ピカチュリン

エグフラム
識別子
エイリアス	EGFLAM、AGRINL、AGRNL、PIKA、EGF様、フィブロネクチンIII型およびラミニンGドメイン、Smp_128580.1
外部ID	オミム：617683; MGI : 2146149;ホモロジーン: 65044;ジーンカード：EGFLAM; OMA :EGFLAM - オルソログ
遺伝子の位置（ヒト） キリスト 5番染色体（ヒト）[1] バンド 5p13.2-p13.1 始める 38,258,409 bp [1] 終わり 38,465,480 bp [1]
遺伝子の位置（マウス） キリスト 15番染色体（マウス）[2] バンド 15|15 A1 始める 7,235,601 bp [2] 終わり 7,427,876 bp [2]
RNA発現パターン ブギー 人間 マウス（相同遺伝子） 上位の表現 腓腹筋 太ももの筋肉 前脛骨筋 三角筋 外側広筋 脛骨神経 心臓の頂点 上腕二頭筋 上腕二頭筋の骨格筋組織 生殖腺 上位の表現 網膜の神経層 輸出管 精母細胞 心室中隔 精子細胞 腓腹筋の内側頭 左肺葉 腰椎神経節 生殖腺隆起 外側広筋 より多くの参照表現データ バイオGPS 該当なし
遺伝子オントロジー 分子機能 グリコサミノグリカン結合 カルシウムイオン結合 細胞成分 細胞外領域 基底膜 細胞接合 間質マトリックス シナプス 細胞外マトリックス 生物学的プロセス コンドロイチン4硫酸グリコサミノグリカンを介したペプチド架橋 細胞外マトリックスの組織化 細胞基質接着の正の調節 動物の器官の形態形成 組織の発達 細胞の移動 基質接着依存性細胞伸展 出典：Amigo / QuickGO
オーソログ 種 人間 ねずみ エントレズ 133584 268780 アンサンブル ENSG00000164318 ENSMUSG00000042961 ユニプロット Q63HQ2 Q4VBE4 RefSeq (mRNA) NM_182801 NM_001205301 NM_152403 NM_182798 NM_182799 NM_001289496 NM_001289498 NM_178748 RefSeq（タンパク質） NP_001192230 NP_689616 NP_877950 NP_877953 NP_001276425 NP_001276427 NP_848863 場所（UCSC） 5章: 38.26 – 38.47 Mb 15章: 7.24 – 7.43 MB PubMed検索 [3] [4]
ウィキデータ
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ピカチュリンは、 AGRINL（AGRINL）やEGF様、フィブロネクチンIII型およびラミニンG様ドメイン含有タンパク質（EGFLAM）としても知られ、ヒトではEGFLAM遺伝子によってコードされるタンパク質である。^{[5] [6] [7]}

ピカチュリンはジストログリカン相互作用タンパク質であり、光受容体 リボンシナプスと双極性樹状突起間の正確な相互作用に不可欠な役割を果たしている。^[6]ジストログリカン（DG）との結合は、いくつかの要因（ DGのグリコシル化、二価カチオンの存在、他のタンパク質の存在）に依存する。

ピカチュリンとDGの不正確な結合は、しばしば眼の異常を伴う筋ジストロフィーと関連している。^[8]

発見と命名法

ピカチュリンは、2008年に佐藤滋らによって日本で初めて発見された細胞外マトリックス様網膜 タンパク質です。 ^[6]ポケモンシリーズに登場するピカチュウにちなんで命名されました。^[9]このタンパク質の名前は、ピカチュウの「電光石火の技」に由来しています。^[9]

ピカチュリンは、野生型マウスとOtx2ノックアウトマウスの網膜における遺伝子発現プロファイルのマイクロアレイ解析で初めて同定されました。RT -PCR解析により、Otx2がピカチュリンの発現を制御していることを確認しました。これは、Otx2マウスの網膜ではピカチュリンの発現が見られなかったことから明らかであり、Otx2がピカチュリンを制御していることが示唆されています。ピカチュリンが光受容体リボンシナプスのシナプス間隙に局在していることは、蛍光抗体を用いて確認されました。ピカチュリンの遺伝子破壊を組織標的とした解析により、このタンパク質が適切なシナプス信号伝達と視覚機能に必要であることが確認されました。α-ジストログリカンは免疫沈降法によってピカチュリンと相互作用することが示されました。^[6]

