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細胞接着分子（CAM）は細胞表面タンパク質のサブセット[1]であり、細胞接着と呼ばれるプロセスで細胞と他の細胞または細胞外マトリックス（ECM）との結合に関与しています。[2]本質的に、CAMは細胞が互いに、また周囲に接着するのを助けます。CAMは組織の構造と機能を維持する上で重要な構成要素です。完全に成長した動物では、これらの分子は力と動きを生み出す上で不可欠な役割を果たし、その結果、臓器が正常に機能できるようにします。[3] CAMは「分子接着剤」として機能することに加えて、成長、接触阻害、アポトーシスの細胞メカニズムにおいて重要な役割を果たします。CAMの異常な発現は、凍傷から癌に至るまで、さまざまな病理を引き起こす可能性があります。[4]
構造
CAMは典型的には1回膜貫通型受容体 [5]であり、細胞骨格と相互作用する細胞内ドメイン、膜貫通ドメイン、細胞外ドメインの3つの保存されたドメインで構成されています。これらのタンパク質はいくつかの異なる方法で相互作用することができます。[6]最初の方法は同種親和性結合によるもので、CAMは同じCAMと結合します。また、異種親和性結合も可能で、ある細胞上のCAMは別の細胞上の異なるCAMと結合します。
CAMのファミリー
CAM には、免疫グロブリン細胞接着分子スーパーファミリー ( IgCAM )、カドヘリン、インテグリン、C 型レクチン様ドメインタンパク質スーパーファミリー( CTLD )の 4 つの主要なスーパーファミリーまたはグループがあります。プロテオグリカンも CAM のクラスであると考えられています。
一つの分類システムでは、カルシウム非依存性CAMとカルシウム依存性CAMを区別しています。[7] IgスーパーファミリーのCAMはCa 2+に依存しませんが、インテグリン、カドヘリン、セレクチンはCa 2+に依存します。さらに、インテグリンは細胞-マトリックス相互作用に関与しますが、他のCAMファミリーは細胞-細胞相互作用に関与します。[8]
カルシウム非依存性
IgSF CAM
免疫グロブリンスーパーファミリーCAM (IgSF CAM) は、CAM の中で最も多様性に富んだスーパーファミリーとみなされています。このファミリーは、Ig 様ドメインを含む細胞外ドメインが特徴です。Ig ドメインの次にはフィブロネクチン タイプ III ドメインの繰り返しが続き、IgSF は GPI 部分によって膜に固定されます。このファミリーは、同種親和性または異種親和性の結合に関与し、インテグリンまたは異なる IgSF CAM に結合する能力があります。[引用が必要]
カルシウム依存性
インテグリン
インテグリンは、ECM内の主要な受容体の1つであり、[9]コラーゲン、フィブリノーゲン、フィブロネクチン、ビトロネクチンとの細胞-ECM相互作用を媒介します。[10]インテグリンは、細胞外環境と細胞内シグナル伝達経路の間に重要なリンクを提供し、アポトーシス、分化、生存、転写などの細胞挙動に役割を果たします。[11]
インテグリンはヘテロ二量体であり、αサブユニットとβサブユニットから構成されています。[12]現在、18 のαサブユニットと 8 のβサブユニットがあり、これらが組み合わさって 24 の異なるインテグリンの組み合わせが構成されています。[10] αサブユニットとβサブユニットのそれぞれには、大きな細胞外ドメイン、膜貫通ドメイン、および短い細胞質ドメインがあります。[13]細胞外ドメインは、二価カチオンを使用してリガンドが結合する場所です。インテグリンは、細胞外ドメインに複数の二価カチオン結合部位を含んでいます[14]。インテグリンカチオン結合部位は、Ca2+ または Mn2+ イオンによって占有される可能性があります。カチオンは、インテグリンが不活性な曲がったコンフォメーションから活性な伸びたコンフォメーションに変換するために必要ですが、十分ではありません。インテグリンが拡張構造と同時活性化を達成するためには、複数のカチオン結合部位に結合したカチオンの存在と、ECMリガンドとの直接的な物理的結合の両方が必要である。