コラーゲン、タイプII、アルファ1

COL2A1
利用可能な構造
PDBオーソログ検索: PDBe RCSB
識別子
エイリアスCOL2A1、AOM、COL11A3、軟骨コラーゲン、ANFH、STL1、コラーゲンII型アルファ1、コラーゲンII型アルファ1鎖、SEDC、コラーゲンII
外部IDオミム: 120140 ; MGI : 88452 ;ホモロジーン: 55607 ;ジーンカード: COL2A1 ; OMA : COL2A1 - オルソログ
オーソログ
種人間ねずみ
エントレズ

1280

12824

アンサンブル

ENSG00000139219

ENSMUSG00000022483

ユニプロット

P02458

P28481

RefSeq (mRNA)

NM_001844 NM_033150

NM_001113515 NM_031163

RefSeq（タンパク質）

NP_001835 NP_149162

NP_001106987 NP_112440

場所（UCSC）12章: 47.97 – 48 MB15章: 97.87 – 97.9 Mb
PubMed検索[ 3 ][ 4 ]
ウィキデータ
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コラーゲン II 型アルファ 1 (原発性変形性関節症、先天性脊椎骨端異形成症)は、 COL2A1としても知られ、II 型コラーゲンのプロアルファ 1(II) 鎖の生成を指示するヒト遺伝子です。

遺伝子

COL2A1遺伝子は、 12番染色体の長腕（q）の13.11番と13.2番の間、塩基対46,653,017から46,684,527までに位置している。COL2A1の発現は、軟骨細胞においてSOX-9とレトロトランスポゾンgag-like-3遺伝子RTL3によって制御されている。[ 5 ]

この遺伝子には2つの転写産物が同定されている。[ 6 ]

関数

この遺伝子は、軟骨や眼の硝子体に含まれる線維状コラーゲンであるII型コラーゲンのα1鎖をコードしています。 [ 6 ]

結合組織の構造と強度を高めるII型コラーゲンは、主に軟骨、眼球を満たすゼリー状の物質（硝子体）、内耳、脊椎の椎骨間の椎間板の中心部（髄核）に含まれています。3本のプロアルファ1(II)鎖がねじれて、三本鎖のロープ状のプロコラーゲン分子を形成します。これらのプロコラーゲン分子は細胞内の酵素によって処理される必要があります。処理された分子は細胞から出て、細長い原線維に配列し、細胞周囲の空間で互いに架橋します。この架橋により、非常に強い成熟したII型コラーゲン線維が形成されます。[ 6 ]

臨床的意義

COL2A1遺伝子の変異は、軟骨無形成症、軟骨異形成症、早期発症型家族性変形性関節症、先天性SED、ランガー・サルディーノ軟骨無形成症、クニースト骨異形成症、スティックラー症候群、およびストラドウィック型脊椎骨端骨端異形成症と関連している。[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]さらに、このコラーゲン分子のCプロペプチドであるカルシウム結合タンパク質であるコンドロカルシンの処理における欠陥も軟骨異形成症と関連している。[ 6 ]

軟骨無形成症2型

COL2A1遺伝子におけるいくつかの種類の変異が、軟骨無形成症2型の原因となります。これらの変異には、遺伝子の一部欠損、アミノ酸グリシンの別のアミノ酸への置換、あるいはタンパク質の切断につながる変化が含まれます。これらの変異はすべて、成熟したII型コラーゲンの産生を阻害し、このコラーゲンを豊富に含む組織に影響を及ぼします。

扁平脊椎致死性骨異形成症、トーランス型

扁平脊椎致死性骨異形成症（トーランス型）の患者では、COL2A1遺伝子の変異が10件未満しか確認されていません。そのほとんどは、プロα1(II)鎖の1アミノ酸残基の変化に起因し、コラーゲン線維に組み込むことができない異常な鎖を生成します。その結果、コラーゲン産生が減少し、四肢の短縮、胸郭の縮小、椎骨の扁平化、指や足指の短縮などの骨格異常が認められます。

軟骨形成不全症

軟骨形成不全症は、欠失、グリシン置換、切断など、COL2A1遺伝子の様々な変異によって引き起こされます。これらの変異は、成熟した三本鎖II型コラーゲン分子の形成を阻害し、コラーゲンを豊富に含む組織に影響を及ぼします。

