「カルシニューリン」の版間の差分
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| Symbol =CaN, CN, PP2B, ppp3, caln, ccn1, cna1, calna1 | | Symbol =CaN, CN, PP2B, ppp3, caln, ccn1, cna1, calna1 | ||
| Name = Calcineurin | | Name = Calcineurin | ||
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| caption = Crystal structure of calcineurin in complex with AKAP79 peptide | | caption = Crystal structure of calcineurin in complex with AKAP79 peptide | ||
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== | 英：Calcineurin 英略称：CaN, CN, caln, ccn1, cna1, calna1 | ||
同義語：Protein phosphatase 2B (PP2B), Protein phosphatase 3 (ppp3), calcium-dependent serine-threonine phosphatase | |||
カルシニューリンは、脳神経系に豊富に発現する[[カルシウム・カルモジュリン依存的セリン-スレオニン脱リン酸化酵素]]である。[[PP1]]/[[PP2A]]/カルシニューリンスーパーファミリーに属する<ref name=ref1><pubmed>11015619</pubmed></ref> 脳神経系においては、[[シナプス]]刺激などによる[[カルシウム]]により活性化され、[[NFAT]]、[[ダイナミンI]]、[[Inhibitor-1]]([[L-I]])/[[DARPP-32]]、[[Tau]]、[[CRTC]]、[[GluA1]]、[[FMRP]]、[[Bcl-2]]、[[GABAA受容体|GABA<sub>A</sub>受容体]]といった多様な基質を脱リン酸化する。[[長期抑制]]・[[長期増強]]などの[[シナプス可塑性]]、ひいては[[記憶]][[学習]]や、[[神経突起]]伸長・細胞内カルシウム・遺伝子発現調節・[[アポトーシス]]の制御に関わるとされている。 | |||
== カルシニューリンとは == | |||
1978年にKleeらが初めて精製し<ref><pubmed>201280</pubmed></ref>、[[ホスホジエステラーゼ]]の調節サブユニットとして報告し、カルシニューリン（calcineurin）と名付けられたが、その後1982年にCohenらによって[[脱リン酸化酵素]]であると同定された<ref><pubmed>6279434</pubmed></ref>。[[wikipedia:ja:哺乳類|哺乳類]]細胞においてCa<sup>2+</sup>により活性化される唯一の脱リン酸化酵素であり、脳神経系に豊富に発現する。進化的には、[[wikipedia:ja:酵母|酵母]]から[[ショウジョウバエ|ハエ]]・哺乳類に至るまで保存されている。 | |||
== ドメイン構造 == | |||
[[Image:Miononaka fig 1.jpg|thumb|right|300 px| '''図 カルシニューリンのドメイン構造''']] | [[Image:Miononaka fig 1.jpg|thumb|right|300 px| '''図 カルシニューリンのドメイン構造''']] | ||
カルシニューリンは 触媒サブユニットであるカルシニューリン A (57-59 kDa)と、修飾サブユニットであるカルシニューリン B (19-20 kDa)からなる。それぞれ、3種（PPP3CA、PPP3CB、and | |||
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カルシニューリンは 触媒サブユニットであるカルシニューリン A (57-59 kDa)と、修飾サブユニットであるカルシニューリン B (19-20 kDa)からなる。それぞれ、3種（PPP3CA、PPP3CB、and PPP3CC）と2種（PPP3R1、PPP3R2）の遺伝子にコードされる。 | |||
