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| ベータディフェンシン | |||||||||
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| 識別子 | |||||||||
| シンボル | ディフェンシンベータ | ||||||||
| パム | PF00711 | ||||||||
| インタープロ | 著作権 | ||||||||
| SCOP2 | 1bnb / スコープ / SUPFAM | ||||||||
| OPMスーパーファミリー | 54 | ||||||||
| OPMタンパク質 | 1ut3 | ||||||||
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ベータディフェンシンは、脊椎動物のディフェンシンファミリーです。ベータディフェンシンは、上皮表面の微生物コロニー形成に対する抵抗に関与する 抗菌ペプチドです。
ディフェンシンは、2～6 kDaの陽イオン性殺菌ペプチドで、多くのグラム陰性およびグラム陽性細菌、真菌、エンベロープウイルスに対して活性があり、[1] 3対の分子内ジスルフィド結合を含んでいます。サイズとジスルフィド結合のパターンに基づいて、哺乳類のディフェンシンはアルファ、ベータ、シータのカテゴリーに分類されます。これまでに調査されたすべての哺乳類種にはベータディフェンシンがあります。牛では、好中球に13種類ものベータディフェンシンが存在します。ただし、他の種では、ベータディフェンシンはさまざまな臓器（表皮、気管支樹、泌尿生殖器など）の内側を覆う上皮細胞によって生成されることが多いです。
ヒト、ウサギ、モルモットのβ-ディフェンシン、およびヒトβ-ディフェンシン-2（hBD2）は、肥満細胞の活性化と脱顆粒を誘導し、ヒスタミンとプロスタグランジンD2の放出を引き起こします。[2]
遺伝子
β-ディフェンシンは、自然免疫系の機能に影響を与える遺伝子をコードしています。[3]これらの遺伝子は、マクロファージ、顆粒球、NK細胞などの白血球に含まれる抗菌ペプチド の産生を担っており、β-ディフェンシンは上皮細胞にも見られます。[4] β-ディフェンシンをコードする遺伝子には、一塩基多型（SNP ）が見られます。 [5] SNPの存在は、非コード領域と比較して、コード領域で低くなっています。[5]コード領域でのSNPの出現は、タンパク質配列の変化を通じて感染に対する抵抗力に非常に影響を及ぼし、異なる生物学的機能を生み出します。[5]
開始
Toll様受容体（TLR）やNod様受容体（NLR）などの受容体は、リポ多糖類やペプチドグリカンなどのリガンドと結合することで免疫系を活性化します。 [ 6] Toll様受容体は、腸管上皮細胞[7]や、樹状細胞、Bリンパ球、マクロファージなどの抗原提示細胞（APC）で発現しています。[6]受容体が活性化されると、カスケード反応が起こり、サイトカインや抗菌ペプチド[8]などの物質が放出されます。[6]
関数
β-ディフェンシンはカチオン性であるため、細胞膜に含まれるリポ多糖類(LPS) とリポテイコ酸(LTA)によって陰性となっている侵入微生物の膜と相互作用することができます。[1]ペプチドは、Ca2+ イオンや Mg2+ イオンに比べて結合部位に対する親和性が高くなっています。[5]そのため、ペプチドはそれらのイオンと場所を交換し、膜の安定性に影響を与えます。[5]ペプチドはイオンに比べてサイズが大きいため、膜構造が変化します。[5]電位の変化により、ペプチドは膜を通過して二量体に凝集します。[9]ディフェンシンモノマーを結合している鎖の末端にあるアミノ酸間の水素結合が切断され、細孔複合体が生成されます。 [9]細孔複合体の形成により、膜の脱分極と細胞溶解が引き起こされます。[5]
ディフェンシンは自然免疫システムを強化する能力があるだけでなく、単球、Tリンパ球、樹状細胞、肥満細胞を感染部位に走化させることで獲得免疫システムを強化することもできます。 [5]ディフェンシンはマクロファージの貪食能力も向上させます。[5]
鳥類β-ディフェンシン
β-ディフェンシンは3つのクラスに分類され、鳥類のβ-ディフェンシンはそのうちの1つのクラスを構成します。[3]この区分はZhangの分類に基づいており、長さ、ペプチドの相同性、遺伝子構造の両方が分類に影響を与える要因です。[9]
鳥類β-ディフェンシンは鳥類異好性と非異好性に分けられる。鳥類異好性はゲノム中に存在する相同残基の数に応じて2つのサブクラスに分けられる。[9]
鳥類の異好細菌はスーパーオキシドやミエロペルオキシダーゼなどの保護酸化機構を欠いているため、リソソームやカチオンペプチドなどの非酸化機構がさらに重要になります。[9]
進化
β-ディフェンシン遺伝子は、哺乳類、爬虫類、鳥類、魚類を含む脊椎動物全体に見られます。[10]鳥類や魚類などの古い脊椎動物にはアルファおよびシータディフェンシンが存在しないという事実は、ディフェンシンがβ-ディフェンシンをコードする同じ祖先遺伝子から進化したに違いないことを示しています。[11]実際、このスーパーファミリーのディフェンシンは、無脊椎動物に見られる「ビッグディフェンシン」と関連しており、さらに古い起源を示しています。[10]
2001年には、β-ディフェンシン、 α-ディフェンシン、昆虫ディフェンシンの配列の比較から、β-ディフェンシンは祖先のディフェンシンに類似していると考えられました。[12]その後の構造解析により、β-ディフェンシン、α-ディフェンシン、θ-ディフェンシン、ビッグディフェンシンは進化の起源を共有しているが、昆虫、真菌、植物に見られるディフェンシンとは別のものであることが示唆されました。[13]
他の抗菌性ディフェンシンに加えて、他の機能を発達させた関連ディフェンシン様タンパク質が存在する。これらには、ヘビ（クロタミンなど）、アゴヒゲトカゲ、カモノハシに見られる毒素が含まれる。[14]
歴史
最初に発見されたベータディフェンシンは、1991年に牛の気道で発見された気管抗菌ペプチドでした。[15]最初のヒトベータディフェンシンであるHBD1は1995年に発見され、[2]続いて1997年にHBD2が発見されました。[16]
このドメインを含むヒトタンパク質
DEFB1 ; DEFB103A ; DEFB105A ; DEFB105B; DEFB106 ; DEFB108B; DEFB109; DEFB110; DEFB111; DEFB114; DEFB130; DEFB136; DEFB4 ; SPAG11A;
参照
参考文献
- ^ ab White SH, Wimley WC, Selsted ME (1995年8月). 「ディフェンシンの構造、機能、膜への統合」. Curr. Opin. Struct. Biol . 5 (4): 521–7. doi :10.1016/0959-440X(95)80038-7. PMID 8528769.
- ^ ab Bensch KW、Raida M、Mägert HJ、Schulz-Knappe P、Forssmann WG (1995 年 7 月)。 「hBD-1: ヒト血漿由来の新規ベータディフェンシン」。FEBS レット。368 (2): 331-5。土井：10.1016/0014-5793(95)00687-5。PMID 7628632。S2CID 84766207 。
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