「ミリストイル化」の版間の差分

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== 構造  ==
== 構造  ==


[[Image:Myristoylation Fig1.png|thumb|300px|図1 構造]]  ''N''-ミリストイル化は14炭素鎖飽和脂肪酸であるミリスチン酸(図1A)がタンパク質N末端グリシンに不可逆的にアミド結合で付加する脂質修飾である(図1B)。14炭素鎖飽和脂肪酸(C14:0)が一般的であるが、網膜のタンパク質ではC14:1 n-9やC14:2 n-6など不飽和脂肪酸がヘテロに組み込まれることも知られている。また、[[wikipedia:ja:インスリン|インスリン]]受容体(insulin receptor)や[[wikipedia:ja:インターロイキン-1|インターロイキン-1]](interleukin-1)など一部のタンパク質では例外的に[[wikipedia:ja:リジン|リジン]]の側鎖のアミノ基に付加することが報告されている。本稿では図1Bで示した飽和脂肪酸C14:0のN末端グリシンへの付加を''N''-ミリストイル化と呼ぶことにする。  
[[Image:Myristoylation Fig1.png|thumb|300px|'''図1 構造''']]  ''N''-ミリストイル化は14炭素鎖飽和脂肪酸であるミリスチン酸(図1A)がタンパク質N末端グリシンに不可逆的にアミド結合で付加する脂質修飾である(図1B)。14炭素鎖飽和脂肪酸(C14:0)が一般的であるが、網膜のタンパク質ではC14:1 n-9やC14:2 n-6など不飽和脂肪酸がヘテロに組み込まれることも知られている。また、[[wikipedia:ja:インスリン|インスリン]]受容体(insulin receptor)や[[wikipedia:ja:インターロイキン-1|インターロイキン-1]](interleukin-1)など一部のタンパク質では例外的に[[wikipedia:ja:リジン|リジン]]の側鎖のアミノ基に付加することが報告されている。本稿では図1Bで示した飽和脂肪酸C14:0のN末端グリシンへの付加を''N''-ミリストイル化と呼ぶことにする。  


== ''N''-ミリストイル化タンパク質==
== ''N''-ミリストイル化タンパク質==
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{| border="1" cellspacing="1" cellpadding="1"
{| border="1" cellspacing="1" cellpadding="1"
|+ '''表 主な''N''-ミリストイル化タンパク質'''
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| カテゴリー  
| '''カテゴリー'''
| ファミリー
| '''ファミリー'''
| ''N''-ミリストイル化タンパク質
| '''''N''-ミリストイル化タンパク質'''
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| rowspan="4" | キナーゼ/フォスファターゼ  
| rowspan="4" | '''キナーゼ/フォスファターゼ'''
| Srcファミリーキナーゼ  
| Srcファミリーキナーゼ  
| Src, Yes, Fyn, Lyn, Lck, Hcr, Fgr, Yrk, Blk
| Src, Yes, Fyn, Lyn, Lck, Hcr, Fgr, Yrk, Blk
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| カルシニューリンB
| カルシニューリンB
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|  rowspan="2" | GTP結合蛋白質
|  rowspan="2" | '''GTP結合蛋白質'''
| 三量体GTP結合蛋白質Gαサブユニット  
| 三量体GTP結合蛋白質Gαサブユニット  
| Gαi1, Gαo, Gαt, Gαx
| Gαi1, Gαo, Gαt, Gαx
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| Arf-1, Arf-3, Arf-5, Arf-6
| Arf-1, Arf-3, Arf-5, Arf-6
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| Ca<sup>2+</sup>結合/EFハンド蛋白質  
| '''Ca<sup>2+</sup>結合/EFハンド蛋白質'''
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| リカバリン, ニューロカルシン, アプリカルシン, P22, NAP-22,<br>ヒッポカルシン, GCAP1, GCAP2, S-モデュリン, Rem-1
| リカバリン, ニューロカルシン, アプリカルシン, P22, NAP-22,ヒッポカルシン, guanylyl cyclase activating protein 1 (GCAP1), GCAP2, S-モデュリン, Rem-1
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| 細胞膜/細胞骨格結合蛋白質  
| '''細胞膜/細胞骨格結合蛋白質'''
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| MARCKS,アネキシンXIII, ラプシン, パリディン, ヒサクトフィリン2
| MARCKS,アネキシンXIII, ラプシン, パリディン, ヒサクトフィリン2
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|  rowspan="2" |ウイルスタンパク質
|  rowspan="2" |'''ウイルスタンパク質'''
| Gagタンパク質
| Gagタンパク質
| HIV-1, モロニーマウス肉腫ウイルス, フレンドマウス白血病ウイルス
| HIV-1, モロニーマウス肉腫ウイルス, フレンドマウス白血病ウイルス
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| HIV-1 Nef, アヒル肝炎Bウイルス, ライノウイルス16,単純ヘルペスウイルス
| HIV-1 Nef, アヒル肝炎Bウイルス, ライノウイルス16,単純ヘルペスウイルス
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| その他   
| '''その他'''  
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| 内皮型一酸化窒素合成酵素
| 内皮型一酸化窒素合成酵素
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| カスパーゼにより、翻訳後''N''-ミリストイル化を受けるタンパク質  
| '''カスパーゼにより、翻訳後''N''-ミリストイル化を受けるタンパク質'''
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| β-アクチン, BID, ゲルゾリン, p21活性化キナーゼ2, p28 B-cell receptor-associated protein 31 (Bap31), cytoplasmic dynein- intermediate chain 2A (CD-IC2A), germ-cell loss (GCL), Mammalian STE20-like protein kinase 3 (MST3), PKC&epsilon;
| β-アクチン, BID, ゲルゾリン, p21活性化キナーゼ2, p28 B-cell receptor-associated protein 31 (Bap31), cytoplasmic dynein- intermediate chain 2A (CD-IC2A), germ-cell loss (GCL), Mammalian STE20-like protein kinase 3 (MST3), PKC&epsilon;
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== ''N''-ミリストイル化機構&nbsp;  ==
== ''N''-ミリストイル化機構&nbsp;  ==