[15]したがって、細胞外Ca2+イオンの上昇は、インテグリンヘテロダイマーをプライミングするのに役立つ可能性がある。細胞内Ca2+の放出は、インテグリンのインサイドアウト活性化に重要であることが示されている。[16]しかし、細胞外Ca2+結合は、インテグリンの種類とカチオン濃度に応じて異なる効果を発揮する可能性がある。[17]インテグリンは、構造を変化させることで体内での活動を調節する。ほとんどは低親和性状態 で静止しているが、インテグリン内の構造変化を引き起こし、親和性を高める外部アゴニストを介して高親和性に変更することができる。[11]
一例として血小板凝集が挙げられます。[11]トロンビンやコラーゲンなどのアゴニストはインテグリンを高親和性状態に誘導し、フィブリノーゲンの結合を増加させて血小板凝集を引き起こします。
カドヘリン
カドヘリンは同種親和性のCa2歳以上
依存性糖タンパク質。[18]古典的なカドヘリン（E-、N-、P-）は中間細胞接合部に集中しており、カテニンと呼ばれる特定の結合タンパク質を介してアクチンフィラメントネットワークに結合します。[18]
カドヘリンは胚発生において重要な役割を果たします。例えば、カドヘリンは中胚葉、内胚葉、外胚葉の形成のための原腸形成に極めて重要です。カドヘリンは神経系の発達にも大きく貢献しています。カドヘリンの明確な時間的および空間的局在は、これらの分子がシナプス安定化のプロセスにおける主要な役割を果たすことを示唆しています。各カドヘリンは、カルシウムによって慎重に制御される独自の組織分布パターンを示します。多様なカドヘリンファミリーには、上皮（E-カドヘリン）、胎盤（P-カドヘリン）、神経（N-カドヘリン）、網膜（R-カドヘリン）、脳（B-カドヘリンおよびT-カドヘリン）、筋肉（M-カドヘリン）が含まれます。[18]多くの細胞型がカドヘリンタイプの組み合わせを発現します。
細胞外ドメインには、細胞外カドヘリンドメイン（ECD）と呼ばれる主要な繰り返し配列がある。Ca2歳以上
ECD間の結合は細胞接着に必要である。細胞質ドメインにはカテニンタンパク質が結合する特定の領域がある。[19]
セレクチン
セレクチンは、結合にフコシル化炭水化物、例えばムチンに依存する異好性CAMのファミリーです。3つのファミリーメンバーは、 E-セレクチン（内皮）、L-セレクチン（白血球）、およびP-セレクチン（血小板）です。3つのセレクチンの最も特徴的なリガンドは、すべての白血球に発現するムチン型糖タンパク質であるP-セレクチン糖タンパク質リガンド-1（PSGL-1）です。セレクチンはいくつかの役割に関与していると考えられていますが、白血球のホーミングと輸送を助けることで免疫システムにおいて特に重要です。[20]
CAMの生物学的機能
CAMの多様性は、生物学的設定においてこれらのタンパク質の多様な機能性につながります。リンパ球のホーミングにおいて特に重要なCAMの1つはアドレスシンです。[21]リンパ球のホーミングは、強力な免疫システムで起こる重要なプロセスです。これは、循環リンパ球が体の特定の領域や臓器に接着するプロセスを制御します。[22]このプロセスは細胞接着分子、特にMADCAM1としても知られるアドレスシンによって高度に制御されています。この抗原は、リンパ球の高内皮細静脈への組織特異的接着における役割で知られています。[23]これらの相互作用を通じて、それらは循環リンパ球のオーケストレーションにおいて重要な役割を果たします。
癌の転移、炎症、血栓症におけるCAMの機能により、CAMは現在検討されている治療ターゲットとなっています。例えば、CAMは転移癌細胞の血管外への漏出と二次部位への定着を阻害します。これは肺に転移する黒色腫で実証されています。マウスでは、治療として肺内皮のCAMに対する抗体を使用したところ、転移部位の数が大幅に減少しました。[24]
参照
ウィキメディア・コモンズには、細胞接着分子に関連するメディアがあります。
参考文献
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