カルシニューリン A は、N末端より、触媒ドメイン・カルシニューリン B 結合ドメイン・[[カルモジュリン]](CaM)結合ドメイン・自己抑制ドメイン（AID）からなる（図）。触媒ドメインはPP2Aと49%、PP1と39%という高い相同性を持つ。 | カルシニューリン A は、N末端より、触媒ドメイン・カルシニューリン B 結合ドメイン・[[カルモジュリン]](CaM)結合ドメイン・自己抑制ドメイン（AID）からなる（図）。触媒ドメインはPP2Aと49%、PP1と39%という高い相同性を持つ。 | ||
カルシニューリン B はカルモジュリンと相同性があり、4つのCa<sup>2+</sup>結合ドメインである[[EF-hand]]を有し、Ｎ末端に[[ミリストイル化]]を受ける（図）。カルシニューリン Bの1つのCa<sup>2+</sup>結合ドメインは高親和性で(Kd = 10<sup>-7</sup> M)、その他は低親和性（Kd = 0.5 ~ 1 uM）であるが、カルモジュリンと異なり、カルシニューリン Bは[[wikipedia:EGTA|EGTA]]存在下でもカルシニューリン A に結合する<ref name = ref4><pubmed>8204620</pubmed></ref>。 | カルシニューリン B はカルモジュリンと相同性があり、4つのCa<sup>2+</sup>結合ドメインである[[EF-hand]]を有し、Ｎ末端に[[ミリストイル化]]を受ける（図）。カルシニューリン Bの1つのCa<sup>2+</sup>結合ドメインは高親和性で(Kd = 10<sup>-7</sup> M)、その他は低親和性（Kd = 0.5 ~ 1 uM）であるが、カルモジュリンと異なり、カルシニューリン Bは[[wikipedia:EGTA|EGTA]]存在下でもカルシニューリン A に結合する<ref name = ref4><pubmed>8204620</pubmed></ref>。 | ||
== 発現分布 == | |||
= | PPP3R2は精巣特異的発現とされているが、その他はubiquitousに発現する<ref name=ref1 />。PPP3CCも精巣特異的とされていたが、脳における発現が確認されている。マウス全脳のISHでPPP3CA, PPP3CB および PPP3R1は脳のほぼ全域における発現が確認されているが、特に大脳皮質・海馬・線条体に豊富に発現する<ref>'''Allen Institute for Brain Science'''<br>ppp3ca, ppp3cb, ppp3cc, ppp3r1, ppp3r2<br>''Allen Brain Atlas: Mouse Brain'':2004-2013</ref>。カルシニューリン A においては、ラット脳内ではPPP3CAの方がPPP3CBよりも豊富に発現しており、PPP3CAの酵素活性がほぼ9割を占める。 | ||
細胞内局在としては、主に細胞質に局在するが、NFATと共に核に移行する・精細胞においては主に核に局在するなど、核への分布も報告されている。脳の分画においては、細胞質およびシナプトソームに豊富に検出される。 | |||
== 立体構造 == | |||
1995年に、カルシニューリン（C末端のCaM結合ドメイン・AIDドメインを欠く）と FKBP12-FK506 との複合体の構造が発表された。 <ref><pubmed>8524402</pubmed></ref> <ref><pubmed>7543369</pubmed></ref> | |||
== 酵素活性 == | == 酵素活性 == | ||
カルシニューリンの活性中心には、phosphataseコンセンサス配列であるDXH(X)n GDXXDR(X)m GNHD/E を含む。活性中心には[[wikipedia:Fe3+|Fe<sup>3+</sup>]]と[[wikipedia:Zn2+|Zn<sup>2+</sup>]]（[[wikipedia:ja:錯体|錯体]]）が含まれる。酵素の活性化には Calcineurin B とCa<sup>2+</sup>/カルモジュリンの結合を必要とする。CaMKなどの[[Ca2+/カルモジュリン依存性リン酸化酵素|Ca<sup>2+</sup>/カルモジュリン依存性リン酸化酵素]]との類似性から、Ca<sup>2+</sup>/カルモジュリンの結合により自己抑制ドメイン(AID)が外れるなどの構造変化に基づく活性化メカニズムが唱えられている。 