C5-コンバターゼ

C5 転換酵素は、自然免疫において重要な役割を果たすセリンプロテアーゼファミリーに属する酵素です。補体系に関与し、細胞死を引き起こします。

タンパク質C5 をC5aおよびC5bフラグメントに特異的に変換できる 4 つの異なる C5 変換酵素があります。 変換酵素のうち 2 つは生理学的補体酵素であり、細胞表面に結合して補体系の古典経路 (情報源に応じてC4b2b3bまたはC4b2a3b ) ^[1]または代替経路 ( C3bBbC3b ) [2] を媒介します。^{[ 3]} 2 つの液相 C5 変換酵素が説明されています。古典経路酵素C4b2boxy3bとコブラ毒因子依存性 C5 変換酵素CVFBb です。

細胞結合型C3およびC5コンバターゼは、C3bの必要性が異なります。C3コンバターゼ（C3bBb）の形成には1分子のC3bのみが必要ですが、C5コンバターゼ（C3bBb）の生成には2分子以上のC3bが必要です。つまり、C3bが細胞表面にランダムに分布している場合、因子BおよびDの添加後にC3コンバターゼ活性のみが現れます。しかし、C3bがクラスター状に分布している場合は、因子BおよびDの添加によりC3およびC5コンバターゼ活性が生成されます。^[3]

古典経路 C5 コンバターゼは、補体タンパク質の断片 C4b、 C1 複合体による切断で生成される C2a 、および古典経路 C3 コンバターゼ(C4bC2a) による切断で生成される C3b から構成されます。代替経路 C5 コンバターゼ(C3bBbC3b)の形成は、C3 タンパク質が自発的に切断され、それまで隠れていたチオエステル結合が露出することから始まります。病原体が存在すると、断片 C3b は新たに露出したチオエステル結合を介して微生物細胞表面に結合します。一方、感染が起こらない場合、C3b は水分子と相互作用するため、タンパク質は不活性になります。しかし、C3b が切断後の構造変化を起こすと、因子 Bと呼ばれる血漿タンパク質の結合部位も露出します。次に因子 B は C3b に結合し、血漿セリンプロテアーゼ因子 Dによって切断されます。 C3bBb複合体（=代替経路C3転換酵素）は細胞表面に付着したままである。この複合体は別のC3bと相互作用し、代替経路C5転換酵素を形成する可能性がある。^[4] CVFBbはCVF3と補体断片Bbの非共有結合生成物である。これらの多分子プロテアーゼの触媒サブユニットはC2bとBbである。これらのサブユニットは非定型セリンプロテアーゼに属する。^{[5] [6]} CVFBbはC5の切断にC3を必要としないが、C4b2boxyはC5タンパク質の切断に天然のC3を必要とする。改変されたC5転換酵素C4b2boxy3bには、ヨウ素によって酸化されたC2に由来するC2bが含まれる。

C5 変換酵素の標的は補体タンパク質 C5 です。C5 は 2 本鎖 (α、β) の血漿糖タンパク質(Mr = 196,000) です。C5 と C3 は構造が似ています。しかし、C5 は C3 と C4 で報告されている内部チオール エステル基を含まないようです。C5 には比較的少ないジスルフィド結合があります。C5a には 3 つのジスルフィド結合があり、α 鎖には 15 個の半シスチンがあり、β 鎖には 6 個の半シスチンしかありません。この比較的低いレベルの安定化ジスルフィド結合は、C5a と C5b への切断後に C5 に与えられる不可逆的な構造変化を部分的に説明できる可能性があります。さらに、比較的少ないジスルフィド結合数は、チオシアン酸カリウムなどのカオトロピック剤にさらされた場合の C5 の不安定性を説明することができます。 ^[2]ネガティブ染色したC5の電子顕微鏡写真は、タンパク質が不規則な形をしており、いくつかの葉を含んでいることを示している。^[7]

