Jチェーン
Jチェーン
識別子
エイリアスJCHAIN、IGCJ、JCH、IGJ、J チェーン、多量体 IgA と IgM の結合鎖
外部IDOMIM : 147790 ; MGI : 96493 ; HomoloGene : 16958 ; GeneCards : JCHAIN ; OMA : JCHAIN - オルソログ
オーソログ
種人間ねずみ
エントレズ

3512

16069

アンサンブル

ENSG00000132465

ENSMUSG00000067149

ユニプロット

P01591

P01592

RefSeq (mRNA)

NM_144646

NM_152839

RefSeq（タンパク質）

NP_653247

NP_690052

場所（UCSC）4章: 70.66 – 70.68 Mb5番目の文字: 88.67 – 88.68 Mb
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ウィキデータ
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免疫グロブリンM（IgM）五量体抗体分子（5つの塩基単位からなる）。1 ：塩基単位。2 ： 重鎖。3 ： 軽鎖。4 ：  J鎖。5 ：分子間ジスルフィド結合。
免疫グロブリンA二量体の概略図。H鎖（青）、L鎖（赤）、J鎖（マゼンタ）および分泌成分（黄色）を示しています。

結合鎖（J鎖）は、 IgM抗体とIgA抗体 のモノマーを連結して分泌可能なポリマー抗体を形成するタンパク質成分である。 [ 5 ] J鎖は動物界でよく保存されているが、その具体的な機能は未だ完全には解明されていない。137残基からなるポリペプチドであり、[ 6 ] IGJ遺伝子によってコードされている。[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]

構造

J鎖は分子量15 kDaの糖タンパク質である。その二次構造は未解明であるが、標準的な免疫グロブリンドメインを有する単一のβバレル構造または2つのドメインに折り畳まれた構造をとると考えられている。[ 10 ] J鎖の一次構造は異常に酸性であり、負に帯電したアミノ酸を多く含んでいる。[ 11 ] J鎖は8つのシステイン残基を有し、そのうち6つは分子内ジスルフィド結合に関与し、残りの2つはIgA抗体またはIgM抗体のFc末端領域（それぞれα鎖およびμ鎖）に結合する機能を持つ。N-グリコシル化によって生じるN結合型炭水化物も、このタンパク質が抗体ポリマーに組み込まれる際に不可欠である。[ 12 ] J鎖と高い相同性を持つタンパク質ファミリーは知られていない。[ 13 ]

関数

抗体重合

J鎖は哺乳類におけるIgMとIgAの多量体化を制御します。細胞内で発現すると、IgM五量体とIgA二量体の形成を促進します。IgM五量体は単一のJ鎖で形成されることが最も一般的ですが、いくつかの研究では、単一のIgM五量体に4つのJ鎖が結合していることが示されています。

J鎖はIgMポリマーの形成の最終段階に組み込まれ、熱力学的にはヘキサマーよりもペンタマーの形成に有利である。[ 12 ] J鎖ノックアウト（KO）マウスでは、ヘキサマーIgMポリマーが優勢である。[ 14 ]これらのJ鎖陰性IgMヘキサマーは、J鎖陽性IgMペンタマーよりも補体を活性化する効果が15～20倍高い。[ 15 ]しかし、J鎖KOマウスはヘキサマーIgMの濃度が低く、補体活性化が欠損していることが示されており、生体内での追加的な調節機構があることを示唆している。[ 16 ]ペンタマーIgMが補体活性化を低下させることによるもう1つの結果は、補体活性化によって上皮膜に過度の損傷を与えることなく、J鎖陽性pIgMが抗原に結合できることである。[ 17 ]

J鎖は、2つのモノマー分泌鎖を連結することでIgAの二量体化を促進する。構造的には、J鎖は分子間ジスルフィド結合を形成し、各分子上の疎水性βサンドイッチを互いに近づけることで、2つの抗体モノマーを非対称に結合させる。[ 18 ]この多量体化機構には、結合免疫グロブリンタンパク質（BiP）やMZB1などのシャペロンタンパク質が関与し、それぞれが重合抗体の異なる因子を順次リクルートする。[ 19 ]

抗体分泌

粘膜抗体の基底膜から頂端上皮細胞への分泌は、多量体Ig受容体（pIgR）によって促進される。pIgRの基底タンパク質である分泌成分（SC）は、分泌準備が整ったIgを認識する。[ 20 ]分泌成分と分泌Igの結合は、抗体のJ鎖によって促進される。J鎖は分泌成分と物理的に接触し、トランスポーターの構造を開裂させる。[ 21 ]その後、複合体は細胞外に輸送され、分泌成分は受容体からタンパク質分解的に切断され、抗体は上皮細胞の頂端側および内腔全体に放出される。このメカニズムは、IgMとIgAの分泌においてほぼ共通していると考えられている。[ 19 ]

規制

J鎖は当初、抗体分泌型形質細胞でのみ発現すると考えられていましたが、免疫グロブリン発現前のB細胞分化の初期段階でも発現していることが観察されています。 [ 22 ] J鎖の発現は、B細胞前駆細胞とT細胞前駆細胞の両方で発現していることから、リンパ球分化の初期段階で起こると考えられています。細胞の発達に伴い、J鎖の合成にはμ鎖の発現が必要となるようです。[ 23 ]

J鎖遺伝子は、標準的なPax5の抑制によって転写制御されている。[ 24 ] Pax5は一般的な転写制御因子であるため、J鎖は単量体抗体を分泌する形質細胞でも依然として発現している。このような細胞ではJ鎖は機能を発揮せず、速やかに分解されると考えられている。[ 19 ]単量体IgAを分泌する形質細胞では、Pax5に依存しない機構がIgAの二量体化を阻害していると考えられる。[ 25 ]

系統発生

J鎖は、進化の過程で初期の顎骨脊椎動物に出現した可能性が高い。[ 26 ]硬骨魚類を含む一部の硬骨魚類は、その後J鎖の発現を失っている。[ 13 ]  アフリカツメガエルは、J鎖がなくても粘膜IgXを重合することができるが、これはおそらくJ鎖とIg分泌尾部を繋ぐ保存されたシステイン残基の喪失によるものと考えられる。[ 27 ]

サメはIgAを発現しないため、J鎖の発現はIgMの重合にのみ使用されます。[ 28 ]このことから、サメは粘膜分泌の交絡因子なしにJ鎖の調節と重合を研究する上で興味深いモデル生物となります。[ 29 ]

参考文献

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