遺伝子を用いた活性スクリーニング法(下記参照)などにより、24種類のうちのほとんどが何かしらの基質に対して酵素活性を示すことが明らかになってきた（表2）。DHHCファミリー''S''-パルミトイルアシル転移酵素は、CRDの相同性からさらにサブファミリーに分類できる（図2B）。DHHC酵素の基質特異性は、サブファミリーごとに保存される傾向にあり、またひとつの基質は複数のDHHCファミリー''S''-パルミトイルアシル転移酵素により修飾されうる（表2）。  

=== 概説  ===

　細胞質タンパク質に対するS-パルミトイル化はタンパク質合成直後にER膜やゴルジ膜に存在する''S''-パルミトイルアシル転移酵素により行われる。その結果、タンパク質の疎水性が著しく上昇し、パルミトイル化タンパク質は細胞膜近傍へ輸送され、細胞膜に繋ぎとめられる（図3A）。続いて細胞膜に繋ぎとめられたパルミトイル化タンパク質はPPTにより脱パルミトイル化されると細胞膜から解放され、細胞質あるいはゴルジ体表面へと輸送される。最近、生細胞イメージングにより、H-Ras やGα_qなどのS-パルミトイル化タンパク質が、パルミトイルサイクルに応じて、細胞膜とゴルジ体の間をシャトリングする現象が明らかになった<ref><pubmed>15705808</pubmed></ref><ref name=Tsutsumi><pubmed>19001095</pubmed></ref>。 Gα_qの'''S''-パルミトイルアシル転移酵素であるDHHC3はゴルジ体膜上で機能しており、''S''-パルミトイルアシル転移酵素の局在部位と活性がシャトリングの場所と速度を規定すると考えられる<ref name=Tsutsumi><pubmed>19001095</pubmed></ref>。  

　[[wikipedia:ja:T細胞|T細胞]]シグナル伝達における主要な因子、T細胞受容体[[wikipedia:CD4|CD4]]および[[wikipedia:CD8|CD8]]、[[アダプタータンパク質]]LAT、Cbp/PAG(これはどんなタンパク質でしょうか）、SrcキナーゼファミリーLck、Fynが''S''-パルミトイル化される。これらはパルミトイル化により脂質ラフトに凝集し、T細胞の活性化に重要であると考えられている。また、T細胞の活性化に伴い、Lckのパルミトイル化レベルが大きく変動することが示されている。DHHC21がLckやFynのPATとして同定されている<ref><pubmed>19956733</pubmed></ref>(表2)が、T細胞機能におけるDHHC21の生理機能については、現時点では明らかになっていない。  

== パルミトイル化修飾の解析方法  ==

　S-パルミトイル化タンパク質の検出には[³H]-パルミチン酸による[[wikipedia:ja:放射性同位元素|放射性同位元素]]を用いた[[wikipedia:Isotopic labeling|代謝標識法]]がよく用いられ、''S''-パルミトイル化タンパク質の多くはこの手法により解析されてきた。しかし、放射性同位元素の検出感度には限界があり、微量タンパク質の検出には向いていない。現在は図４で示す方法もよく利用されるようになっている。  

　''S''-パルミトイル化タンパク質の精製方法として近年2つの方法が開発された。ABE（acyl-biotinyl exchange）法およびパルミチン酸誘導体代謝標識法である（図4）。前者はチオール特異的修飾試薬である[[wikipedia:N-Ethylmaleimide|''N''-エチルマレイミド]]（NEM）で遊離のチオールをマスクした後、チオエステル結合を特異的に切断する[[wikipedia:ja:ヒドロキシルアミン|ヒドロキシルアミン]]を用いてパルミチン酸を遊離させる。その後、チオール特異的[[wikipedia:ja:ビオチン|ビオチン]]化試薬で処理して新たに露出したチオールをビオチン化する方法である。ビオチン化タンパク質を[[wikipedia:ja:アビジン|アビジン]]結合担体に結合させることにより、''S''-パルミトイル化されていたタンパク質を特異的に精製できる（図4A）。  

　両者は[[質量分析]]と合わせて大規模''S''-パルミトイル化タンパク質探索法として用いられており、既知のパルミトイル化タンパク質に加えて、多くの新規基質が同定されている<ref name=Amy_Cell><pubmed>16751107</pubmed></ref><ref name=Rujun><pubmed>19092927</pubmed></ref><ref><pubmed>19137006</pubmed></ref><ref><pubmed>19801377</pubmed></ref>。  

=== DHHC酵素-基質ペアの同定法　  ===

==== ハンチントン病  ====

==== X連鎖精神発達遅滞  ====