「シンタキシン」の版間の差分

　シンタキシンファミリーは、SNARE (soluble ''N''-etylmaleimide sensitive fusion protein attachment protein receptorの略) と総称される[[膜融合]]関連タンパク質スーパーファミリーの一員でもある。SNAREは、輸送小胞に局在するv-SNARE (vはvesicularのv) と標的膜に存在するt-SNARE (tはtarget-membraneのt) の2種類に大別される<ref><pubmed>8455717</pubmed></ref>。シンタキシン1はその局在（後述）からt-SNAREに属するとともに、SNAREモチーフの中央にグルタミン残基を持つことから、そのアミノ酸一文字表記にならいQ-SNAREとも分類される<ref><pubmed>9861047</pubmed></ref>。

　シンタキシン1は、4つのドメインがリンカーでつながれた構造をしている（図1）。アミノ末端のNペプチドモチーフ（1-19）は、Munc-18との結合に関わる（後述）<ref><pubmed>21139055</pubmed></ref>。二番目のHabcと呼ばれるドメイン（~27-146）では、3本のαへリックスが逆平行に結合し束になっている<ref><pubmed>9753330</pubmed></ref><ref><pubmed>10913252</pubmed></ref>。Habcに続くリンカーは非常にフレキシブルで<ref><pubmed>12680753</pubmed></ref>、Habcは次のH3ドメインに折り重なることよりSNARE複合体の膜融合能を制御する負の調節ドメインとして働く<ref><pubmed>10535962</pubmed></ref>。

　シンタキシン1のカルボキシ末端側３分の1は、膜融合能を発揮するのに必要最小限の領域である。SNAREモチーフを含むH3ドメイン（~185-254）は、SNAP-25ならびにシナプトブレビンと結合し、膜融合能をもつSNARE複合体を形成する<ref><pubmed>9100028</pubmed></ref>。続く膜貫通ドメイン（266-288）は、[[細胞膜]]に埋め込まれているが貫通はしない<ref><pubmed>12761168</pubmed></ref>。これら両ドメインを含む組換えフラグメントを全長のSNAP-25ととともに再構成した人工脂質小胞は、シナプトブレビンを再構成した人工脂質小胞と自発的に融合する<ref><pubmed>9529252</pubmed></ref>。

　モノメリックなシンタキシン1は、活性化状態と不活性状態を移行する<ref><pubmed>14668446</pubmed></ref>。活性化状態では、HabcとH3が解離したいわゆる開いた構造をとり、SNAP-25およびシナプトブレビンと結合できる。これに対し、HabcがH3に折り重なった閉じた構造になると不活性型となり、SNARE複合体を形成できない<ref><pubmed>18458823</pubmed></ref><ref><pubmed>10449403 </pubmed></ref>。

　シンタキシン1は神経系に特異的に発現する。組織染色において[[大脳皮質]]、[[海馬]]、[[小脳]]、脊髄、網膜のシナプスが豊富な領域に観察される<ref><pubmed>8361334</pubmed></ref>。有郭乳頭味蕾<ref><pubmed>17447252</pubmed></ref>、[[蝸牛]]内のコルチ器<ref><pubmed>10103074</pubmed></ref>、松果体細胞<ref><pubmed>8593674</pubmed></ref> にも存在する。神経系だけでなく、発生学的にニューロンと同じ外胚葉由来の副腎髄質にも発現している<ref><pubmed>7818508</pubmed></ref>。中枢神経系および末梢神経系の両方において、1Aと1Bの分布は異なる<ref><pubmed>10197765</pubmed></ref> <ref><pubmed>8996803</pubmed></ref>。

