ビリン（生化学）

ビリン、ビレーン、または胆汁色素は、多くの生物において特定のポルフィリンの代謝産物として形成される生物学的色素である。ビリン（ビリクロムとも呼ばれる）は哺乳類の胆汁色素として命名されたが、下等脊椎動物、無脊椎動物、紅藻類、緑植物、シアノバクテリアにも見られる。ビリンの色は、赤、オレンジ、黄色、茶色から青や緑まで様々である。^[1]

化学的には、ビリンは 4 つのピロール環 (テトラピロール) が直線状に配列したものです。人間の代謝において、ビリルビンはヘムの分解産物です。修飾されたビランは、ポルフォビリノーゲンからウロポルフィリノーゲン III を生合成する際の中間体です。

ビリンの例としては、動物（主な例はビリルビンとビリベルジン）や、藻類や植物に含まれる光合成色素フィコシアニンの発色団であるフィコシアノビリンが挙げられます。植物では、ビリンは光受容体タンパク質フィトクロムの光色素としても機能します。無脊椎動物のビリンの例としては、ミクロマタビリンがあり、これはミクロマタ・ビレセンス（Micrommata virescens）の緑色の原因です。^[2]

植物では

光合成を行い酸素を生成する生物のほとんどには、クロロフィル生合成の正の調節因子であるゲノムアンカップリング4（GUN4）が含まれています。研究によると、GUN4はマグネシウムキラターゼという酵素を活性化することでクロロフィル合成を制御し、マグネシウムキラターゼはプロトポルフィリンIXへのMg ²⁺の挿入を触媒します。^{[3]ビリンは、}クラミドモナス・ラインハルティ由来の藻類GUN4であるCrGUN4に非共有結合し、逆行性シグナル伝達に関与することが確認されています。^[4]

蝶の羽のビリン結合タンパク質

蝶の羽は、ポルフィリンの合成と分解が行われる新たな部位であり、そこではビリンが表現されています。これは、モンシロチョウにおけるリポカリンビリン結合タンパク質の発現です。[5] 羽の発達中のビリタンパク質の機能は^まだわかっていませんが、昆虫の羽におけるポルフィリンの合成と分解の活性経路の存在も、今回初めて実証されました。結晶構造を持つことが発見されたモンシロチョウのビリン結合タンパク質は、リポカリンタンパク質スーパーファミリーの初期のメンバーの1つであり、その後大幅に増加しました。これは、アミノ酸配列と結晶構造によって明確に識別できる青色色素タンパク質です。ビリン結合タンパク質は、主に、終齢幼虫の血リンパ、脂肪体、表皮、およびモンシロチョウの成虫の羽に存在します。^[6]最近、アゲハチョウの幼虫の3種類の色彩パターンがビリン結合タンパク質と黄色関連遺伝子の組み合わせと相関していることが発見されましたが、追加の生理学的活性はまだ不明です。^{[7]通常、昆虫のビリンはタンパク質と結合して、}鱗翅目やその他の昆虫で特定されているさまざまなビリタンパク質を生成します。青色と黄色の色素の存在は、一部の鱗翅目の幼虫の青緑色の色合いに寄与しています。青色色素と黄色のカロテノイドは、カモフラージュとして一緒に機能すると考えられています。^[8]

ビリン結合タンパク質はリポカリンファミリーの一員であり、リポカリンファミリーには、レチノールのような主に親油性の小さな化合物に結合する能力など、いくつかの共通の分子リガンド特性を持つ細胞外タンパク質が含まれます。 [ 9 ]^{リポカリン}ファミリーのメンバーは主に輸送タンパク質として分類されていますが、レチノール輸送、無脊椎動物の隠蔽色、嗅覚、フェロモン伝達など、他のさまざまなタスクも実行していることは明らかです。リポカリンファミリーには、種内および種間で多くの構造的および機能的なバリエーションがあります。

