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低分子量Gタンパク質 (ソースを閲覧)

2012年9月13日 (木) 10:04時点における版

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}}
}}  


英：small G protein　独：kleine G-Protein　仏：petites protéines G  
英：small G protein　独：kleine G-Protein　仏：petites protéines G  


同義語：低分子量GTPアーゼ (small GTPase)
同義語：低分子量GTPアーゼ (small GTPase)  


[[image:低分子量Gタンパク質1.png|thumb|300px|'''図．低分子量G蛋白質の活性調節と作用機構''']]
[[Image:低分子量Gタンパク質1.png|thumb|300px|<b>図．低分子量G蛋白質の活性調節と作用機構</b><br>GDIと複合体を形成しているGDP結合型（不活性型）の低分子量G蛋白質はGDF によりGDI が遊離すると、GFFによりGTP結合型（活性型）となり、標的蛋白質に作用する。一方、GTP結合型の低分子量G蛋白質はGAPによりGTPが加水分解されてGDP結合型（不活性型）となる。<br>GDI：GDP解離阻害因子<br>GDF：GDI置換因子<br>GEF：GDP/GTP交換因子<br>GAP：GTPase活性化蛋白質 ]]  


　低分子量Gタンパク質とは、分子量20-30kDaの[[wikipedia:ja:グアノシン三リン酸|グアノシン三リン酸]](GTP)結合タンパク質である。[[wikipedia:ja:グアノシン二リン酸|グアノシン二リン酸]](GDP)結合型からGTP結合型への転換により活性型となり、特異的な標的分子に結合して[[細胞内シグナル]]を伝達する分子スイッチとして機能する（図）<ref name="ref1"><pubmed>22270915</pubmed></ref>。活性調節は時間的、空間的に制御されており、バイオタイマーとしても機能する<ref name="ref2"><pubmed>11152757</pubmed></ref>。5つのファミリーに分類され、[[細胞増殖|増殖]]、[[分化]]、[[遺伝子発現]]、[[運動]]、[[小胞輸送]]などの細胞機能を制御する（表1）。神経系においては、低分子量G蛋白質は、神経細胞の軸索や樹状突起の伸長といった形態形成、神経細胞間の情報伝達など様々な機能を制御する（表2）。  
　低分子量Gタンパク質とは、分子量20-30kDaの[[wikipedia:ja:グアノシン三リン酸|グアノシン三リン酸]](GTP)結合タンパク質である。[[wikipedia:ja:グアノシン二リン酸|グアノシン二リン酸]](GDP)結合型からGTP結合型への転換により活性型となり、特異的な標的分子に結合して[[細胞内シグナル]]を伝達する分子スイッチとして機能する（図）<ref name="ref1"><pubmed>22270915</pubmed></ref>。活性調節は時間的、空間的に制御されており、バイオタイマーとしても機能する<ref name="ref2"><pubmed>11152757</pubmed></ref>。5つのファミリーに分類され、[[細胞増殖|増殖]]、[[分化]]、[[遺伝子発現]]、[[運動]]、[[小胞輸送]]などの細胞機能を制御する（表1）。神経系においては、低分子量G蛋白質は、神経細胞の軸索や樹状突起の伸長といった形態形成、神経細胞間の情報伝達など様々な機能を制御する（表2）。  


{| width="500" cellspacing="1" cellpadding="1" border="1" height="142"
 
