「ミリストイル化」の版間の差分

　N-ミリストイル化は1980年代エドマン分解によるタンパク質の配列解析が盛んにおこなわれる中、cAMP依存タンパク質キナーゼ（cyclic AMP-dependent protein kinase）触媒サブユニット、およびカルシニューリンB（calcineurin B）のエドマン分解を阻害する因子として存在が明らかになり、質量分析から構造が同定された<ref><pubmed>6959104</pubmed></ref><ref><pubmed>7160476</pubmed></ref>。この発見を皮切りにシグナル伝達タンパク質、カルシウム結合タンパク質、膜関連タンパク質、ウィルス構成タンパク質など幅広く見出されている。1987年にN-ミリストイル化酵素が同定され、基質特異性、反応機構の解析が進められた<ref><pubmed>3100524</pubmed></ref>。当初は『共翻訳時修飾（co-translational modification）』として研究が進められたが、2000年にアポトーシス促進タンパク質であるBID（BH3 interacting domain death agonist）がカスパーゼ－8（caspase-8）による部分分解後に『翻訳後修飾（post-translational modification）』としてN-ミリストイル化を受けることが明らかになり<ref><pubmed>11099414</pubmed></ref>、その後続々とアポトーシス関連タンパク質がミリストイル化タンパク質として同定された。  

　N-ミリストイル化を受けるタンパク質は非常に多岐にわたる。Srcキナーゼファミリー、ホスファターゼ、GTP結合タンパク質、カルシウム結合タンパク質、膜結合タンパク質などが同定されている。また、ウィルス構成タンパク質やバクテリア由来タンパク質もN-ミリストイル化を受けることが知られている。主なN-ミリストイル化タンパク質を表に示す。<br>　近年、アポトーシスの際にカスパーゼによる切断後にN-ミリストイル化されるタンパク質の同定が盛んに進められている。アポトーシス促進因子であるBIDや細胞骨格のβ－アクチン（β-actin）はこれらに属する。カスパーゼにより誘導される主なミリストイル化タンパク質を表の下段に示す。<br>　　N-ミリストイル化タンパク質はインターネット上でデータベース化されており、MYRbase (http://mendel.imp.ac.at/myristate/ ) から閲覧可能である。また、MYRbaseではミリストイル化タンパク質の予測をおこなうことができるので参照されたい。  

　タンパク質のN-ミリストイル化はGCN5 N-アセチルトランスフェラーゼ (GNAT)スーパーファミリーに属するN-ミリストイルトランスフェラーゼ（N-myristoyl transferase；NMT）が担っている<ref><pubmed>3100524</pubmed></ref>。NMTは真核生物間で保存され、哺乳類ではNMT1およびNMT2の2種類が同定されている。NMT1/2は各組織に普遍的に発現が認められる。両者は基質特異性（6節を参照）を共有しているものの、NMT1ノックアウトマウスは胚発生時に致死となることからNMT2の代償作用は得られず、両者の間には厳密な役割分担があると考えられている。<br>　NMTの触媒メカニズムは酵母S. cerevisiae NMTの解析から明らかにされた<ref><pubmed>2198291</pubmed></ref>。NMTはミリストイル－CoAを選択的に捕捉し、ペプチド基質がNMTに結合した後にミリスチン酸がN末端グリシンに移行して、CoAおよびミリストイル化基質が放出される。<br>　細胞内においてNMTの活性は熱ショックタンパク質NIP71（NMT inhibitor protein 71またはHSC70）および糖分解酵素エノラーゼ（enolase）によって制御される。また、NMTの活性はNMTのリン酸化によっても制御されることが知られている。  

