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英語名:scaffold protein 独:Gerüstprotein 仏:protéine d'échafaudage | 英語名:scaffold protein 独:Gerüstprotein 仏:protéine d'échafaudage | ||
{{box|text= [[足場タンパク質]]とは、タンパク質複合体形成の足場となるタンパク質のことである。多くの場合、[[PDZドメイン]]や[[SH3ドメイン]]などタンパク質同士の結合に関わる複数のドメインで構成される。[[シグナル伝達]]に関わる分子を結びつける機能があり、シグナル伝達経路の混線を防ぐとともに、構成するタンパク質の活性を触媒するなど[[細胞内シグナル]]の調節に重要な役割を果たす。また、タンパク質を適切に配置する足場として働く場合もある。特に[[シナプス]]には[[受容体]]、[[接着分子]]、[[シグナル分子]] | {{box|text= [[足場タンパク質]]とは、タンパク質複合体形成の足場となるタンパク質のことである。多くの場合、[[PDZドメイン]]や[[SH3ドメイン]]などタンパク質同士の結合に関わる複数のドメインで構成される。[[シグナル伝達]]に関わる分子を結びつける機能があり、シグナル伝達経路の混線を防ぐとともに、構成するタンパク質の活性を触媒するなど[[細胞内シグナル]]の調節に重要な役割を果たす。また、タンパク質を適切に配置する足場として働く場合もある。特に[[シナプス]]には[[受容体]]、[[接着分子]]、[[シグナル分子]]など多様なタンパク質が存在するが、足場タンパク質が多様なタンパク質で構成される複合体を形成することで、シナプス構造や適切なシグナル伝達に重要な役割を果たしている。}} | ||
==足場タンパク質とは== | ==足場タンパク質とは== | ||
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近年、[[光褪色後蛍光回復法]](fluorescence recovery after photobleaching; FRAP)や[[単一粒子追跡法]](single particle tracking; SPT)などの手法を用いたイメージング実験により、受容体タンパク質はシナプス外の膜上では早く拡散するが、シナプスでは固定されやすいことが示されている。この際、足場タンパク質が受容体の拡散速度を緩めて位置を定める事で受容体の安定性が保たれると考えられている<ref name=ref2><pubmed>18832033</pubmed></ref>。 | 近年、[[光褪色後蛍光回復法]](fluorescence recovery after photobleaching; FRAP)や[[単一粒子追跡法]](single particle tracking; SPT)などの手法を用いたイメージング実験により、受容体タンパク質はシナプス外の膜上では早く拡散するが、シナプスでは固定されやすいことが示されている。この際、足場タンパク質が受容体の拡散速度を緩めて位置を定める事で受容体の安定性が保たれると考えられている<ref name=ref2><pubmed>18832033</pubmed></ref>。 | ||
[[ファイル:PSD proteins.jpg|thumb| | [[ファイル:PSD proteins.jpg|thumb|300px|right|'''図1. 興奮性シナプスの足場タンパク質'''<ref name=sheng_ann_rev_biochem><pubmed> 17243894 </pubmed></ref><br>Reprinted, with permission, from the Annual Review of Biochemistry, Volume 76 © 2007 by Annual Reviews www.annualreviews.org]] | ||
[[ファイル:Scaffolding proteins 1.jpg|thumb|300px|right|'''図2. 興奮性シナプスの足場タンパク質のドメイン構造'''<br>GK: グアニル酸キナーゼ相同性ドメイン、ANK: アンキリンリピートドメイン、SAM: Sterile alpha motifドメイン、CC: コイルドコイルドメイン]] | [[ファイル:Scaffolding proteins 1.jpg|thumb|300px|right|'''図2. 興奮性シナプスの足場タンパク質のドメイン構造'''<br>GK: グアニル酸キナーゼ相同性ドメイン、ANK: アンキリンリピートドメイン、SAM: Sterile alpha motifドメイン、CC: コイルドコイルドメイン]] | ||