{| width="641" cellspacing="1" cellpadding="1" border="1" height="154"
|-
|-
| ファミリー
| ファミリー  
| サブファミリー
| サブファミリー  
| 主な機能
| 主な機能
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|-
| Ras
| Ras  
| Ras, Rap, Ral
| Ras, Rap, Ral  
| 細胞の増殖や分化、遺伝子発現
| 細胞の増殖や分化、遺伝子発現
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|-
| Rho
| Rho  
| Rho, Rac, Cdc42
| Rho, Rac, Cdc42  
| 細胞の運動、細胞骨格
| 細胞の運動、細胞骨格
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| Rab
| Rab  
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|  
| 小胞輸送
| 小胞輸送
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| Ran
| Ran  
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|  
| 細胞質−核間の輸送、有糸分裂の紡錘体集合、微小管構築
| 細胞質−核間の輸送、有糸分裂の紡錘体集合、微小管構築
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|-
| Sar/Art
| Sar/Arf
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|  
| 小胞輸送
| 小胞輸送
|}
|}
'''表1．低分子量G蛋白質の分類と主な機能'''


'''表1．低分子量G蛋白質の分類と主な機能'''


{| width="200" cellspacing="1" cellpadding="1" border="1" height="142"
 
{| width="641" cellspacing="1" cellpadding="1" border="1" height="227"
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|-
| ファミリー
| ファミリー  
| 主な機能
| 主な機能  
| 参考文献
| 参考文献
|-
|-
| Ras
| Ras  
| 神経伝達物質の放出<br>シナプスの可塑性
| 神経伝達物質の放出<br>シナプスの可塑性  
| Ye and Carew TJ, 2010[8]
| Ye and Carew TJ, 2010<ref name=ref8><pubmed>21040840</pubmed></ref>
|-
|-
| Rho
| Rho  
| 神経軸索突起の伸長
| 神経軸索突起の伸長  
| Hall and Lalli, 2010[9]
| Hall and Lalli, 2010<ref name=ref9><pubmed>20182621</pubmed></ref>
|-
|-
| Rab
| Rab  
| 神経軸索突起の伸長<br>シナプス小胞のエクソサイトーシス、エンドサートーシス、<br>輸送
| 神経軸索突起の伸長<br>シナプス小胞のエクソサイトーシス、エンドサートーシス、<br>輸送  
| Ng and Tang, 2008[11]
| Ng and Tang, 2008<ref name=ref11><pubmed>18485483</pubmed></ref>
|-
|-
| Ran
| Ran  
| 神経軸索突起の伸長
| 神経軸索突起の伸長  
| Yudin and Fainzilber, 2009[10]
| Yudin and Fainzilber, 2009<ref name=ref10><pubmed>19225125</pubmed></ref>
|-
|-
| Sar/Art
| Sar/Arf
| 神経突起の伸長<br>シナプスの可塑性
| 神経突起の伸長<br>シナプスの可塑性  
| Jaworski, 2017[12]
| Jaworski, 2017<ref name=ref12><pubmed>17559968</pubmed></ref>
|}
|}
'''表2．神経系における低分子量G蛋白質の主な機能'''
 
'''表2．神経系における低分子量G蛋白質の主な機能'''  




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=== Ranファミリー  ===
=== Ranファミリー  ===


　Ran (Ras-related nuclear protein)は細胞質−[[wikipedia:ja:核|核]]間の輸送、[[wikipedia:ja:有糸分裂|有糸分裂]]の[[wikipedia:ja:紡錘体|紡錘体]]集合、微小管構築、[[wikipedia:ja:核膜|核膜]]形成を制御する。最近では、[[細胞増殖]]やがん化との関連も報告されている。
　Ran (Ras-related nuclear protein)は細胞質−[[wikipedia:ja:核|核]]間の輸送、[[wikipedia:ja:有糸分裂|有糸分裂]]の[[wikipedia:ja:紡錘体|紡錘体]]集合、微小管構築、[[wikipedia:ja:核膜|核膜]]形成を制御する。最近では、[[細胞増殖]]やがん化との関連も報告されている。  


