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==ファミリー== | ==ファミリー== | ||
==構造== | ==構造== | ||
[[image:Shh3.png|thumb|300px|'''図1．Gliタンパク質の構造'''<br>（<ref name=ref31><pubmed></pubmed></ref><ref name=ref34><pubmed></pubmed></ref>を改変した）アミノ酸番号は、マウスのものである。*はPKAによるリン酸化サイト、ZnF：Znフィンガー、矢頭は分解されて転写抑制型を生じるサイト<ref name=ref34><pubmed></pubmed></ref>。]] | [[image:Shh3.png|thumb|300px|'''図1．Gliタンパク質の構造'''<br>（<ref name=ref31><pubmed>21801010</pubmed></ref><ref name=ref34><pubmed>16611981</pubmed></ref>を改変した）アミノ酸番号は、マウスのものである。*はPKAによるリン酸化サイト、ZnF：Znフィンガー、矢頭は分解されて転写抑制型を生じるサイト<ref name=ref34><pubmed>16611981</pubmed></ref>。]] | ||
==プロセシングと分泌 == | ==プロセシングと分泌 == | ||
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ソニック・ヘッジホッグによる主要な細胞内シグナル経路は、2つの膜タンパク質 – 12回膜貫通型Patched（Ptc）と7回膜貫通型のGタンパク質共役受容体（G-protein coupled receptor; [[GPCR]]）の１つSmoothened（Smo） − によって仲介されている。Patchedは細胞膜の中でも特に１次繊毛と呼ばれる細胞の突起部分に局在し、Shhと直接結合する。いったんShhがPtcに結合するとShh/Ptc複合体は繊毛から細胞膜へと移動する<ref><pubmed>17641202</pubmed></ref> 。一方、もう１つの膜タンパク質Smoは、細胞がShhに暴露されていないときには繊毛の周辺の細胞膜上に存在するが、細胞がShhによって刺激され、Shh/Ptc複合体が繊毛から退去すると、代わりに繊毛内へと進入する。 | ソニック・ヘッジホッグによる主要な細胞内シグナル経路は、2つの膜タンパク質 – 12回膜貫通型Patched（Ptc）と7回膜貫通型のGタンパク質共役受容体（G-protein coupled receptor; [[GPCR]]）の１つSmoothened（Smo） − によって仲介されている。Patchedは細胞膜の中でも特に１次繊毛と呼ばれる細胞の突起部分に局在し、Shhと直接結合する。いったんShhがPtcに結合するとShh/Ptc複合体は繊毛から細胞膜へと移動する<ref><pubmed>17641202</pubmed></ref> 。一方、もう１つの膜タンパク質Smoは、細胞がShhに暴露されていないときには繊毛の周辺の細胞膜上に存在するが、細胞がShhによって刺激され、Shh/Ptc複合体が繊毛から退去すると、代わりに繊毛内へと進入する。 | ||
細胞膜で受容されたシグナルを核に伝達するのは、Gli（ショウジョウバエではCubitus interruptus; Ci）と呼ばれるZnフィンガー型[[転写因子]]であり、脊椎動物に存在する３種類のGli（Gli1-3）<ref><pubmed>21801010</pubmed></ref> のうちShhのシグナルを1次的に伝達するのはGli2,3である。Gli2,3は繊毛内でSmoと何らかの相互作用をすることにより、シグナルを繊毛から核へと伝達する<ref><pubmed>16254602</pubmed></ref> 。Gli2/3は転写活性領域と抑制領域を併せ持つ転写因子で、Shhシグナルが存在しないときには翻訳されたポリペプチドが恒常的に分解（ユビキチン化）されてアミノ末端側だけの断片として存在し、転写抑制因子として働く。Gli2/3のユビキチン化は、まず[[PKA]]（[[プロテインキナーゼA]]）と[[Glycogen synthase kinase 3|Glycogen Synthase Kinase 3]]β（[[GSK3β]]）によって[[セリン]]残基がリン酸化され、それを、 βTrCP（E3ユビキチンリガーゼ）と[[足場タンパク質]]Cullin3を含むSCF βTrCP複合体がターゲットすることによって進む<ref><pubmed>16705181</pubmed></ref><ref><pubmed>16611981</pubmed></ref><ref><pubmed>16651270</pubmed></ref> 。 | 細胞膜で受容されたシグナルを核に伝達するのは、Gli（ショウジョウバエではCubitus interruptus; Ci）と呼ばれるZnフィンガー型[[転写因子]]であり、脊椎動物に存在する３種類のGli（Gli1-3）<ref name=ref31><pubmed>21801010</pubmed></ref> のうちShhのシグナルを1次的に伝達するのはGli2,3である。Gli2,3は繊毛内でSmoと何らかの相互作用をすることにより、シグナルを繊毛から核へと伝達する<ref name=ref32><pubmed>16254602</pubmed></ref> 。Gli2/3は転写活性領域と抑制領域を併せ持つ転写因子で、Shhシグナルが存在しないときには翻訳されたポリペプチドが恒常的に分解（ユビキチン化）されてアミノ末端側だけの断片として存在し、転写抑制因子として働く。Gli2/3のユビキチン化は、まず[[PKA]]（[[プロテインキナーゼA]]）と[[Glycogen synthase kinase 3|Glycogen Synthase Kinase 3]]β（[[GSK3β]]）によって[[セリン]]残基がリン酸化され、それを、 βTrCP（E3ユビキチンリガーゼ）と[[足場タンパク質]]Cullin3を含むSCF βTrCP複合体がターゲットすることによって進む<ref><pubmed>16705181</pubmed></ref><ref name=ref34><pubmed>16611981</pubmed></ref><ref><pubmed>16651270</pubmed></ref> 。 | ||