ピカチュリン-ジストログリカン相互作用

ジストログリカンと他のタンパク質とのリガンドは必須である。ジストログリカンのグリコシル化は、そのリガンド結合活性に必要である。糖転移酵素の変異は、ジストログリカンの異常なグリコシル化を引き起こす。この低グリコシル化は、他のタンパク質との結合の低下と関連しており、一部の先天性筋ジストロフィーを引き起こす。ピカチュリンは、最も最近同定されたジストログリカンリガンドタンパク質であり、光受容体リボンシナプスのシナプス間隙に局在する。ジストログリカンとピカチュリンの結合には、 2価カチオンが必要である。Ca ²⁺が最も強力な結合を生成する。Mn ^{2+は弱い結合を生成するのみであり、Mg 2+}単独では結合しない。ジストログリカンには、複数の Ca ^{2+サイトが安定したピカチュリン-}ジストログリカン結合を形成できるさまざまなドメインがある。これは、ピカチュリンがオリゴマー構造を形成できることを示している。ピカチュリンとジストログリカンの相互作用を調節する上で、クラスター効果が重要である可能性を示唆している。また、NaCl（0.5M）の存在はDGと他のリガンドタンパク質との相互作用を強く阻害するが、ピカチュリン-DGリガンドとの相互作用には中程度の阻害効果しか及ぼさないことも考慮すべきである。これは、ピカチュリン-DG結合とDGと他のタンパク質との結合には違いがあることを示す。ピカチュリンは他のタンパク質よりもDGと結合するドメインが多いようである。例えば、リガンド競合の実験では、ピカチュリンの存在はラミニン111とDGの結合を阻害するが、高濃度のラミニン111はピカチュリンとDGの結合を阻害しないことが示されている。^[8]

関数

野生型マウス（左）とピカチュリン欠損マウス（右）のリボンシナプスの比較

このタンパク質は、リボンシナプスにおいてジストロフィンとジストログリカンの両方と共局在します。

ピカチュリンは、ラミニン、パールカン、アグリン、ニューレキシンとともに、細胞外空間においてα-ジストログリカンに結合します。そのため、ピカチュリンは、前述の他のタンパク質と同様に、ジストログリカンの適切な機能に不可欠です。ピカチュリンは、リボンシナプスにおけるシナプス前末端とシナプス後末端の接合に必要であり、ピカチュリンの欠損は、ネスチンの欠損と同様に、異常な網膜電図を引き起こします。^[10]

リボンシナプス関係

ピカチュリンの位置を示すリボンシナプス

シナプス形成は、哺乳類のCNS（中枢神経系）が正しく機能するために極めて重要です。網膜光受容体は軸索終末で終わり、リボンシナプスと呼ばれる特殊な構造を形成します。リボンシナプスは、特に光受容体シナプス終末を網膜の外網状層（OPL）の双極細胞終末および水平細胞終末に接続します。 ^[6] 網膜タンパク質の細胞外マトリックス様物質であるピカチュリンは、光受容体リボンシナプスのシナプス間隙に局在していることは明らかです。^[11]ピカチュリンが不足すると、双極細胞の樹状突起の先端が光受容体リボンシナプスに適切に並置されず、シナプス信号伝達と視覚機能が変化することが実証されています。ピカチュリンの機能は未だ不明ですが、ピカチュリンが正常な光受容体リボンシナプスの形成や視覚知覚の生理機能に決定的に関与していることは事実です。^[12]

関連病態：筋ジストロフィー

筋眼脳疾患などの先天性筋ジストロフィー（CMD）は、α-ジストログリカン（α-DG）の糖鎖異常によって引き起こされ、光受容体シナプス機能に欠陥を示します。ピカチュリンはCMDにおいて重要な役割を果たしています。ピカチュリンによって実現される光受容体リボンシナプスと双極性樹状突起間の正確な相互作用は、筋ジストロフィー患者に観察される網膜電気生理学的異常の根底にある分子メカニズムの理解を深める可能性があります。筋眼脳ジストロフィーは、POMGnT1またはLARGEの変異によって引き起こされます。これら2つの遺伝子は、ピカチュリンがジストログリカンに結合するために不可欠なO-マンノースの翻訳後修飾を媒介するため、筋眼疾患を患う人はピカチュリン-α-ジストログリカン相互作用の糖鎖が低い状態にあります。^[12]