[[Image:Myristoylation Fig2.png|thumb|400px|図2 NMTによるN-ミリストイル化機構]]  ''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>。  
[[Image:Myristoylation Fig2.png|thumb|400px|'''図2 NMTによるN-ミリストイル化機構''']]  ''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>。  


H<sub>2</sub>N-Met<sub>1</sub>-Gly<sub>2</sub>-Xaa<sub>3</sub>-Xaa<sub>4</sub>-Xaa<sub>5</sub>-(Ser/Cys/Thr)<sub>6</sub>-Xaa<sub>7</sub>  
H<sub>2</sub>N-Met<sub>1</sub>-Gly<sub>2</sub>-Xaa<sub>3</sub>-Xaa<sub>4</sub>-Xaa<sub>5</sub>-(Ser/Cys/Thr)<sub>6</sub>-Xaa<sub>7</sub>  
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== 機能  ==
== 機能  ==


[[Image:Myristoylation Fig3.png|thumb|400px|図3 N-ミリストイル化タンパク質の膜結合機構]]  多くの''N''-ミリストイル化タンパク質はミリスチン酸付加により、疎水性が上昇し、細胞膜への親和性が向上する(図3)。しかしながら、膜表面にタンパク質を安定に繋ぎとめるためにはミリスチン酸の効果だけでは充分ではない(図3①)。多くの場合、安定な膜結合性を獲得するための第2の機構を有しており、これらが不可逆的修飾である''N''-ミリストイル化タンパク質の可逆的な細胞膜-細胞質間輸送を可能にしている。主に『ミリストイル化+パルミトイル化』と『ミリストイル化+ポリ塩基性クラスター』の2つの機構からなる。  
[[Image:Myristoylation Fig3.png|thumb|400px|'''図3 N-ミリストイル化タンパク質の膜結合機構''']]  多くの''N''-ミリストイル化タンパク質はミリスチン酸付加により、疎水性が上昇し、細胞膜への親和性が向上する(図3)。しかしながら、膜表面にタンパク質を安定に繋ぎとめるためにはミリスチン酸の効果だけでは充分ではない(図3①)。多くの場合、安定な膜結合性を獲得するための第2の機構を有しており、これらが不可逆的修飾である''N''-ミリストイル化タンパク質の可逆的な細胞膜-細胞質間輸送を可能にしている。主に『ミリストイル化+パルミトイル化』と『ミリストイル化+ポリ塩基性クラスター』の2つの機構からなる。  


