コートタンパク質複合体II（COPII）は、タンパク質を小胞体からゴルジ体または小胞体ゴルジ体中間体へ輸送するための小胞形成を促進するタンパク質群です。このプロセスは、 COPI複合体に関連する逆行輸送とは対照的に、順行輸送と呼ばれます。COPIIは2つの部分から構成されます。まず、Sar1、Sec23、およびSec24からなる内層が形成され、次にSec13とSec31からなる外層格子が内コートを囲みます。
関数
COPIIコートは、小胞体（ER）から小胞を形成する役割を担っています。これらの小胞は、輸送タンパク質をゴルジ体（酵母）または小胞体ゴルジ体中間体（ERGIC、哺乳類）へ輸送します。[1]
コートの組み立ては、細胞質 Ras GTPase Sar1がグアニンヌクレオチド交換因子Sec12によって活性化されると開始されます。 [1]活性化されたSar1-GTPはER膜に挿入され、膜の湾曲部に優先的に結合します。Sar1-GTPが膜に挿入されると、Sec23とSec24がリクルートされ、内側のケージが形成されます。[1]内側のコートが組み立てられると、外側のコートタンパク質Sec13とSec31が出芽小胞にリクルートされます。[1] Sar1 GTPがGDPに加水分解されると、コートの分解が促進されます。
いくつかのタンパク質は、COPII小胞への貨物の選択的なパッケージングを担っていることが分かっています。最近の研究では、Sec23/Sec24-Sar1複合体が貨物の選択に関与していることが示唆されています。[2]例えば、サッカロミセス・セレビシエのErv29pは、糖鎖付加されたプロα因子のパッケージングに必須であることが分かっています。[3]
Sec24 タンパク質はさまざまな貨物タンパク質を認識し、出芽小胞にパッケージ化します。
構造
COPIIコートは、Sar1、Sec23、Sec24からなる柔軟な網目構造の内層と、Sec13とSec31からなる外層から構成されています。[1] Sar1は他のRasファミリーGTPaseと類似しており、6本のβ鎖を核とし、その両側に3本のαヘリックスと2つの柔軟な「スイッチドメイン」を有しています。他のRasファミリーGTPaseとは異なり、Sar1はミリストイル化やプレニル化ではなく、N末端ヘリックスを介して膜に挿入されます。[1]
これらのコートタンパク質は、小胞を正しい標的膜に誘導したりドッキングさせたりするのには必要ですが、それだけでは不十分です。 これらのプロセスを実行するには、 SNARE、カーゴ、その他のタンパク質も必要です。
出芽前複合体（Sar1-GTPとSec23/24から構成）は、柔軟なSec13p/31p複合体をリクルートする。Sec13/31p複合体は他のSec13/31複合体と重合し、クラスリン小胞類似体よりも格子幅の広い立方八面体を形成する。この立方八面体の形成によりER膜が変形し、COPII小胞（カーゴタンパク質およびv-SNAREとともに）が剥離し、COPII小胞の出芽プロセスが完了する。[2]
規制
Sec12がCOPIIの組み立てを開始するきっかけとなるシグナルは未だ不明であるが、現在ではコート形成を制御するいくつかの因子が知られている。[4] COPIIの形成頻度は、Sec16AとTango1タンパク質によって部分的に制御されており、これはSec12を特定の場所に集中させることで、より効率的にSar1を活性化できると考えられる。[1]
進化
哺乳類にはSar1遺伝子が2つ存在し、SAR1AとSAR1Bである（SAR1Bは以前はSARA2として知られていた[5]）。培養された哺乳類細胞では、この2つのSar1遺伝子は重複しているように見えるが、動物においてはSAR1BがCOPII被覆小胞（直径1マイクロメートル以上）の形成に特異的に必要である[1] 。
同様に、哺乳類はSEC23遺伝子を2つ発現します。SEC23AとSEC23Bです。これら2つのSec23アイソフォームは同一の機能を持ちますが、異なる体組織で発現します。どちらのSec23タンパク質も、SEC24A、SEC24B、SEC24C、SEC24Dの4つのSec24タンパク質のいずれかと相互作用することができます。[1]
病気における役割
COPIIタンパク質のほとんどにおいて、致死性または病原性変異が報告されています。マウスでは、Sar1Bの欠損により生後まもなく死亡します。[6]ヒトでは、特定のSAR1B変異体を2コピー受け継ぐことでカイロミクロン滞留病[1]を発症し、 Sar1Bの欠損はカイロミクロン滞留病と神経筋疾患であるマリネスコ・シェーグレン症候群の併発を引き起こします。[6]
Sec23Aの喪失は子宮内のマウスにとって致命的である。[6]ヒトでは、Sec23A変異は頭蓋水晶体縫合異形成症を引き起こし、Sec23B変異は骨髄疾患である先天性赤血球異形成症II型や一部の癌と関連している。[6] [1] Sec23Bを持たないマウスは生後まもなく死亡する。[6] ハルペリン・バーク症候群（HLBKS）は、SEC31Aのヌル変異によって引き起こされる、まれな常染色体劣性神経発達障害である。[7]
構造変化
CopIIには3つの特異的結合部位があり、それぞれが複合体を形成できます。隣の図（Sed5）はSec22 t-SNARE複合体を用いて結合します。この部位はより強く結合するため、より好まれます。（Embo）
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スネアタンパク質Sed5と複合体を形成したCopIIタンパク質の構造（PDB：1PD0）。[8]
研究
39番目のトレオニンをアスパラギンに変異させると、GDPに恒久的に結合した優性負性Sar1Aが生成されます。79番目のヒスチジンをグリシンに変異させると、GTPの加水分解が劇的に遅くなる恒常活性Sar1Aが生成されます。[1]
参照
参考文献
- ^ abcdefghijkl Peotter J, Kasberg W, Pustova I, Audhya A (2019年7月). 「ER/ERGICインターフェースにおけるCOPIIを介したトラフィッキング」. Traffic . 20 (7): 491– 503. doi :10.1111/tra.12654. PMC 6640837. PMID 31059169 .
- ^ ab Fath S, Mancias JD, Bi X, Goldberg J (2007年6月). 「COPIIケージにおけるコートタンパク質の構造と組織化」. Cell . 129 (7): 1325–36 . doi : 10.1016/j.cell.2007.05.036 . PMID 17604721. S2CID 10692166.
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- ^ abcde Lu CL, Kim J (2020年3月). 「脊椎動物におけるER輸送機構COPII遺伝子の変異の影響」. Cell Stress Chaperones . 25 (2): 199– 209. doi :10.1007/s12192-019-01062-3. PMC 7058761. PMID 31970693 .
- ^ ハルペリン、ダニエル;カディル、ロテム。ペレス、ヨナタン。マックス・ドラブキン。ヨゲブ、ユヴァル。ワームサー、オハド。バーマン、エレズM;エレメンコ、エカテリーナ。ロットブラット、バラク。ショラー、ザミール。グラードシュタイン、リベ;シェレフ、イラン。バーク、ルース。アブドゥ、ウリ。フルッサー、ハギット (2018-11-21)。「SEC31A 変異は ER の恒常性に影響を及ぼし、神経症候群を引き起こします。 」医学遺伝学ジャーナル。56 (3): 139–148。土井:10.1136/jmedgenet-2018-105503。ISSN 0022-2593。PMID 30464055。S2CID 53717389 。
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