クニースト異形成症

クニースト異形成症の原因となる変異のほとんどは、異常に短いプロα1(II)コラーゲン鎖を生じ、これが正常長の鎖と結合して、正常よりも短いコラーゲン分子を生成します。これがクニースト異形成症の特徴的な所見となります。

脊椎骨端骨端異形成症

脊椎骨端骨端異形成症、ストラドウィック型における既知のCOL2A1変異はすべて、プロアルファ1(II)鎖のグリシンを別のアミノ酸に置き換え、安定した三本鎖コラーゲン分子の形成を阻害します。

先天性脊椎骨端異形成症は、誤ったアミノ酸置換やプロα1(II)鎖の切断など、いくつかの種類のCOL2A1変異によって引き起こされ、成熟したコラーゲン分子の形成を阻害します。[ 9 ]

脊椎末梢性異形成症では、COL2A1遺伝子の変異により、コラーゲン繊維に組み込むことができない短縮型プロα1(II)鎖が生成されます。この異常な鎖は軟骨細胞に蓄積し、骨の発達を阻害し、椎骨の扁平化と指の短縮を引き起こします。

スティックラー症候群

いくつかのCOL2A1変異はスティックラー症候群を引き起こし、多くの場合、コラーゲン繊維に組み込むことができない切断型タンパク質の産生につながります。多くの変異は未熟な終結シグナルを導入し、プロα1(II)コラーゲン鎖の50%減少と軟骨におけるII型コラーゲンの産生低下を引き起こします。[ 10 ]

変形性関節症のリスク

COL2A1遺伝子の変異は、一部の個人において変形性関節症の感受性を高める可能性があります。これらの変異はプロα1(II)鎖のアミノ酸を変化させ、関節軟骨のコラーゲン線維の完全性に影響を与え、変形性関節症の一因となる可能性があります。

参考文献

  1. ^ a b c GRCh38: Ensemblリリース89: ENSG00000139219 – Ensembl、2017年5月
  2. ^ a b c GRCm38: Ensemblリリース89: ENSMUSG00000022483 – Ensembl、2017年5月
  3. ^ 「ヒトPubMedリファレンス：」。米国国立医学図書館、国立生物工学情報センター。
  4. ^ 「マウスPubMedリファレンス：」米国国立医学図書館、国立生物工学情報センター。
  5. ^ Ball HC, Ansari MY, Ahmad N, Novak K, Haqqi TM (2021年11月). 「レトロトランスポゾンgag-like-3遺伝子RTL3とSOX-9は軟骨細胞におけるCOL2A1の発現を共制御する」 .結合組織研究. 62 (6): 615– 628. doi : 10.1080/03008207.2020.1828380 . ISSN 1607-8438 . PMC 8404968. PMID 33043724 .   
  6. ^ a b c d e「Entrez遺伝子：COL2A1コラーゲン、タイプII、アルファ1（原発性変形性関節症、先天性脊椎骨端線形成不全） 」。
  7. ^ Deng H, Huang X, Yuan L (2016). 「COL2A1関連疾患の分子遺伝学」.変異研究. Reviews in Mutation Research . 768 : 1– 13. Bibcode : 2016MRRMR.768....1D . doi : 10.1016/j.mrrev.2016.02.003 . PMID 27234559 . 
  8. ^ Zhang B, Zhang Y, Wu N, Li J, Liu H, Wang J (2020年3月). 「COL2A1変異データの統合解析とII型コラーゲノパチーの分類」.臨床遺伝学. 97 (3): 383– 395. doi : 10.1111/cge.13680 . PMID 31758797 . 
  9. ^ Nenna R, Turchetti A, Mastrogiorgio G, Midulla F (2019). 「COL2A1遺伝子変異：先天性脊椎骨端異形成症のメカニズム」 .臨床遺伝学の応用. 12 : 235–238 . doi : 10.2147/TACG.S197205 . PMC 6900288. PMID 31824186 .  
  10. ^樋口雄三、長谷川功、山下正之、田中秀樹、塚原秀樹（2017年8月）. 「スティックラー症候群1型患者におけるCOL2A1遺伝子の新規変異：症例報告と文献レビュー」 . Journal of Medical Case Reports . 11 (1): 237. doi : 10.1186/s13256-017-1396- y . PMC 5574094. PMID 28841907 .  

さらに読む

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