NADH脱水素酵素[ユビキノン]1α複合体サブユニット13は、ヒトではNDUFA13遺伝子によってコードされる酵素である。[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] NDUFA13タンパク質は、ミトコンドリア内膜に位置し、電子伝達系の5つの複合体の中で最大のNADH脱水素酵素(ユビキノン)のサブユニットである。[ 9 ] [ 10 ]
構造
NDUFA13遺伝子は、19番染色体のp腕の13.2番に位置し、11,995塩基対に及ぶ。[ 8 ]この遺伝子は、144個のアミノ酸からなる17 kDaのタンパク質を生成する。[ 11 ] [ 12 ] NDUFA13は、呼吸複合体の中で最大の酵素であるNADH脱水素酵素(ユビキノン)のサブユニットである。その構造はL字型で、長い疎水性膜貫通ドメインと、既知の酸化還元中心とNADH結合部位を含む末梢アームの親水性ドメインを有する。 [ 9 ] N末端疎水性ドメインは、ミトコンドリア内膜にまたがるαヘリックスに折り畳まれる可能性があり、C末端親水性ドメインは複合体Iの球状サブユニットと相互作用することが指摘されている。高度に保存された2つのドメイン構造は、この特徴がタンパク質機能にとって重要であり、疎水性ドメインはミトコンドリア内膜でNADH脱水素酵素(ユビキノン)複合体のアンカーとして機能することを示唆している。NDUFA13は複合体Iの膜貫通領域を形成する約31の疎水性サブユニットの1つであるが、触媒に関与しないと考えられている補助サブユニットである。[ 13 ]予測される二次構造は主にαヘリックスであるが、タンパク質のカルボキシ末端半分はコイルドコイル形態をとる可能性が高い。アミノ末端部には疎水性アミノ酸を豊富に含むβシートが含まれており、ミトコンドリアへの輸送シグナルとして機能する可能性がある。[ 8 ] [ 10 ] [ 14 ]
関数
ヒトNDUFA13遺伝子は、呼吸鎖複合体Iのサブユニットをコードしており、 NADHからユビキノンへ電子を伝達する。[ 8 ] NADHは複合体Iに結合し、フラビンモノヌクレオチド(FMN)義肢のイソアロキサジン環に2つの電子を伝達してFMNH 2を形成する。電子は義肢内の一連の鉄硫黄(Fe-S)クラスターを経て、最終的にコエンザイムQ10(CoQ)に伝達され、ユビキノール(CoQH 2)に還元される。電子の流れによってタンパク質の酸化還元状態が変化し、イオン化側鎖の構造変化とp Kシフトが起こり、ミトコンドリアマトリックスから4つの水素イオンが排出される。[ 9 ]
NDUFA13は、細胞死制御タンパク質であるGRIM-19と呼ばれる相同タンパク質を有する。これはインターフェロン/オールトランスレチノイン酸(IFN/RA)誘導性細胞死に関与する。このアポトーシス誘導活性は、ウイルスIRF1との相互作用によって阻害される。GRIM-19はシグナル伝達・転写活性化因子3 (STAT3)標的遺伝子の転写活性化を阻害するが、他のSTATファミリーメンバーの転写活性化は阻害しない。 [ 13 ]
臨床的意義
NDUFA13の相同タンパク質であるGRIM-19は、腸管上皮の慢性炎症を特徴とする炎症性腸疾患(IBD)であるクローン病(CD)において何らかの役割を果たしている可能性がある。これらの疾患患者の炎症性粘膜では、GRIM-19の発現が低下している。ヌクレオチド結合オリゴマー化ドメイン含有タンパク質2(NOD2)は、カスパーゼリクルートメントドメイン含有タンパク質15(CARD15)または炎症性腸疾患タンパク質1(IBD1)としても知られ、哺乳類の細胞質病原体認識分子として機能し、細胞内侵入細菌の生存を制限することで抗菌作用を発揮する。GRIM-19は、微生物に対する腸管上皮細胞の応答を調節することにより、CARD15を介した自然粘膜応答における下流抗菌エフェクターとして作用する。 NOD2を介した細菌ムラミルジペプチドの認識に続いて、GRIM-19は感染に対する免疫応答を制御する上で重要な成分であるNF-κBの活性化に必要である。 [ 13 ] [ 15 ]
相互作用
NDUFA13はSTAT3と相互作用することが示されている。[ 16 ]
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