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<font size="+1">鍋倉 淳一</font><br> | <font size="+1">鍋倉 淳一</font><br> | ||
''大学共同利用機関法人 自然科学研究機構 生理学研究所''<br> | ''大学共同利用機関法人 自然科学研究機構 生理学研究所''<br> | ||
DOI:<selfdoi /> | DOI:<selfdoi /> 原稿受付日:2015年2月26日 原稿完成日:2015年3月20日<br> | ||
担当編集委員:[http://researchmap.jp/michisukeyuzaki 柚崎 通介](慶應義塾大学 医学部生理学)<br> | 担当編集委員:[http://researchmap.jp/michisukeyuzaki 柚崎 通介](慶應義塾大学 医学部生理学)<br> | ||
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英語名:gephyrin 英略称:GPHN | 英語名:gephyrin 英略称:GPHN | ||
{{box|text= | {{box|text= ゲフィリンは、抑制性シナプス後膜における足場タンパク質であり、グリシン受容体および一部のGABA<sub>A</sub>受容体のシナプス局在に関わっている。ゲフィリンの機能や局在は翻訳後修飾、関連タンパク質との結合、神経活動、受容体の活性など様々な要因によって制御される<ref name=ref1><pubmed>10811719</pubmed></ref>。}} | ||
ゲフィリンは、抑制性シナプス後膜における足場タンパク質であり、グリシン受容体および一部のGABA<sub>A</sub> | |||
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{{GNF_Protein_box | {{GNF_Protein_box | ||
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注: [[グリシン]]受容体のサブユニット構成比(3つのαサブユニットと2つのβサブユニット、もしくは2つのαサブユニットと3つのβサブユニット)については、まだ明確になっていない<ref name=ref8><pubmed>24552784</pubmed></ref>。]] | 注: [[グリシン]]受容体のサブユニット構成比(3つのαサブユニットと2つのβサブユニット、もしくは2つのαサブユニットと3つのβサブユニット)については、まだ明確になっていない<ref name=ref8><pubmed>24552784</pubmed></ref>。]] | ||
===ドメイン構造並びにタンパク質相互作用=== | ===ドメイン構造並びにタンパク質相互作用=== | ||
93 kDaの表在性[[膜タンパク質]]として同定されたゲフィリンは<ref name=ref2><pubmed>3032237</pubmed></ref> <ref name=ref3><pubmed>1657993</pubmed></ref>、自己オリゴマー化によって凝集体を形成する<ref name=ref1 />。G、C、Eの3ドメインから成り(図1)、GドメインN末端(20 kDa)とEドメインC末端(43 kDa)がCドメイン(リンカー領域: 18-21 kDa)に結合している<ref name=ref4><pubmed>18403029</pubmed></ref>。Gドメインは安定した三量体を形成する一方、Eドメインは二量体を形成し、[[グリシン受容体]]βサブユニットの細胞内ループ(M3-M4)に高親和性を示す。グリシン受容体βサブユニットにおける[[セリン]]残基403が[[プロテインキナーゼC]] ([[PKC]])によって[[リン酸化]]されると、ゲフィリンとの結合が減少する<ref name=ref5><pubmed>21829170</pubmed></ref>。また、[[結晶構造解析]]の結果から、ゲフィリンの二量体形成面における[[フェニルアラニン]]残基330、[[チロシン]]残基673、[[プロリン]] | 93 kDaの表在性[[膜タンパク質]]として同定されたゲフィリンは<ref name=ref2><pubmed>3032237</pubmed></ref> <ref name=ref3><pubmed>1657993</pubmed></ref>、自己オリゴマー化によって凝集体を形成する<ref name=ref1 />。G、C、Eの3ドメインから成り(図1)、GドメインN末端(20 kDa)とEドメインC末端(43 kDa)がCドメイン(リンカー領域: 18-21 kDa)に結合している<ref name=ref4><pubmed>18403029</pubmed></ref>。Gドメインは安定した三量体を形成する一方、Eドメインは二量体を形成し、[[グリシン受容体]]βサブユニットの細胞内ループ(M3-M4)に高親和性を示す。グリシン受容体βサブユニットにおける[[セリン]]残基403が[[プロテインキナーゼC]] ([[PKC]])によって[[リン酸化]]されると、ゲフィリンとの結合が減少する<ref name=ref5><pubmed>21829170</pubmed></ref>。