　N-ミリストイル化コンセンサス配列は多数の合成ペプチドを用いた酵母S. cerevisiae NMTの基質特異性解析から明らかにされている<ref><pubmed>3123478</pubmed></ref>。<br>　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　H₂N-Met₁-Gly₂-Xaa₃-Xaa₄-Xaa₅-(Ser/Cys/Thr)₆-Xaa₇<br>Xaa₃はプロリン、芳香族アミノ酸および荷電アミノ酸は適さない。Xaa₄およびXaa₅は任意のアミノ酸、Xaa₇はプロリンを除くすべてのアミノ酸が可能である。ヒトNMTでも酵母S. cerevisiae同様にモチーフは共有されているが、厳密にはXaa部分のアミノ酸で両者の特異性が異なることが報告されている <ref><pubmed>8486723</pubmed></ref>。『共翻訳時修飾』ではまず、ペプチド鎖がリボソームに結合した状態でメチオニンアミノペプチダーゼ（methionine aminopeptidase）によりN末端メチオニン残基が除去され、露出したグリシンのアミノ基にNMTがミリスチン酸を付加する（図2A）。一方、カスパーゼを介する『翻訳後修飾』ではカスパーゼによるタンパク分解後、N末端に新たに露出したグリシンおよびモチーフに対してNMTがミリスチン酸を付加する（図2B）。 [[Image:Myristoylation Fig2.png|thumb|left|図2　NMTによるN-ミリストイル化機構]]  

　後者の『ミリストイル化＋ポリ塩基性アミノ酸クラスター』はミリストイル化タンパク質自体がもつ物理化学的特徴を利用した機構で、ミリストイル化タンパク質の塩基性アミノ酸クラスターと細胞膜の酸性リン脂質（ホスファチジルセリン、ホスファチジルイノシトールなど）の間の電荷的相互作用により膜への親和性を向上させている（④）。Srcが代表例である。膜からの脱離にはいくつかのパターンが報告されているが、リガンド結合によるコンフォーメーション変化によりミリストイル基がタンパク質内部に埋め込まれる機構（⑤）や、タンパク質キナーゼによるリン酸基の負電荷による斥力による機構（⑥）があり、「ミリストイルスイッチ」と呼ばれる。リガンド結合型のスイッチには、カルシウムセンサータンパク質レコヴェリン（recoverin）－カルシウムイオン相互作用がよく知られている。リン酸化型スイッチでは、MARCKS（myristoylated alanine-rich C kinase substrate）が代表例として知られている。興味深いことにSrcはその塩基性アミノ酸モチーフと細胞膜リン脂質との相互作用が強いため、モノリン酸化のみでは膜から脱離しないことが明らかになっている<ref><pubmed>9485361</pubmed></ref>。  

　プロテアーゼによるタンパク質分解後の『翻訳後修飾』としてのN-ミリストイル化が発見されて以来、新規ミリストイル化基質の探索が進められている。 　N-ミリストイル化タンパク質の検出には古くから[3H]-あるいは [125I]-ミリスチン酸を用いた代謝標識法が用いられている。しかしながら、検出感度が低く存在量の少ないタンパク質に関しては検出が難しい。近年N-ミリストイル化のプローブとして代謝ラベル可能なミリスチン酸誘導体が開発されている。末端アルキルを有するミリスチン酸誘導体Alk-C14やアジド基を導入したAz-C12がその代表例である（図4）。前者はclick chemistryを利用して、後者はclick chemistryあるいはStaudinger反応を利用してビオチンなどのタグを導入することができ、各種アフィニティビーズでの精製、酵素消化の後に質量分析により、N-ミリストイル化タンパク質を同定することが可能である。また、蛍光色素を導入することで細胞内イメージングに利用することも可能である。詳しくは総説<ref><pubmed>20559317</pubmed></ref>が参考になる。&nbsp; [[Image:Myristoylation Fig4.png|thumb|left|248x102px|図4　N-ミリストイル化タンパク質の検出方法]]  

　上述したようにNTMによるタンパク質のN-ミリストイル化は細胞の恒常性維持において不可欠であり、疾患との関連性も強く示唆される。そのためNMT阻害剤は余剰なNMTの活性が原因となる癌などの疾患の治療薬となりうる。また、同時にNMTの阻害剤は抗真菌製剤として期待されている。6節で述べたように、NMTはミリストイル化モチーフを真核生物種間で共有しているものの、認識アミノ酸配列は種間で違いがある[8]。そのためカンジダ菌など真菌のNMTに選択的な阻害剤は抗真菌製剤として応用可能であり、開発が進められている。現在までにミリスチン酸誘導体、ペプチドミメティックス、ベンゾフラン誘導体、アミノベンゾチアゾール誘導体などが報告されている。詳細は<ref><pubmed>12150705</pubmed></ref>を参照されたい。