いったんShhシグナルが細胞に導入されるとPKAが不活化され<ref><pubmed>24336288</pubmed></ref><ref name=ref37><pubmed>27799542</pubmed></ref> 、Gli2/3のユビキチン分解が抑制されて全長型Gli2/3は繊毛内に移動する<ref><pubmed>16254602</pubmed></ref><ref><pubmed>20154143</pubmed></ref> 。その後、核に移動して遺伝子発現を誘導する<ref name=ref39><pubmed>23799571</pubmed></ref> 。この際にはGli2/3に対してSPOPと呼ばれるユビキチンリガーゼによるユビキチン化が起こってタンパク質自体の安定性が変化する<ref name=ref40><pubmed>20360384</pubmed></ref><ref><pubmed>20463034</pubmed></ref> ほか、さまざまな修飾（リン酸化、[[アセチル化]]、SUMO化）も関与してその転写活性を制御する<ref name=ref40><pubmed>20360384</pubmed></ref><ref><pubmed>20711444</pubmed></ref><ref><pubmed>23762415</pubmed></ref><ref><pubmed>24373970</pubmed></ref> 。Gliタンパク質の[[DNA]]結合配列にはGACCACCCAという配列が提唱されてきた<ref><pubmed>9118802</pubmed></ref> が、最近、解離定数（結合のアフィニティー）が異なる別の配列も見つかっている<ref><pubmed>23153497</pubmed></ref> 。 | いったんShhシグナルが細胞に導入されるとPKAが不活化され<ref><pubmed>24336288</pubmed></ref><ref name=ref37><pubmed>27799542</pubmed></ref> 、Gli2/3のユビキチン分解が抑制されて全長型Gli2/3は繊毛内に移動する<ref name=ref32><pubmed>16254602</pubmed></ref><ref><pubmed>20154143</pubmed></ref> 。その後、核に移動して遺伝子発現を誘導する<ref name=ref39><pubmed>23799571</pubmed></ref> 。この際にはGli2/3に対してSPOPと呼ばれるユビキチンリガーゼによるユビキチン化が起こってタンパク質自体の安定性が変化する<ref name=ref40><pubmed>20360384</pubmed></ref><ref><pubmed>20463034</pubmed></ref> ほか、さまざまな修飾（リン酸化、[[アセチル化]]、SUMO化）も関与してその転写活性を制御する<ref name=ref40><pubmed>20360384</pubmed></ref><ref><pubmed>20711444</pubmed></ref><ref><pubmed>23762415</pubmed></ref><ref><pubmed>24373970</pubmed></ref> 。Gliタンパク質の[[DNA]]結合配列にはGACCACCCAという配列が提唱されてきた<ref><pubmed>9118802</pubmed></ref> が、最近、解離定数（結合のアフィニティー）が異なる別の配列も見つかっている<ref><pubmed>23153497</pubmed></ref> 。 | ||
Gli1-3は多くの臓器に発現しているためにそれらの遺伝子変異マウスの表現型も多様であり<ref><pubmed>9731531</pubmed></ref> 、神経系で強い表現型が現れるものもある。Gli2変異マウスでは、Shhシグナルの影響を受ける[[底板]]とV3[[介在神経]]領域の[[分化]]が抑制され、パターン形成に異常が生じて出生直後に死亡する<ref><pubmed>9636069</pubmed></ref> 。一方、Gli3変異マウスでは、主に脳領域でShhシグナルがむしろ亢進した表現型になるため<ref><pubmed>8387379</pubmed></ref><ref><pubmed>11017169</pubmed></ref> 、Gli3が主に転写抑制型として働くことが示唆される。Gli1単独の変異マウスでは神経系では大きな表現型が見つかっていないが、Gli2変異による表現型をGli1のノックインによって相補することができるため、Gli2の転写活性型と同様の働きをしていると考えられる<ref><pubmed>10725236</pubmed></ref><ref><pubmed>11748151</pubmed></ref> 。 | Gli1-3は多くの臓器に発現しているためにそれらの遺伝子変異マウスの表現型も多様であり<ref><pubmed>9731531</pubmed></ref> 、神経系で強い表現型が現れるものもある。Gli2変異マウスでは、Shhシグナルの影響を受ける[[底板]]とV3[[介在神経]]領域の[[分化]]が抑制され、パターン形成に異常が生じて出生直後に死亡する<ref><pubmed>9636069</pubmed></ref> 。一方、Gli3変異マウスでは、主に脳領域でShhシグナルがむしろ亢進した表現型になるため<ref><pubmed>8387379</pubmed></ref><ref><pubmed>11017169</pubmed></ref> 、Gli3が主に転写抑制型として働くことが示唆される。Gli1単独の変異マウスでは神経系では大きな表現型が見つかっていないが、Gli2変異による表現型をGli1のノックインによって相補することができるため、Gli2の転写活性型と同様の働きをしていると考えられる<ref><pubmed>10725236</pubmed></ref><ref><pubmed>11748151</pubmed></ref> 。 | ||