まず第一に、C5 は C3b フラグメントに結合しなければなりません。C3b に結合する能力は、C5 成分の安定した特徴です。C5b もこの結合能力を持っています。C5 変換酵素は、C5の α 鎖 (Mr = 116,000) の 74-75 の位置にあるアルギニル-ロイシンペプチド結合を選択的に切断します。研究により、補体系の古典的経路中に、c4 の不活性な A6 アロタイプが、分子が c5 結合サブユニットとして機能する能力を完全に失速させることがわかっています1。^[8] C4A6 活性のこの欠陥は、4b および c3b 複合体への C5 結合ステップ中に発生します。^[9] α´ 鎖(Mr, = 105,000) と活性化ペプチドC5aが形成されますが、β 鎖(Mr = 80,000) は変化しません。^[2]

補体成分 C5 は、液相 C5 変換酵素によっても活性化される。C5 は補体成分C6の存在下で CVFBb によって活性化され、C5b6複合体が形成される。しかし、C5 が C5b に変換された後に C6 が加えられると、C5b6 複合体は形成されない。したがって、C5 の活性化によって C6 の一時的な結合部位が形成される。C5 が C5b に変換されるときに C6 が存在しないと、C5 が C5b に変換されるときに C5b が凝集するため、C5 の活性化によって疎水性部位が露出すると考えられる。C5 と C6 または C5 と膜との相互作用は非共有結合である。(対照的に、不安定なチオールエステルは、C3 と求核受容体との共有結合を可能にする。) C5 のタンパク質分解切断は、補体の細胞溶解性膜攻撃複合体の組み立てにおける唯一の既知の酵素イベントである。^[7]

結合すると、C5 は溶血を非常に効率的に引き起こし、溶血病変の形成には 1 細胞あたり 7 個未満の特異的結合分子が必要です。C5 中間複合体の形成の程度は、主に、その生成に使用された細胞に存在する C4、C2、および C3 分子の数に依存します。これらの点で、C5 の作用モードは、補体の他の成分のものと完全に類似しています。ただし、C5 ステップは他の側面で異なります。C5 の結合は、補体シーケンスで C5 に続いて作用すると考えられている成分である C6 および C7 の影響を受けます。さらに、単離された C5 中間複合体の溶血活性は極めて不安定で、30 °C での平均半減期はわずか 9 分です。この特性により、C5 ステップは C2 ステップとともに、補体反応の律速段階になる可能性があります。しかし、C2とは異なり、C5は崩壊プロセスの間も細胞にしっかりと結合したままであり、その場で変化して溶血反応を起こさないようになるようです。最後に、C5は、感作されていない赤血球にネイティブな形で容易に吸着するという点で独特です。この非特異的に結合したC5はしっかりと結合したままですが、進行中の補体反応によってC5の供給源として特異的に利用される可能性があります。^[1]

C4b2b3bとC3bBbC3bの両酵素は不安定で、37 °C で約 1.5 - 3 分の半減期で崩壊解離する。^[1]プロパージンは、半減期が 37 °C で 10 - 34 分である代替経路 C5 転換酵素を安定化する。^{[2] [3]}対照的に、液相 C5 転換酵素 CVFBb は安定している (37 °C での半減期 = 7 時間)。^[10] C2 タンパク質の酸化により、C4b2boxy 複合体が安定化する。^[11] 因子H関連タンパク質 1 (FHR1) は、補体経路の新規阻害剤として同定されている。FHR1 は、C5 転換酵素の活性を阻害し、C5b 表面沈着および膜攻撃複合体(MAC) の形成を阻害する。明らかに、因子 H と FHR1 は、補体の活性化を順次制御する。溶血性尿毒症症候群（HUS）では、FHR1の欠損により末端複合体形成の阻害が低下し、補体攻撃に対する内皮細胞の保護が低下する可能性がある。^[12]

^[8] ==参考文献==

^[1]