治療への応用

ピカチュリンは視力を向上させる効果があると思われるため、大阪バイオサイエンス研究所の佐藤らは、このタンパク質が網膜色素変性症やその他の眼疾患の治療薬の開発に利用できる可能性があると考えています。^{[6] [13]}

参照

• フィブロネクチンIII型ドメイン
• ラミニンG様ドメイン
• ソニック・ヘッジホッグは、人気のビデオゲームキャラクターにちなんで名付けられたもうひとつのタンパク質です。
• Zbtb7 は、もともと「ポケモン」と名付けられたがん遺伝子です。
• プテラノドンは、ポケモンシリーズに登場する翼竜のプテラノドンにちなんで名付けられた先史時代の翼竜の属です。
• ビンブルムは、ポケモンのフリーザー、サンダー、ファイヤーにちなんで命名された3匹の甲虫科です。
• Nocticola pheromosa 、 Pheromosaにちなんで名付けられたゴキブリ。

参考文献

1. GRCh38: Ensemblリリース89: ENSG00000164318 – Ensembl、2017年5月
2. GRCm38: Ensemblリリース89: ENSMUSG00000042961 – Ensembl、2017年5月
3. 「Human PubMed Reference:」。米国国立医学図書館、国立生物工学情報センター。
4. 「マウスPubMedリファレンス：」。米国国立医学図書館、国立生物工学情報センター。
5. 「Entrez Gene: EGF-like」.
6. 佐藤S、大森裕、加藤K、近藤M、金川M、宮田K、船引K、子安T、梶村N、三好隆、澤井H、小林K、谷A、戸田T、臼倉J、田野Y、藤門隆、古川隆 (2008年8月)。 「ジストログリカンのリガンドであるピカチュリンは、光受容体リボンのシナプス形成に不可欠です。」自然神経科学。11 (8): 923–31 .土井:10.1038/nn.2160。PMID  18641643。S2CID 5921645  。
7. Gu XH, Lu Y, Ma D, Liu XS, Guo SW (2009年10月). 「異常なDNAメチル化パターンのモデルと上皮性卵巣癌への応用」.中華富璜科雑志(中国語). 44 (10): 754–9 . PMID  20078962.
8. 神奈川正之、大森雄三、佐藤聡、小林健、宮越-鈴木雄三、武田聡、遠藤毅、古川毅、戸田毅 (2010年10月). 「ジストログリカンの翻訳後成熟はピカチュリン結合とリボンシナプス局在に必要である」. The Journal of Biological Chemistry . 285 (41): 31208–16 . doi : 10.1074/jbc.M110.116343 . PMC 2951195. PMID  20682766 . 
9. 「研究者：『ピカチュリン』タンパク質が動体視力と関連」デイリー​​読売オンライン。デイリー読売。2008年7月22日。2008年7月27日時点のオリジナルよりアーカイブ。
10. Satz JS, Philp AR, Nguyen H, Kusano H, Lee J, Turk R, Riker MJ, Hernández J, Weiss RM, Anderson MG, Mullins RF, Moore SA, Stone EM, Campbell KP (2009年10月). 「ジストログリカン欠乏時の視覚障害」. The Journal of Neuroscience . 29 (42): 13136–46 . doi :10.1523/JNEUROSCI.0474-09.2009. PMC 2965532. PMID 19846701  . 
11. Satz JS, Campbell KP (2008年8月). 「リボンシナプスの解明」. Nature Neuroscience . 11 (8): 857–9 . doi :10.1038/nn0808-857. PMID  18660835. S2CID  205429626.
12. Hu H, Li J, Zhang Z, Yu M (2011年2月). 「先天性筋ジストロフィーモデルにおいて、ピカチュリンとジストログリカンの相互作用はO-マンノシルグリコシル化の欠陥によって減少し、LARGEの過剰発現によって回復する」Neuroscience Letters . 489 (1): 10–5 . doi :10.1016/j.neulet.2010.11.056. PMC 3018538. PMID  21129441 . 
13. 「研究者：『ピカチュリン』タンパク質、動体視力と関連」読売新聞2008年7月22日. 2008年7月27日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2008年7月22日閲覧。

外部リンク

• ピカチュウにちなんで名付けられた超高速視覚タンパク質 2017年7月11日アーカイブ- 2008年7月24日