=== Sar/Arfファミリー  ===
=== Sar/Arfファミリー  ===


　Sar (Secretion-associated and Ras-related)/Arf (ADP-ribosylation factor: ARF)は細胞内の小胞輸送、[[アクチン]]線維のリモデリングの制御のほか、[[wikipedia:ja:NADPHオキシダーゼ|NADPHオキシダーゼ]]、[[wikipedia:ja:ホスホリパーゼD|ホスホリパーゼD]]、[[ホスファチジルイノシトール#ホスファチジルイノシトールキナーゼ|ホスファチジルイノシトールキナーゼ]]などを活性化する。  
　Sar (Secretion-associated and Ras-related)/Arf (ADP-ribosylation factor: ARF)は細胞内の小胞輸送、[[アクチン]]線維のリモデリングの制御のほか、[[wikipedia:ja:NADPHオキシダーゼ|NADPHオキシダーゼ]]、[[wikipedia:ja:ホスホリパーゼD|ホスホリパーゼD]]、[[ホスファチジルイノシトール#.E3.83.9B.E3.82.B9.E3.83.95.E3.82.A1.E3.83.81.E3.82.B8.E3.83.AB.E3.82.A4.E3.83.8E.E3.82.B7.E3.83.88.E3.83.BC.E3.83.AB.E3.82.AD.E3.83.8A.E3.83.BC.E3.82.BC|ホスファチジルイノシトールキナーゼ]]などを活性化する。  


{|class="wikitable" style="text-align:center"
{| style="text-align:center" class="wikitable"
|+低分子量Gタンパク質ファミリー（Wikipediaより一部改変）
|+ 低分子量Gタンパク質ファミリー（Wikipediaより一部改変）  
|-
|-
! サブファミリー !! 機能 !! メンバー
! サブファミリー  
! 機能  
! メンバー
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|-
| [[Ras subfamily|Ras]]
| [[Ras subfamily|Ras]]  
| [[細胞増殖]]
| [[細胞増殖]]  
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|-
| [[Rho family|Rho]]
| [[Rho family|Rho]]  
| [[細胞骨格]]ダイナミクス/細胞形態
| [[細胞骨格]]ダイナミクス/細胞形態  
| align=left | [[RHOA]]; [[RHOB]]; [[RHOBTB1]]; [[RHOBTB2]]; [[RHOBTB3]]; [[RhoC|RHOC]]; [[RhoD|RHOD]]; [[RhoF|RHOF]]; [[RHOG]]; [[RhoH|RHOH]]; [[RHOJ]]; [[RHOQ]]; [[RHOU]]; [[RHOV]]; [[RND1]]; [[RND2]]; [[RND3]]; [[RAC1]]; [[RAC2]]; [[RAC3]]; [[CDC42]]
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| [[Rab]]
| [[Rab]]  
| [[小胞輸送]]
| [[小胞輸送]]  
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| [[Rap]]
| [[Rap]]  
| [[細胞接着]]
| [[細胞接着]]  
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| align="left" | [[RAP1A]]; [[RAP1B]]; [[RAP2A]]; [[RAP2B]]; [[RAP2C]]
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| [[Arf]]
| [[Arf]]  
| 小胞輸送
| 小胞輸送  
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| [[Ran]]
| [[Ran]]  
| [[核輸送]]
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| align=left | [[RAN]]
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| [[Rheb]]
| [[Rheb]]  
| [[mTOR]]経路
| [[MTOR]]経路  
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| [[RRAD|RGK]]
| [[RRAD|RGK]]  
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| align=left | [[RRAD]]; [[GEM]]; [[REM]]; [[REM2]]
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| ''Rit''
| ''Rit''  
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| align="left" |  
| align=left | [[RIT1]]; [[RIT2]]
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| ''Miro''
| ''Miro''  
| [[ミトコンドリア]]輸送
| [[ミトコンドリア]]輸送  
| align=left | [[RHOT1]]; [[RHOT2]]
| align="left" | [[RHOT1]]; [[RHOT2]]
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|}


未分類:
未分類:  


* [[ARHGAP5]]
*[[ARHGAP5]]  
* [[DNAJC27]]
*[[DNAJC27]]  
* [[GRLF1]]
*[[GRLF1]]  
* [[RASEF]]
*[[RASEF]]