[[ファイル:Scaffolding proteins2.jpg|thumb|right|300px|<b>図3. ゲフィリンのドメイン構造</b>]] | [[ファイル:Scaffolding proteins2.jpg|thumb|right|300px|<b>図3. ゲフィリンのドメイン構造</b>]] | ||
[[ファイル:図4足場タンパク質.png|thumb|right|300px|<b>図4. 抑制性シナプスにおけるゲフィリン</b><br><ref><pubmed>12671642</pubmed></ref>より許可を得て転載。]] | |||
==興奮性シナプス後部== | ==興奮性シナプス後部== | ||
[[興奮性シナプス]]の[[シナプス後部]]には[[抑制性シナプス]]の後部と比べて厚く複雑なPSDがあり、様々な足場タンパク質を含む。[[興奮性]]ポストシナプスに含まれる主な足場タンパク質には[[PSD-95]]、[[PSD-93]]、[[SAP97]]、[[SAP102]]、[[Shank|SHANK]]、[[CASK]]、[[GKAP]]、[[Homer]]、 [[GRIP1]]、[[densin-180]]などがある<ref name=ref3><pubmed>12324263</pubmed></ref> <ref name=ref4><pubmed>17596209</pubmed></ref>。 | [[興奮性シナプス]]の[[シナプス後部]]には[[抑制性シナプス]]の後部と比べて厚く複雑なPSDがあり、様々な足場タンパク質を含む。[[興奮性]]ポストシナプスに含まれる主な足場タンパク質には[[PSD-95]]、[[PSD-93]]、[[SAP97]]、[[SAP102]]、[[Shank|SHANK]]、[[CASK]]、[[GKAP]]、[[Homer]]、 [[GRIP1]]、[[densin-180]]などがある<ref name=ref3><pubmed>12324263</pubmed></ref> <ref name=ref4><pubmed>17596209</pubmed></ref>。 | ||
===PSD-95 === | ===PSD-95 === | ||
[[MAGUK]]([[membrane-associated guanylate kinase homologs]])ファミリー分子に属し、[[興奮性シナプス]]の主要な足場タンパク質の一つである。MAGUKファミリーの多くはPDZドメイン3つとSH3ドメイン、GKドメインから成るが、PSD-95もこの構造を持つ。興奮性シナプスのPSDに広く分布し、[[ニューロリギン]]や[[NMDA型グルタミン酸受容体]]、[[AMPA型グルタミン酸受容体]]など多くのタンパク質の足場となっている。 | [[MAGUK]]([[membrane-associated guanylate kinase homologs]])ファミリー分子に属し、[[興奮性シナプス]]の主要な足場タンパク質の一つである。MAGUKファミリーの多くはPDZドメイン3つとSH3ドメイン、GKドメインから成るが、PSD-95もこの構造を持つ。興奮性シナプスのPSDに広く分布し、[[ニューロリギン]]や[[NMDA型グルタミン酸受容体]]、[[AMPA型グルタミン酸受容体]]など多くのタンパク質の足場となっている。 | ||
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[[抑制性シナプス]]後部の主要な足場タンパク質として[[ゲフィリン]]が知られている。ゲフィリンはEドメイン、Cドメイン、Gドメインの3つのドメインから成り、抑制性シナプスの後膜で[[グリシン受容体]]や[[GABA受容体]]のクラスターを形成している<ref name=ref8><pubmed>18403029</pubmed></ref>。 | [[抑制性シナプス]]後部の主要な足場タンパク質として[[ゲフィリン]]が知られている。ゲフィリンはEドメイン、Cドメイン、Gドメインの3つのドメインから成り、抑制性シナプスの後膜で[[グリシン受容体]]や[[GABA受容体]]のクラスターを形成している<ref name=ref8><pubmed>18403029</pubmed></ref>。 | ||
[[ファイル:Scaffolding proteins3.jpg|thumb|right|300px|<b> | [[ファイル:図5足場タンパク質.png|thumb|right|300px|<b>図5.シナプス前部における足場タンパク質</b>]] | ||
[[ファイル:Scaffolding proteins3.jpg|thumb|right|300px|<b>図6.シナプス前部における足場タンパク質</b><br>MHD: MUNC13相同性ドメイン、CaM: カルモジュリン結合領域、RabBD: Rab結合ドメイン、Zn: Znフィンガードメイン]] | |||
==シナプス前部== | ==シナプス前部== | ||
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===Munc13=== | ===Munc13=== | ||
