カタストロフィン

カタストロフィン（カタストロフィー関連タンパク質）は、微小管の分解に関連するタンパク質を表す用語です。カタストロフィンは、微小管カタストロフィーとして知られるプロセスである微小管の短縮に影響を与えます。[ 1 ]

微小管のダイナミクス

微小管は、円筒形の管状に配置されたチューブリンサブユニットのポリマーです。サブユニットはαチューブリンとβチューブリンで構成されています。GTPはαチューブリンに不可逆的に結合します。βチューブリンはGTPに結合し、加水分解されてGDPになります。微小管の成長または分解を制御するのは、βチューブリンに結合したGDPです。 [ 2 ]しかし、このGDPはGTPによって置換される可能性があります。GTPに結合したβチューブリンは、安定した成長を可能にするGTPキャップを持つと言われています。[ 3 ]

微小管は安定状態と不安定状態のいずれかで存在します。不安定型の微小管は、有糸分裂などの急速な変化を遂げている細胞によく見られます。[ 1 ]不安定型は、フィラメントが一見ランダムに伸び縮みする動的不安定性の状態にあります。微小管の収縮を引き起こすメカニズムの解明は、まだ発展途上です。[ 4 ]

カタストロフィーモデル

あるモデルでは、 GTPキャップの喪失がGDPを含むプロトフィラメントの収縮を引き起こすと提唱されています。このGTPキャップモデルに基づくと、カタストロフィーはランダムに発生します。このモデルは、微小管の成長の増加はランダムカタストロフィーの頻度の減少と相関し、その逆もまた同様であると提唱しています。微小管の成長速度には影響を与えずにカタストロフィーの速度を変える微小管関連タンパク質の発見は、この確率的な成長と収縮のモデルに疑問を投げかけています。 [ 5 ]

増加

オンコプロテイン18/スタスミンは、カタストロフィーの頻度を増加させることが示されている。[ 5 ]オンコプロテイン18（Op18）は、良性または悪性の腫瘍部位に豊富に見られる細胞質タンパク質であり、リン酸化の複雑なタイミングを介して、この生体分子は微小管の脱重合を制御する。[ 6 ]セリン残基によって特徴付けられる4つのリン酸化部位があり、サイクリン依存性タンパク質キナーゼ（CDK）Ser16、Ser25、Ser38、およびSer63と関連している。[ 7 ] [ 8 ] Op18による微小管の不安定化に関しては、チューブリン二量体形成の阻害またはカタストロフィー現象の2つの異なるモデルが争われている。[ 7 ]

キネシン関連タンパク質XKCM1はアフリカツメガエルの微小管におけるカタストロフィーを刺激する。[ 1 ]

キネシン関連タンパク質13MCAKは、微小管の成長促進に影響を与えることなく、カタストロフィーの頻度を増加させる。[ 9 ]

減少

ダブルコルチン（DCX）は、微小管の成長速度に影響を与えずにカタストロフィーを阻害する能力を示す[ 5 ]

アフリカツメガエル微小管タンパク質215（XMAP215）はカタストロフィーの阻害に関与していることが示唆されている。[ 1 ]

メカニズム

一部のカタストロフィンは、微小管の末端に結合し、チューブリン二量体の解離を促進することでカタストロフィーに影響を与えます。[ 10 ]

微小管発達の様々な数学モデルが、試験管内および生体内での観察を考慮して開発されている。[ 5 ]一方、カタストロフィンが関与する微小管重合ダイナミクスの新しい試験管内モデルがあり、微小管の生体内挙動を模倣するためにテストされている。[ 11 ]

参照

参考文献

  1. ^ a b c dアルバーツ B、ジョンソン A、ルイス J、ラフ M、ロバーツ K、ウォルター P (2002 年 1 月)。「有糸分裂」。細胞の分子生物学(第 4 版)。ニューヨーク: ガーランドサイエンス。ISBN 978-0-7167-3706-3。
  2. ^ Lodish H, Berk A, Zipursky SL, Matsudaira P, Baltimore D, Darnell J (2000年1月). 「微小管構造」 .分子細胞生物学（第4版）. マクミラン. ISBN 978-0-7167-4366-8。
  3. ^ Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P (2002年1月). 「細胞骨格フィラメントの自己組織化と動的構造」 . Molecular Biology of the Cell (第4版). ニューヨーク: Garland Science. ISBN 978-0-7167-3706-3。
  4. ^ Lodish H, Berk A, Zipursky SL, Matsudaira P, Baltimore D, Darnell J (2000年1月). 「微小管のダイナミクスと関連タンパク質」 .細胞の分子生物学（第4版）. ニューヨーク: Garland Science. ISBN 978-0-7167-3706-3。
  5. ^ a b c d Bowne-Anderson H, Hibbel A, Howard J (2015年12月). 「微小管の成長とカタストロフィーの制御：理論と実験の統合」 . Trends in Cell Biology . 25 (12): 769– 779. doi : 10.1016/j.tcb.2015.08.009 . PMC 4783267. PMID 26616192 .  
  6. ^ Marklund U, Larsson N, Gradin HM, Brattsand G, Gullberg M (1996年10月). 「オンコプロテイン18はリン酸化応答性微小管ダイナミクス制御因子である」. The EMBO Journal . 15 (19): 5290– 5298. doi : 10.1002/j.1460-2075.1996.tb00914.x . PMC 452273. PMID 8895574 .  
  7. ^ a b Brattsand G (2000年8月). 「ヒト乳がんにおけるオンコプロテイン18/スタスミン発現と確立された予後因子との相関」 . British Journal of Cancer . 83 (3): 311– 318. doi : 10.1054 / bjoc.2000.1264 . PMC 2374559. PMID 10917544 .  
  8. ^ Larsson N, Marklund U, Gradin HM, Brattsand G, Gullberg M (1997年9月). 「腫瘍タンパク質18による微小管ダイナミクスの制御：有糸分裂中のマルチサイトリン酸化の制御役割の解明」 . Molecular and Cellular Biology . 17 (9): 5530– 5539. doi : 10.1128/MCB.17.9.5530 . PMC 232401. PMID 9271428 .  
  9. ^ Hunter AW, Caplow M, Coy DL, Hancock WO, Diez S, Wordeman L, Howard J (2003年2月). 「キネシン関連タンパク質MCAKは、微小管末端にATP加水分解複合体を形成する微小管脱重合酵素である」 . Molecular Cell . 11 (2): 445– 457. doi : 10.1016/S1097-2765(03) 00049-2 . PMC 6468321. PMID 12620232 .  
  10. ^ Helenius J, Brouhard G, Kalaidzidis Y, Diez S, Howard J (2006年5月). 「脱重合キネシンMCAKは格子拡散を利用して微小管末端を迅速に標的とする」. Nature . 441 ( 7089): 115– 119. Bibcode : 2006Natur.441..115H . CiteSeerX 10.1.1.392.1014 . doi : 10.1038/nature04736 . PMID 16672973. S2CID 4408328 .   
  11. ^森脇 剛志、五島 剛志 (2016年11月). 「5つの因子が微小管重合ダイナミクスの3つの段階すべてを再構成できる」 . The Journal of Cell Biology . 215 (3): 357– 368. doi : 10.1083/jcb.201604118 . PMC 5100292. PMID 27799364 .  
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