参照

参考文献

^ 「ビリン | 光合成、クロロフィル、カロテノイド | ブリタニカ」www.britannica.com . 2024年5月3日閲覧。
^ Oxford GS、 Gillespie RG (1998)。「クモの色の進化と生態学」。Annual Review of Entomology。43 : 619–43。doi :10.1146/annurev.ento.43.1.619。PMID 15012400。S2CID 6963733。
^ Richter AS、Hochheuser C、Fufezan C、Heinze L、Kuhnert F、Grimm B (2016 年 11 月)。「GENOMES UNCOUPLED 4 のリン酸化は被子植物における Mg キラターゼ活性の刺激を変化させる」。植物生理学。172 ( 3 ) : 1578–1595。doi :10.1104/pp.16.01036。PMC 5100749。PMID 27688621 。
^ Hu JH、Chang JW、Xu T、Wang J、Wang X、Lin R、et al. (2021年10月). 「クロロフィル生合成調節因子GUN4によるビリン結合の構造的基礎」.タンパク質科学. 30 (10): 2083–2091. doi :10.1002/pro.4164. PMC 8442963. PMID 34382282 .
^ Sehringer, Bernd; Kayser, Hartmut (2006-06-01). 「蝶の羽、ポルフィリンの合成と分解の新しい場所: Pieris brownsicae におけるリポカリンビリン結合タンパク質の発現に関する研究」.昆虫生化学と分子生物学. 36 (6): 482–491. doi :10.1016/j.ibmb.2006.03.005. ISSN 0965-1748. PMID 16731344.
^ Bae, Narkhyun; Lödl, Martin; Pollak, Arnold; Lubec, Gert (2012 年 7 月). 「Hebomoia glaucippe (Linnaeus, 1758) (Lepidoptera: Pieridae) の羽からのビリン結合タンパク質の質量分析: プロテオミクスと 2-DE」.電気泳動. 33 (12): 1787–1794. doi : 10.1002/elps.201100569 . PMID 22740467. S2CID 2485781.
^ Kim, Hong Ja; Yun, Chi Young; Han, Yeon Soo; Lee, In Hee; Kang, Young Jin; Jin, Byung Rae; Seo, Sook Jae (2006-01-01). 「モンシロチョウ (Pieris rapae) の 2 つのビリプロテイン BP1 および BP2 の cDNA 配列とそれらの組織および段階特異的蓄積」.昆虫生化学および分子生物学. 36 (1): 54–62. doi :10.1016/j.ibmb.2005.10.006. ISSN 0965-1748. PMID 16360950.
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外部リンク

米国国立医学図書館の医学件名標目表(MeSH)の Bilin

[1] 「ビリン | 光合成、クロロフィル、カロテノイド | ブリタニカ」www.britannica.com . 2024年5月3日閲覧。

[OxfordGillespie1998-2] Oxford GS、 Gillespie RG (1998)。「クモの色の進化と生態学」。Annual Review of Entomology。43 : 619–43。doi :10.1146/annurev.ento.43.1.619。PMID 15012400。S2CID 6963733。

[3] Richter AS、Hochheuser C、Fufezan C、Heinze L、Kuhnert F、Grimm B (2016 年 11 月)。「GENOMES UNCOUPLED 4 のリン酸化は被子植物における Mg キラターゼ活性の刺激を変化させる」。植物生理学。172 ( 3 ) : 1578–1595。doi :10.1104/pp.16.01036。PMC 5100749。PMID 27688621 。

[4] Hu JH、Chang JW、Xu T、Wang J、Wang X、Lin R、et al. (2021年10月). 「クロロフィル生合成調節因子GUN4によるビリン結合の構造的基礎」.タンパク質科学. 30 (10): 2083–2091. doi :10.1002/pro.4164. PMC 8442963. PMID 34382282 .

[5] Sehringer, Bernd; Kayser, Hartmut (2006-06-01). 「蝶の羽、ポルフィリンの合成と分解の新しい場所: Pieris brownsicae におけるリポカリンビリン結合タンパク質の発現に関する研究」.昆虫生化学と分子生物学. 36 (6): 482–491. doi :10.1016/j.ibmb.2006.03.005. ISSN 0965-1748. PMID 16731344.

[6] Bae, Narkhyun; Lödl, Martin; Pollak, Arnold; Lubec, Gert (2012 年 7 月). 「Hebomoia glaucippe (Linnaeus, 1758) (Lepidoptera: Pieridae) の羽からのビリン結合タンパク質の質量分析: プロテオミクスと 2-DE」.電気泳動. 33 (12): 1787–1794. doi : 10.1002/elps.201100569 . PMID 22740467. S2CID 2485781.

[7] Kim, Hong Ja; Yun, Chi Young; Han, Yeon Soo; Lee, In Hee; Kang, Young Jin; Jin, Byung Rae; Seo, Sook Jae (2006-01-01). 「モンシロチョウ (Pieris rapae) の 2 つのビリプロテイン BP1 および BP2 の cDNA 配列とそれらの組織および段階特異的蓄積」.昆虫生化学および分子生物学. 36 (1): 54–62. doi :10.1016/j.ibmb.2005.10.006. ISSN 0965-1748. PMID 16360950.

[8] Kim, Hong Ja; Yun, Chi Young; Han, Yeon Soo; Lee, In Hee; Kang, Young Jin; Jin, Byung Rae; Seo, Sook Jae (2006-01-01). 「モンシロチョウ (Pieris rapae) の 2 つのビリプロテイン BP1 および BP2 の cDNA 配列とそれらの組織および段階特異的蓄積」.昆虫生化学および分子生物学. 36 (1): 54–62. doi :10.1016/j.ibmb.2005.10.006. ISSN 0965-1748. PMID 16360950.

[9] Sehringer, Bernd; Kayser, Hartmut (2006-06-01). 「蝶の羽、ポルフィリンの合成と分解の新しい場所: Pieris brownsicae におけるリポカリンビリン結合タンパク質の発現に関する研究」.昆虫生化学と分子生物学. 36 (6): 482–491. doi :10.1016/j.ibmb.2006.03.005. ISSN 0965-1748. PMID 16731344.