「PDZドメインタンパク質」の版間の差分

DOI [[XXXX]]/XXXX　原稿受付日：2013年10月31日　原稿完成日：2013年月日<br>

 

　PDZドメインは、まず[[PSD-95]]に含まれるということが発見され、[[グリシン]]、ロイシン、グリシン、フェニルアラニンという特徴的な4つのアミノ酸の繰り返し配列があることから、GLGFと名付けられた。次いで、Dlg1（Drosophila disc large tumor suppressor）にも存在していることが確認され、DHR（Dlg homologous region）とも呼ばれることになった。その直後、ZO-1（zonula occludens-1 protein）にも存在することがわかり、最終的に、上述のようにそれぞれの頭文字を時系列にそって、PDZドメインと呼ばれるようになった<ref name=ref1><pubmed>7482701</pubmed></ref>。

　一般的に、PDZドメインは、6つのβストランド構造（βA-F）と2つのαヘリックス構造（αA-B）からなる。リガンドタンパク質はアンチパラレルとなるβストランド構造を持ち、PDZドメインのβBとαBとの間の溝にはまり込むことで結合する。これをβ-strand additionと呼ぶ。PDZドメインのC末端とN末端は非常に近接しているため、PDZドメインが複数並んでいる場合、リガンドタンパク質も近接して位置することになる。この構造的特徴によりリガンドタンパク質間の相互作用が促進されると考えられている<ref name=ref2><pubmed>11741967</pubmed></ref> <ref name=ref3><pubmed>14739991</pubmed></ref> <ref name=ref4><pubmed>11591811</pubmed></ref>。

　リガンドタンパク質においてPDZドメインとの結合に重要な構造は、先述した溝と相互作用するC末端部分の4つのアミノ酸残基である<ref name=ref2 />。両者の安定な結合にはPDZドメインのβBストランド構造との水素結合が寄与している。

===PDZドメインタンパク質の分類===

　クラスIには、PSD95などが含まれ、C(-2)には、セリンまたはスレオニンが存在している。クラスIIには、PICK1などが含まれ、C(-2)には、疎水性アミノ酸残基が存在している。クラスIIIには、nNOSなどが含まれ、C(-2)には、[[グルタミン酸]]やアルギニン酸といった負の電荷をもつアミノ酸が存在する。

{| class="wikitable" style="float=right"

| Class

| C末端配列

| リガンドタンパク質

| PDZドメインタンパク質

| ClassI

|

| NMDAR2A/B

| Neuroligin

| Voltage-gated Na⁺ channel

| Syntrophin

| GKAP

| Shank

| mGluR5

| ClassII

|

| GluR2

| PICK-1, GRIP (PDZ5)

| EphB2

| Syndecan

| CASK

| Neurexin

| ClassIII

|

| Melatoninn receptor

[[image:PDZ fig2.jpg|thumb|350px|'''図2．PDZドメインを持つタンパク質の例'''<ref name=ref6><pubmed>15378037</pubmed></ref><br>許可を得て転載。]]

 

　PDZドメインタンパク質の特徴として、PDZドメインを複数もつ分子が多いということがあげられる<ref name=ref2 />。現在発見されているタンパク質の中では、13個のPDZドメインをもつMUPP1が最も多くPDZドメインを持つタンパク質として知られている<ref name=ref5><pubmed>9537516</pubmed></ref>。また、複数のPDZドメインは連続したグループとして存在しており、このような構造的特徴がPDZドメインに結合するリガンドタンパク質を協調的に働かせるのに資していると考えられている。

　PDZドメインタンパク質とリガンドタンパク質の相互作用はリン酸化によって調節される<ref name=ref6 />。典型的には、リガンドタンパク質のC末端のリン酸化によって、PDZドメインとの相互作用が阻害される。例えば、カリウム[[イオンチャネル]]やβ1[[アドレナリン受容体]]、stargazinなどのC末端がリン酸化されることによって、PSD-95のPDZドメインとの結合能が低下する。また、PDZドメインのリン酸化もリガンドタンパク質との相互作用に影響を及ぼす。例えば、calmodulin dependent protein kinase II（CaMKII）依存的にsynapse-associated protein97（SAP97)のPDZドメインがリン酸化されることによって、N-methyl –D-asparate（NMDA）受容体のサブユニットのNR2Aとの相互作用が低下する。

　PDZドメインはタンパク質間の相互作用に重要な役割を果たす。PDZドメインを含むタンパク質は受容体やシグナル分子といった情報伝達に関連するタンパク質の位置を調節し、シグナル伝達のための超分子複合体の[[足場タンパク質]]として機能する<ref name=ref2 />。例えば、[[ショウジョウバエ]]において、PDZドメインを複数もつInaDは、光情報伝達回路中のイオンチャネルとシグナル分子を一つにまとめている<ref name=ref7><pubmed>21703451</pubmed></ref>。