また、[[結晶構造解析]]の結果から、ゲフィリンの二量体形成面における[[フェニルアラニン]]残基330、[[チロシン]]残基673、[[プロリン]]残基713がグリシン受容体βサブユニットとの高い親和性に重要であると考えられる<ref name=ref4 />。「リンカー領域」とも呼ばれるCドメインにはゲフィリン結合タンパクの作用部位があり、[[peptidyl-prolyl isomerase NIMA interacting protein 1]] ([[Pin1]])は188-201配列に、[[ダイニン軽鎖]]1 ([[dynein light chain]] 1, [[Dlc1]])およびダイニン軽鎖2 ([[dynein]] light chain 2, [[Dlc2]])は203-212配列に、[[アクチン]]重合に関与する[[Cdc42]]に選択的な[[コリビスチン]]([[collybistin]])は319-329配列に作用する。また、タンパク分解をされやすいのもCドメインである。 | ||
組み換えゲフィリンの過剰発現実験の結果から、様々な[[細胞株]]において凝集体を形成することが確認されており、現在はGドメインの三量体化とEドメインの二量体化による六方格子(hexagonal lattice)モデルが仮定されている<ref name=ref6><pubmed>15201864</pubmed></ref> <ref name=ref7 />(図2)。 | 組み換えゲフィリンの過剰発現実験の結果から、様々な[[細胞株]]において凝集体を形成することが確認されており、現在はGドメインの三量体化とEドメインの二量体化による六方格子(hexagonal lattice)モデルが仮定されている<ref name=ref6><pubmed>15201864</pubmed></ref> <ref name=ref7 />(図2)。 | ||
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[[image:ゲフィリン3.png|thumb|350px|'''図3.ゲフィリン関連分子'''<br>(GABAAR:GABA<sub>A</sub>受容体、GlyR:グリシン受容体、HSC70:HSP70熱ショックタンパク質、KIF5:キネシンスーパーファミリータンパク質5、Dlc1/2:ダイニン軽鎖1/2、GABARAP:GABA<sub>A</sub> receptor-associated protein)]] | [[image:ゲフィリン3.png|thumb|350px|'''図3.ゲフィリン関連分子'''<br>(GABAAR:GABA<sub>A</sub>受容体、GlyR:グリシン受容体、HSC70:HSP70熱ショックタンパク質、KIF5:キネシンスーパーファミリータンパク質5、Dlc1/2:ダイニン軽鎖1/2、GABARAP:GABA<sub>A</sub> receptor-associated protein)]] | ||
ゲフィリンはリン酸化、[[パルミトイル化]]、[[アセチル化]] | ゲフィリンはリン酸化、[[パルミトイル化]]、[[アセチル化]]によってその機能と局在が変化する。例えば、シナプスにおけるゲフィリン局在は細胞[[接着分子]]である[[β1インテグリン]]の活性化によって増加する一方、[[β3インテグリン]]の活性化によって減少する<ref name=ref11><pubmed>20935643</pubmed></ref>。また、ゲフィリンのセリン残基268が[[分裂促進因子活性化タンパク質キナーゼ]]である[[ERK1]]/[[ERK2|2]]によって<ref name=ref12><pubmed>23408424</pubmed></ref>、セリン残基270が[[グリコーゲン合成酵素キナーゼ]]である[[GSK3β]]によって<ref name=ref13><pubmed>21173228</pubmed></ref>リン酸化されると、ゲフィリンのシナプス局在が減少する。これはCa<sup>2+</sup>/ERK依存性[[セリンプロテアーゼ]]である[[カルパイン1]]によるゲフィリンの分解によると考えられる<ref name=ref8 />。この他、[[Cdk5]]によるセリン残基270のリン酸化<ref name=ref14><pubmed>22778260</pubmed></ref>や[[熱ショックタンパク]]質であるHsc70<ref name=ref15><pubmed>21209184</pubmed></ref>、アクチン結合タンパク質の[[プロフィリン1]]/[[プロフィリン2|2]]、[[mammalian Ena/VASP]] (enabled/vasodilator stimulated phosphoprotein)、[[Raft 1]]、[[チューブリン]]などの因子が報告されている<ref name=ref4 /> <ref name=ref8 />(図3)。 | ||
==発現== | ==発現== | ||
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==機能== | ==機能== | ||
===グリシン受容体/GABA<sub>A</sub>受容体の固定化=== | ===グリシン受容体/GABA<sub>A</sub>受容体の固定化=== | ||
