コートマー
膜結合輸送小胞を覆うタンパク質複合体
COPIトライアド

コートマーは膜結合輸送小胞を覆うタンパク質複合体[1]である。2種類のコートマーが知られている。

コートマーは、アダプチンとしても知られるクラスリンアダプタータンパク質と機能的に類似しており、進化的に相同性があります[2] 。クラスリンアダプタータンパク質は、細胞膜からのエンドサイトーシスとトランスゴルジネットワークからリソソームへの輸送を制御します。

構造

コートマータンパク質複合体は、7つの非同一タンパク質サブユニットから構成されています。[3]これらの7つの非同一タンパク質サブユニットは、2つのタンパク質サブ複合体の一部です。 [3]最初のサブ複合体は、Ret1(α-COP)、Sec27(β'-COP)、およびSec 28(ε-COP)から構成されています。[3] 2番目のサブ複合体は、Sec26(β-COP)、Sec21(γ-COP)、Ret2(δ-COP)、およびRet3(ζ-COP)から構成されています。[3]

コピ

COPIはゴルジ体からERへタンパク質を輸送する小胞をコーティングするコートマーである。 [4]この経路は逆行性輸送と呼ばれている。COP Iタンパク質がゴルジ膜上の小胞をコーティングする前に、ARF1 (ADPリボシル化因子)と呼ばれる小さなGTPaseと相互作用する必要がある。[5] GDPに結合したARF1はゴルジ体膜と相互作用する。[5]次に、ゴルジ体膜のグアニンヌクレオチド交換因子(GEF) がARF1に結合したGDPをGTPに交換する。[5] [6]これによりARF1が活性化され、ゴルジ体脂質二重層に両親媒性αヘリックスを挿入できるようになる。 [6]次に、ARF1タンパク質はβ-COPおよびγ-COPと相互作用してCOP1をゴルジ体膜にリクルートする。[6小胞がER膜と融合する前に、小胞を囲むコートが解離する必要がある。ARF-GAP1はGTPaseを活性化することでARF1タンパク質を不活性化する役割を担う。[6] ARF1がGDP結合型構造に変化すると、COP1コートが不安定化する。[6]

COP1タンパク質は、タンパク質の細胞質ドメイン上の選別シグナルと相互作用することで適切な貨物を認識します。[7]最も一般的な選別シグナルには、アミノ酸配列KKXXまたはKDELが含まれます。[7] KKXXシグナルは膜貫通ERドメインに関連しており、KDELシグナルはER内腔内のタンパク質に関連しています。[7] COP1被覆小胞には、貨物の選別を助けるp24タンパク質も含まれています。[8]

COPII

COPIIは、ERからゴルジ体へタンパク質を輸送する小胞を覆うコートマーである。[4]この経路は順行性輸送と呼ばれている。[4] COPII経路の最初のステップは、Sar1と呼ばれる小さなGTPaseをER膜にリクルートすることである。[9] Sar1がER膜と相互作用すると、Sec12と呼ばれる膜タンパク質がグアニンヌクレオチド交換因子として働き、Sar1上のGTPをGDPに置換する。[9]これによりSar1タンパク質が活性化され、その両親媒性αヘリックスがER膜に結合します。[9]膜結合したSar1は、Sec23-Sec24タンパク質ヘテロ二量体をER膜に引き寄せます。Sar1はSec23に直接結合し、Sec24はER膜上のカーゴ受容体に直接結合します。[10]

Sar1-GTPおよびSec23-24複合体は、Sec13 / Sec31と呼ばれる別のタンパク質複合体をリクルートする。この複合体は重合して外殻の外側の層を形成する。[10] COP II小胞は、シスゴルジ膜と融合する前に外殻を脱ぎ捨てなければならない。これは、Sar1上のGTPがGTPase活性化タンパク質によって加水分解されたときに起こる。[10] GTPaseの活性化は、Sar1とSec23-Sec24タンパク質二量体間の相互作用を逆転させる。[10] COPII小胞は、膜貫通型ERタンパク質に存在するER輸出シグナルと直接相互作用することにより、適切な積荷を選択する。[7]様々な生物において同定されているER輸出シグナルには、いくつかのクラスがある。このように多くの異なるER輸出シグナルが関与していることは、輸出シグナルの結合部位が複数存在することを意味する。[7]