　ニューロンにおいてシンタキシン1は、主に[[シナプス前膜]]を含む細胞膜内面に局在する一方、シナプス小胞膜にも認められる<ref><pubmed>8301329</pubmed></ref><ref><pubmed>7698978</pubmed></ref><ref><pubmed>23821748 </pubmed></ref>。小脳皮質においては、ほとんどの[[グルタミン酸]]作動性終末と、一部の[[GABA作動性]]シナプスに局在する<ref><pubmed>22094010 </pubmed></ref>。その他にも、視索上核のオキシトシンニューロンでは[[軸索終末]]だけでなく細胞体や樹状突起に発現が見られるとともに<ref><pubmed>21988098</pubmed></ref>、ヒヨコの[[毛様体神経節]]のHeld杯状シナプス前部<ref><pubmed>15102922</pubmed></ref>、[[カエル]]の運動[[神経終末]]<ref><pubmed>8963446</pubmed></ref>にも存在する。アストロサイトにも発現している<ref><pubmed>9098527</pubmed></ref><ref><pubmed>21656854</pubmed></ref>。

　シンタキシン1は、PKCおよび[[CaMKII]]<ref><pubmed>8876242</pubmed></ref><ref><pubmed>9930733</pubmed></ref> 、カゼインキナーゼ1および2<ref><pubmed> 11846792</pubmed></ref><ref><pubmed> 1321498 </pubmed></ref><ref><pubmed> 9930733 </pubmed></ref><ref><pubmed> 10844023 </pubmed></ref><ref><pubmed> 15822905 </pubmed></ref>によりリン酸化される。[[PKA]]については議論が分かれている<ref><pubmed> 8876242 </pubmed></ref><ref><pubmed>9930733  </pubmed></ref>。リン酸化以外に、ニトロ化<ref><pubmed> 10913827 </pubmed></ref>、Sニトロシル化<ref><pubmed> Palmer, Biochem J 413:479, 2008</pubmed></ref>、[[パルミトイル化]]<ref><pubmed> 19508429 </pubmed></ref>を受け、ユビキチン-[[プロテアソーム]]経路により分解される<ref><pubmed>12121982</pubmed></ref>。

　シンタキシン1は、同じくt-SNAREであるSNAP-25と自身のH3ドメインを介し結合する<ref><pubmed>9100028</pubmed></ref>。会合比により2種類の複合体が存在する。1：1で結合したt-SNAREヘテロニ量体は、v-SNAREであるシナプトブレビン（別名VAMP）と結合しSNARE複合体を形成する。一方、シンタキシン二分子にSNAP-25が一分子結合した2：1複合体（通称）は、シナプトブレビンと結合できない<ref><pubmed>9346956</pubmed></ref>。したがって、[[シナプス前終末]]の放出部位では、別の分子により1：1複合体の状態が維持されていると予想される。

　シンタキシン1、SNAP-25、およびシナプトブレビンが1：1：1の比で結合したSNARE複合体は、コイルドコイル構造をもつ<ref><pubmed>9759724</pubmed></ref>。よく目にするシナプス小胞膜と[[シナプス前]]膜との間で形成されているSNARE複合体の模式図は、シンタキシンのH3ドメインとSNAP-25およびシナプトブレビンの細胞質フラグメントからなる複合体の立体構造解析結果に膜貫通領域などを描き足したものである（図2）。組織を可溶化した後などに溶液中に存在するSNARE複合体は強固に結合しており、強力な界面活性剤に対しても耐性を持ち、SDS存在下でも煮沸しない限り解離しない<ref><pubmed>7957071</pubmed></ref>。

　シンタキシン1は、H3ドメインを介して神経伝達物質放出のカルシウムイオンセンサーの最有力候補シナプトタグミン1と結合する<ref><pubmed>18275379</pubmed></ref><ref><pubmed>22068972</pubmed></ref>。カルシウムイオン非存在下では、シナプトタグミンのC₂Bドメインと結合する<ref><pubmed>12496268</pubmed></ref><ref><pubmed>22008253 </pubmed></ref>。大腸菌で発現させた組換えタンパク質同士の結合は、結合実験に用いるフラグメントの大きさや付加するタグによって、特にカルシウムイオンの要求性に、大きな影響を受ける<ref><pubmed>8604041</pubmed></ref>。ある条件下ではシンタキシン1とシナプトタグミン1の結合はカルシウム依存性であり<ref><pubmed>7791877</pubmed></ref>、シナプトタグミンのC₂Aドメインへのカルシウムイオンの結合が必須である<ref><pubmed>9010211</pubmed></ref>。しかし、C₂Aのカルシウム結合能を欠失させた変異シナプトタグミンを発現させたニューロンで神経伝達物質の放出に異常が認められないことから<ref><pubmed>12110845</pubmed></ref>、シンタキシンとシナプトグミンのカルシウム依存性結合の伝達物質放出における意義は不明である。