[[image:ゲフィリン2.png|thumb|350px|''' | [[image:ゲフィリン2.png|thumb|350px|'''図4.シナプス後膜におけるゲフィリンの局在'''<br>DAB染色による電子顕微鏡画像。嗅球顆粒細胞のプレシナプス(大矢印)と僧帽細胞のゲフィリン(小矢印)。<br>[http://www.researchgate.net/profile/Marco_Sassoe-Pognetto/publications Marco Sassoè-Pognetto]博士のご厚意による提供<ref name=ref38><pubmed>9603375</pubmed></ref>]] | ||
グリシン受容体が集積するマイクロドメインは、グリシン作動性[[シナプス前終末]]と対応した[[シナプス後膜]]に認められる<ref name=ref25><pubmed>10460250</pubmed></ref>(図4)。その際、グリシン受容体βサブユニットの細胞質ループに存在する18のアミノ酸モチーフにゲフィリンが結合することで、シナプス後膜におけるグリシン受容体の係留に関与している<ref name=ref26><pubmed>7546736</pubmed></ref>。そのため、[[免疫組織化学法]]においては、しばしば(グリシン受容体βサブユニットとヘテロマーを形成する)グリシン受容体α1サブユニット特異的抗体を用い、ゲフィリン抗体と二重染色することで[[シナプス]]後膜に局在するグリシン受容体が標識される。 | グリシン受容体が集積するマイクロドメインは、グリシン作動性[[シナプス前終末]]と対応した[[シナプス後膜]]に認められる<ref name=ref25><pubmed>10460250</pubmed></ref>(図4)。その際、グリシン受容体βサブユニットの細胞質ループに存在する18のアミノ酸モチーフにゲフィリンが結合することで、シナプス後膜におけるグリシン受容体の係留に関与している<ref name=ref26><pubmed>7546736</pubmed></ref>。そのため、[[免疫組織化学法]]においては、しばしば(グリシン受容体βサブユニットとヘテロマーを形成する)グリシン受容体α1サブユニット特異的抗体を用い、ゲフィリン抗体と二重染色することで[[シナプス]]後膜に局在するグリシン受容体が標識される。 | ||
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=== 輸送カーゴ補助タンパク質として === | === 輸送カーゴ補助タンパク質として === | ||
加えて、ゲフィリンが輸送カーゴ補助タンパク質として、グリシン受容体の[[細胞内輸送]]に関与することも示唆されている<ref name=ref22 />。[[粗面小胞体]]-[[ゴルジ体]]を経て[[分泌]]小胞に包まれたグリシン受容体は、ゲフィリンを介して[[順行性輸送]]タンパク質である[[KIF5]] | 加えて、ゲフィリンが輸送カーゴ補助タンパク質として、グリシン受容体の[[細胞内輸送]]に関与することも示唆されている<ref name=ref22 />。[[粗面小胞体]]-[[ゴルジ体]]を経て[[分泌]]小胞に包まれたグリシン受容体は、ゲフィリンを介して[[順行性輸送]]タンパク質である[[KIF5]]に結合し、[[微小管]]に沿って輸送されることが報告されている<ref name=ref22 />。また、[[逆行性輸送]]タンパク質である[[ダイニン]]を構成する[[ダイニン軽鎖]](Dlc1/2)とゲフィリンが結合することも報告されている<ref name=ref37><pubmed>12097491</pubmed></ref>。 | ||
=== 神経系以外における生理機能 === | === 神経系以外における生理機能 === | ||
ゲフィリンは代謝系において[[wj:触媒|触媒]]作用を持ち、[[脊椎動物]]では[[wj:モリブデン補因子|モリブデン補因子]](molybdenum cofactor, MoCo)の生合成に必須である<ref name=ref39><pubmed>11095995</pubmed></ref>。モリブデン補因子は、[[wj:亜硫酸オキシダーゼ|亜硫酸オキシダーゼ]]や[[wj:尿酸|尿酸]]生成に不可欠な[[wj:キサンチンオキシダーゼ|キサンチンオキシダーゼ]]を含め、4つの酵素活性に必要である<ref name=ref40><pubmed>21031595</pubmed></ref>。そのため、ゲフィリン遺伝子欠損マウスは、ヒトにおける[[wj:モリブデン補酵素欠損症|モリブデン補酵素欠損症]]と似た症状を示すことが報告されている<ref name=ref29><pubmed>9812897</pubmed></ref>。また、[[wj:細菌|細菌]]や[[wj:菌類|菌類]]、[[wj:植物|植物]]においても、ゲフィリンのGおよびEドメインに相同するタンパク質が存在し、モリブデン補因子の合成を触媒する<ref name=ref40><pubmed>21031595</pubmed></ref>。こうしたことから、足場タンパク質としてのゲフィリンの役割は、代謝に関わる触媒が進化の過程において獲得した性質であると考えられる。 | |||
==関連項目== | ==関連項目== |
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