COPの欠陥に関連する疾患

新しく作られた分泌タンパク質は、細胞外に出る前にERとゴルジ体を通過する必要があります。COPII初期分泌経路の問題は、先天性赤血球異形成貧血II型と呼ばれる疾患につながる可能性があります。[11]これは、Sec23Bと呼ばれる遺伝子の変異によって引き起こされる常染色体劣性疾患です。[11]この遺伝子は、細胞内でのタンパク質輸送の制御に重要な役割を果たしています。[11]先天性赤血球異形成貧血II型の症状には、貧血、黄疸、網状赤血球数の減少、脾腫、ヘモクロマトーシスなどがあります。[12]先天性赤血球異形成貧血II型は通常、青年期または成人初期に診断されます。[12]先天性赤血球異形成貧血II型は非常にまれな疾患で、世界中で数百例しかありません。[12]この病気の治療には、輸血、鉄剤投与、脾臓摘出などが含まれる。[12]

COPII経路の欠損に関連する別の疾患は、第V因子および第VIII因子の混合欠乏症である。[11]この疾患では、人は第V因子と第VIII因子を生成するが、第V因子またはVIII因子を血流に送ることができない。[11]これは常染色体劣性疾患であり、出血症状、鼻血、月経過多、外傷後の過度の出血を引き起こす。 [13]この疾患は、専門の医療提供者によるスクリーニング検査の分析後に診断できる。[13] MCFD2遺伝子の変異が、第V因子および第VIII因子の混合欠乏症を引き起こす。[13]この疾患の治療には、患者への凍結血漿とデスモプレシンの投与が含まれる。 [13]

参考文献

  1. ^ 米国国立医学図書館の医学主題標目表（MeSH）におけるCoatomer+Protein
  2. ^ Boehm, Markus; Bonifacino, Juan S. (2001年10月). 「アダプチン」. Molecular Biology of the Cell . 12 (10): 2907– 2920. doi :10.1091/mbc.12.10.2907. ISSN  1059-1524. PMC 60144.  PMID 11598180  .
  3. ^ abcd Gomez-Navarro, Natalia; Miller, Elizabeth A. (2016-01-25). 「COP被覆小胞」. Current Biology . 26 (2): R54– R57. doi : 10.1016/j.cub.2015.12.017 . ISSN  0960-9822. PMID  26811885.
  4. ^ abc Lodish, Harvey; Berk, Arnold; Zipursky, S. Lawrence; Matsudaira, Paul; Baltimore, David; Darnell, James (2000). 「小胞輸送の分子メカニズム」.分子細胞生物学. 第4版. 2018年4月8日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  5. ^ abc Arakel, Eric C.; Schwappach, Blanche (2018-03-01). 「一目でわかるCOPI被覆小胞の形成」. Journal of Cell Science . 131 (5): jcs209890. doi : 10.1242/jcs.209890 . hdl : 21.11116/0000-0000-F94F-0 . ISSN  0021-9533. PMID  29535154.
  6. ^ abcde Duden, Rainer (2003-01-01). 「ER-to-Golgi transport: COP I and COP II function (Review)」. Molecular Membrane Biology . 20 (3): 197– 207. doi : 10.1080/0968768031000122548 . ISSN  0968-7688. PMID  12893528. S2CID  24067181.
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  9. ^ abc 佐藤健; 中野明彦 (2007-05-22). 「COPII小胞形成とタンパク質選別のメカニズム」. FEBS Letters . 膜輸送. 581 (11): 2076– 2082. doi : 10.1016/j.febslet.2007.01.091 . ISSN  0014-5793. PMID  17316621.
  10. ^ abcd Lajtha, Abel. (2010).神経化学と分子神経生物学ハンドブック. Springer Verlag. ISBN 978-0-387-35443-9. OCLC  462919553。
  11. ^ abcde Russo, Roberta; Esposito, Maria Rosaria; Iolascon, Achille (2013). 「コートタンパク質（COP）II複合体の欠陥に起因する遺伝性血液疾患」. American Journal of Hematology . 88 (2): 135– 140. doi : 10.1002/ajh.23292 . ISSN  1096-8652. PMID  22764119.
  12. ^ abcd Heimpel, Hermann; Anselstetter, Volker; Chrobak, Ladislav; Denecke, Jonas; Einsiedler, Beate; Gallmeier, Kerstin; Griesshammer, Antje; Marquardt, Thorsten; Janka-Schaub, Gritta; Kron, Martina; Kohne, Elisabeth (2003-12-15). 「先天性赤血球異形成症II型：疫学、臨床所見、および長期観察に基づく予後」. Blood . 102 (13): 4576– 4581. doi :10.1182/blood-2003-02-0613. ISSN  0006-4971. PMID  12933587. S2CID  15536​​86.
  13. ^ abcd Spreafico, Marta; Peyvandi, Flora (2009年6月). 「第V因子および第VIII因子の複合欠乏症」.血栓症・止血セミナー. 35 (4): 390– 399. doi :10.1055/s-0029-1225761. ISSN  1098-9064. PMID  19598067.
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