Munc13-1から-4まで4種類のアイソフォームがあり、MUNC13相同性ドメインが2つのC2ドメインに挟まれた構造、二次メッセンジャーの[[ジアシルグリセロール]] | Munc13-1から-4まで4種類のアイソフォームがあり、MUNC13相同性ドメインが2つのC2ドメインに挟まれた構造、二次メッセンジャーの[[ジアシルグリセロール]]やβ−phorbor estersと結合するC1ドメインおよび[[カルモジュリン]]結合領域は全てに共通している。短期の[[シナプス可塑性]]において神経伝達物質の放出を促進する働きがある。 | ||
===RIM=== | ===RIM=== | ||
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===ELKS/CAST/ERC=== | ===ELKS/CAST/ERC=== | ||
[[ファイル:図7足場タンパク質.png|thumb|right|300px|<b>図7.シナプス以外での足場タンパク質</b><br>モータータンパク質と輸送小胞のアダプターとして機能する足場タンパク質。モーターからシナプスへの移行は直接(A)あるいは間接的(B)な経路が想定されている。<br> | |||
<ref name=ref12><pubmed>15643447</pubmed></ref>より許可を得て転載。]] | |||
哺乳類では[[ELKS1A]]、[[ELKS1B]]、[[ELKS2]]の3種類がこのファミリーに含まれる。ELKSはという名称はこのタンパク質が多く含む[[グルタミン酸]](E)、[[wj:ロイシン|ロイシン]](L)、[[wj:リシン|リシン]](K)、[[wj:セリン|セリン]](S)から命名されている。いずれも4つのコイルドコイルドメインを持ち、この部分でリプリンα、Piccolo、Bassoonと結合する。またELKS1BとELKS2はC末端にRIM1αのPDZドメインと結合する領域が存在し、RIMを局在化させるのに必要なタンパク質であると考えられている。 | 哺乳類では[[ELKS1A]]、[[ELKS1B]]、[[ELKS2]]の3種類がこのファミリーに含まれる。ELKSはという名称はこのタンパク質が多く含む[[グルタミン酸]](E)、[[wj:ロイシン|ロイシン]](L)、[[wj:リシン|リシン]](K)、[[wj:セリン|セリン]](S)から命名されている。いずれも4つのコイルドコイルドメインを持ち、この部分でリプリンα、Piccolo、Bassoonと結合する。またELKS1BとELKS2はC末端にRIM1αのPDZドメインと結合する領域が存在し、RIMを局在化させるのに必要なタンパク質であると考えられている。 | ||
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受容体などの輸送においてそのタンパク質とモータータンパク質をつなぎ、アダプタータンパク質として機能する足場タンパク質が存在する。AMPA型グルタミン酸受容体のサブユニットである[[GluR2]]は[[KIF5]]によってシナプスに運ばれるが、このときGRIP1が二つをつないで複合体を形成しており、PSDに運ばれてからはAMPA型グルタミン酸受容体をシナプス後膜に固定する足場となる。またGRIP1はKIF5の方向性を定めて輸送をコントロールする働きがあるとも考えられている。 | 受容体などの輸送においてそのタンパク質とモータータンパク質をつなぎ、アダプタータンパク質として機能する足場タンパク質が存在する。AMPA型グルタミン酸受容体のサブユニットである[[GluR2]]は[[KIF5]]によってシナプスに運ばれるが、このときGRIP1が二つをつないで複合体を形成しており、PSDに運ばれてからはAMPA型グルタミン酸受容体をシナプス後膜に固定する足場となる。またGRIP1はKIF5の方向性を定めて輸送をコントロールする働きがあるとも考えられている。 | ||
同様に抑制性シナプスの足場タンパク質であるゲフィリンもグリシン受容体が[[微小管]]を伝って膜上から取り除かれる際に、[[モータータンパク質]]である[[ダイニン軽鎖1]] ([[dynein light chain1]], [[Dlc1]])や[[ダイニン軽鎖2]] ([[dynein light chain2]], [[Dlc2]])との結合を仲介する役目がある<ref name=ref12 | 同様に抑制性シナプスの足場タンパク質であるゲフィリンもグリシン受容体が[[微小管]]を伝って膜上から取り除かれる際に、[[モータータンパク質]]である[[ダイニン軽鎖1]] ([[dynein light chain1]], [[Dlc1]])や[[ダイニン軽鎖2]] ([[dynein light chain2]], [[Dlc2]])との結合を仲介する役目がある<ref name=ref12 />。 | ||
==関連項目== | ==関連項目== |