== 活性調節機構  ==
== 活性調節機構  ==
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　低分子量Gタンパク質が細胞膜で活性化されるためには、細胞質から細胞膜に移行して結合する必要がある。低分子量Gタンパク質はC末端側の[[wikipedia:ja:システイン|Cys]]残基が[[プレニル化]]されて細胞膜に結合する。プレニル化には、[[ファルネシル基]]が結合する[[ファルネシル化]]と[[ゲラニルゲラニル基]]が結合する[[ゲラニルゲラニル化]]がある。Rasはファルネシル化を受けるのに対し、RhoやRabなど多くの低分子量Gタンパク質はゲラニルゲラニル化を受ける。  
　低分子量Gタンパク質が細胞膜で活性化されるためには、細胞質から細胞膜に移行して結合する必要がある。低分子量Gタンパク質はC末端側の[[wikipedia:ja:システイン|Cys]]残基が[[プレニル化]]されて細胞膜に結合する。プレニル化には、[[ファルネシル基]]が結合する[[ファルネシル化]]と[[ゲラニルゲラニル基]]が結合する[[ゲラニルゲラニル化]]がある。Rasはファルネシル化を受けるのに対し、RhoやRabなど多くの低分子量Gタンパク質はゲラニルゲラニル化を受ける。  


== 神経系における低分子量G蛋白質の機能 ==
== 神経系における低分子量G蛋白質の機能 ==


　低分子量G蛋白質は、神経細胞の形態や神経細胞間のシグナル伝達など様々な機能を制御する（表2）。Rasファミリーは、前シナプスからのグルタミン酸やGABAなどの神経伝達物質の放出や後シナプスでのグルタミン酸受容体のターンオーバーを調節し、シナプスの可塑性を制御する[8]。RhoファミリーやRanファミリーは、神経細胞の軸索や樹状突起の伸長など、形態形成を制御する[9, 10]。Rabファミリーは、神経細胞の軸索突起の伸長、シナプス小胞のエクソサイトーシスとエンドサイトーシス、輸送を制御する[11]。Sar/Arfファミリーは、形態形成およびシナプス小胞のエクソサイトーシスとエンドサイトーシスを調節し、シナプスの可塑性を制御する[12]。
　低分子量G蛋白質は、神経細胞の形態や神経細胞間のシグナル伝達など様々な機能を制御する（表2）。Rasファミリーは、前シナプスからのグルタミン酸やGABAなどの神経伝達物質の放出や後シナプスでのグルタミン酸受容体のターンオーバーを調節し、シナプスの可塑性を制御する<ref name=ref8 />。RhoファミリーやRanファミリーは、神経細胞の軸索や樹状突起の伸長など、形態形成を制御する<ref name=ref9 /> <ref name=ref10 />。Rabファミリーは、神経細胞の軸索突起の伸長、シナプス小胞のエクソサイトーシスとエンドサイトーシス、輸送を制御する<ref name=ref11 />。Sar/Arfファミリーは、形態形成およびシナプス小胞のエクソサイトーシスとエンドサイトーシスを調節し、シナプスの可塑性を制御する<ref name=ref12 />。  


== 参考文献  ==
== 参考文献  ==


<references />  
<references />  
== Figure legend ==
　GDIと複合体を形成しているGDP結合型（不活性型）の低分子量G蛋白質はGDF によりGDI が遊離すると、GFFによりGTP結合型（活性型）となり、標的蛋白質に作用する。一方、GTP結合型の低分子量G蛋白質はGAPによりGTPが加水分解されてGDP結合型（不活性型）となる。
GDI：GDP解離阻害因子
GDF：GDI置換因子
GEF：GDP/GTP交換因子
GAP：GTPase活性化蛋白質




（執筆者：力武良行、高井義美　担当編集委員：河西春郎）
（執筆者：力武良行、高井義美　担当編集委員：河西春郎）
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