　シンタキシンは、コンプレキシン（別名シナフィン）とH3を介して結合する<ref><pubmed>7553862</pubmed></ref><ref><pubmed>9302098</pubmed></ref>。コンプレキシンは、SNARE複合体による膜融合を一時停止させる役割を持つとされるシナプス前終末タンパク質である<ref><pubmed>19164740</pubmed></ref>。コンプレキシンの中央部分とSNARE複合体の結合状態の立体構造が明らかにされている<ref><pubmed>11832227</pubmed></ref>。

　小胞のドッキングあるいはプライミングに関与するMunc-18（別名n-Sec1）のシンタキシンへの結合は<ref><pubmed>8247129</pubmed></ref><ref><pubmed>8108429 </pubmed></ref>、当初SNARE複合体の形成を阻害するとされていた<ref><pubmed>8108429</pubmed></ref>。これは、単純化された結合実験において、シンタキシン1のNペプチドにMunc18が結合している時はその閉構造が安定化し<ref><pubmed>23561535</pubmed></ref>、SNAP-25と結合できないためである<ref><pubmed>18337752</pubmed></ref> 。しかしその後、Munc-18と結合したシンタキシン1でもMunc-13存在下では開構造へと変形し<ref><pubmed>10366611</pubmed></ref>、SNARE複合体を形成できることが明らかにされた（後述）<ref><pubmed>17002520</pubmed></ref><ref><pubmed>17301226</pubmed></ref><ref><pubmed>17264080</pubmed></ref>。このように、Munc-18は、シンタキシン1の開閉構造に応じた二種類の結合様式でモノメリックなシンタキシン1とSNARE複合体中のシンタキシン1の両方に結合することができる。シンタキシン1とMunc-18の結合は、両者のリン酸化<ref><pubmed>8631738</pubmed></ref><ref><pubmed>9478941</pubmed></ref><ref><pubmed>12730201</pubmed></ref><ref><pubmed>19748891</pubmed></ref>や、アラキドン酸<ref><pubmed>17363971</pubmed></ref>およびスフィンゴシン<ref><pubmed>19390577</pubmed></ref>により制御される。シンタキシンとMunc-18の複合体の立体構造も明らかにされている<ref><pubmed>10746715</pubmed></ref> 。

　Munc-13は、シンタキシンを閉構造から開構造へ変換することで、Munc18と結合したシンタキシンをSNARE複合体が形成できるようにする<ref><pubmed>17645391</pubmed></ref><ref><pubmed>21499244</pubmed></ref>。このタンパク質間相互作用は、シナプス小胞のドッキングおよびプライミングに関与しているとされている<ref><pubmed>18250196 </pubmed></ref><ref><pubmed>11460165</pubmed></ref>。

。中でもN型 カルシウムチャネルとの結合は良く調べられていて<ref><pubmed>8119979</pubmed></ref><ref><pubmed>1334074</pubmed></ref>、チャネルの細胞質内ループ中のシンプリントsynprintと呼ばれる部位とシンタキシンのNペプチドがカルシウムイオン濃度依存性に結合する<ref><pubmed>7993624</pubmed></ref><ref><pubmed>12221094</pubmed></ref><ref><pubmed>8559250</pubmed></ref>。また、これとは別にシンタキシンの膜貫通領域とその直前の細胞質領域が調節に関与している<ref><pubmed>11087812</pubmed></ref>。。Gタンパク質によるカルシウムチャネルの機能調節は、シンタキシンとG_βとG_γからなるヘテロ二量体との直接結合により促進される<ref><pubmed>10692440</pubmed></ref>。