 前者は細胞質において、もうひとつの主要な脂肪酸アシル化修飾である''S''-パルミトイル化を受けるもので、二重の脂質修飾(dual acylation)により疎水性が著しく向上し細胞膜へと輸送される。この場合には、まず''N''-ミリストイル化がおこり、その後近傍のシステイン残基が''S''-パルミトイル化を受ける(パルミトイル化の項を参照)。不可逆的な''N''-ミリストイル化に対して、''S''-パルミトイル化は酵素依存的なダイナミックの修飾サイクルを有し、タンパク質[[パルミトイルトランスフェラーゼ]](PAT; palmitoyl acyl transferase)(wikipediaのDHHC domainを参照)によるパルミチン酸の付加(②)と[[wikipedia:Palmitoyl protein thioesterase|タンパク質パルミトイルチオエステラーゼ]](PPT; protein palmitoyl thioesterase) による脱パルミトイル化からなる(③)。ミリストイル化タンパク質は''S''-パルミトイル化サイクルを利用して可逆的な細胞質-細胞膜サイクルを獲得しているのである。また、多くの場合''S''-パルミトイル化タンパク質は[[脂質ラフト]]/[[カベオラ]]へ輸送されることが示唆されており、機能性膜ドメイン形成に重要な役割を果たしていると考えられている。詳しくはパルミトイル化の項を参照されたい。二重脂質修飾を受けるタンパク質の例として[[チロシンリン酸化#.E9.9D.9E.E5.8F.97.E5.AE.B9.E4.BD.93.E5.9E.8B.E3.83.81.E3.83.AD.E3.82.B7.E3.83.B3.E3.82.AD.E3.83.8A.E3.83.BC.E3.82.BC|Srcファミリータンパク質]](Yes、Fyn、Lyn、Lck、Hcr、Fgr、Yrk)や[[三量体型GTP結合蛋白質|Gαサブユニット]](Gα<sub>i1</sub>、Gα<sub>o</sub>、Gα<sub>z</sub>など)、[[内皮型一酸化窒素合成酵素]](eNOS、endothelial nitric oxide synthase)などが挙げられる。  
 前者は細胞質において、もうひとつの主要な脂肪酸アシル化修飾である''S''-パルミトイル化を受けるもので、二重の脂質修飾(dual acylation)により疎水性が著しく向上し細胞膜へと輸送される。この場合には、まず''N''-ミリストイル化がおこり、その後近傍のシステイン残基が''S''-パルミトイル化を受ける(パルミトイル化の項を参照)。不可逆的な''N''-ミリストイル化に対して、''S''-パルミトイル化は酵素依存的なダイナミックの修飾サイクルを有し、[[パルミトイル化#.E3.83.91.E3.83.AB.E3.83.9F.E3.83.88.E3.82.A4.E3.83.AB.E5.8C.96.E3.82.B5.E3.82.A4.E3.82.AF.E3.83.AB.E3.81.AE.E8.B2.AC.E4.BB.BB.E9.85.B5.E7.B4.A0|DHHCファミリー[[S]]-パルミトイルアシル転移酵素]](PAT; palmitoyl acyl transferase)によるパルミチン酸の付加(②)と[[wikipedia:Palmitoyl protein thioesterase|タンパク質パルミトイルチオエステラーゼ]](PPT; protein palmitoyl thioesterase) による脱パルミトイル化からなる(③)。ミリストイル化タンパク質は''S''-パルミトイル化サイクルを利用して可逆的な細胞質-細胞膜サイクルを獲得しているのである。また、多くの場合''S''-パルミトイル化タンパク質は[[脂質ラフト]]/[[カベオラ]]へ輸送されることが示唆されており、機能性膜ドメイン形成に重要な役割を果たしていると考えられている。詳しくはパルミトイル化の項を参照されたい。二重脂質修飾を受けるタンパク質の例として[[チロシンリン酸化#.E9.9D.9E.E5.8F.97.E5.AE.B9.E4.BD.93.E5.9E.8B.E3.83.81.E3.83.AD.E3.82.B7.E3.83.B3.E3.82.AD.E3.83.8A.E3.83.BC.E3.82.BC|Srcファミリータンパク質]](Yes、Fyn、Lyn、Lck、Hcr、Fgr、Yrk)や[[三量体型GTP結合蛋白質|Gαサブユニット]](Gα<sub>i1</sub>、Gα<sub>o</sub>、Gα<sub>z</sub>など)、[[内皮型一酸化窒素合成酵素]](eNOS、endothelial nitric oxide synthase)などが挙げられる。  


 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[[wikipedia:ja:リン脂質|リン脂質]]([[wikipedia:Phosphatidylserine|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[[wikipedia:Recoverin|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、[[wikipedia:MARCKS|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>。  
 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[[wikipedia:ja:リン脂質|リン脂質]]([[wikipedia:Phosphatidylserine|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[[wikipedia:Recoverin|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、[[wikipedia:MARCKS|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>。  

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