カルモジュリンによる、Ca<sup>2+</sup>依存的な酵素活性化は協同的である。（ヒル係数 = 2.8 - 3）<ref name=ref4 /> | カルシニューリンの活性中心には、phosphataseコンセンサス配列であるDXH(X)n GDXXDR(X)m GNHD/E を含む。活性中心には[[wikipedia:Fe3+|Fe<sup>3+</sup>]]と[[wikipedia:Zn2+|Zn<sup>2+</sup>]]（[[wikipedia:ja:錯体|錯体]]）が含まれる。酵素の活性化には Calcineurin B とCa<sup>2+</sup>/カルモジュリンの結合を必要とする。CaMKなどの[[Ca2+/カルモジュリン依存性リン酸化酵素|Ca<sup>2+</sup>/カルモジュリン依存性リン酸化酵素]]との類似性から、Ca<sup>2+</sup>/カルモジュリンの結合により自己抑制ドメイン(AID)が外れるなどの構造変化に基づく活性化メカニズムが唱えられている。 カルモジュリンによる、Ca<sup>2+</sup>依存的な酵素活性化は協同的である。（ヒル係数 = 2.8 - 3）<ref name=ref4 /> | ||
== 阻害剤 == | |||
[[Cyclosporine A]]、[[FK506]]は、それぞれ [[Cyclophilin]]、[[FKBP]] ([[FK506-binding protein]]) の[[Immunophilin]]と結合し、カルシニューリン活性を阻害する。免疫系で[[抗原提示細胞]]から[[T細胞]]への活性化、特に[[IL-2]]、[[IL-4]]遺伝子発現調節を担う転写因子NFATを脱リン酸化して活性化することから<ref><pubmed>19596245</pubmed></ref>、cyclosporinA や FK506といったカルシニューリン阻害剤は免疫抑制剤として使用されてきた。その他、[[PP1]]、PP2Aの阻害剤である[[wikipedia:ja:オカダ酸|オカダ酸]]も高い濃度（~4 uM）では、カルシニューリン活性を阻害する。 | [[Cyclosporine A]]、[[FK506]]は、それぞれ [[Cyclophilin]]、[[FKBP]] ([[FK506-binding protein]]) の[[Immunophilin]]と結合し、カルシニューリン活性を阻害する。免疫系で[[抗原提示細胞]]から[[T細胞]]への活性化、特に[[IL-2]]、[[IL-4]]遺伝子発現調節を担う転写因子NFATを脱リン酸化して活性化することから<ref><pubmed>19596245</pubmed></ref>、cyclosporinA や FK506といったカルシニューリン阻害剤は免疫抑制剤として使用されてきた。その他、[[PP1]]、PP2Aの阻害剤である[[wikipedia:ja:オカダ酸|オカダ酸]]も高い濃度（~4 uM）では、カルシニューリン活性を阻害する。 | ||
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=== 小胞の内在化 === | === 小胞の内在化 === | ||
カルシニューリンはダイナミン I と結合し、[[エンドサイトーシス]]小胞を構成するタンパク質であるダイナミン、[[アンフィフィジン]]、[[シナプトジャニン]]らを脱リン酸化することで[[シナプス小胞]]のエンドサイトーシスを促進する<ref><pubmed>9651678</pubmed></ref>。 | カルシニューリンはダイナミン I と結合し、[[エンドサイトーシス]]小胞を構成するタンパク質であるダイナミン、[[アンフィフィジン]]、[[シナプトジャニン]]らを脱リン酸化することで[[シナプス小胞]]のエンドサイトーシスを促進する<ref><pubmed>9651678</pubmed></ref>。 また、NMDA型グルタミン酸受容体依存的な[[AMPA型グルタミン酸受容体]]の内在化を担う。 | ||
== 脳神経疾患とのかかわり == | == 脳神経疾患とのかかわり == | ||
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== 参考文献 == | == 参考文献 == | ||
<references /> | <references /> | ||
<br> （執筆者：野中美応 担当編集委員：尾藤晴彦） | |||