細胞接着分子 (CAM )は、細胞膜タンパク質 のサブセットである単回膜貫通タンパク質 であり[ 1 ] 、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との 結合 に関与しています[ 2 ] 。本質的に、CAMは細胞同士および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。完全に発達した動物では、これらの分子は力と運動を生み出し、結果として臓器が正常に機能できるようにするために不可欠な役割を果たします[ 3 ] 。CAMは「分子接着剤」として機能するだけでなく、成長、接触阻害、アポトーシスの細胞メカニズムにおいても重要な役割を果たします。CAMの異常な発現は、凍傷から癌まで、幅広い病態を引き起こす可能性があります[ 4 ] 。
構造 CAMは通常、1回膜貫通タンパク質 (ビトピック)[ 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つの保存ドメインから構成されています。CAMは2つの異なる方法で相互作用することができます[ 6 ] 。1つは、別の細胞上の同じタイプのCAMへの同種 結合、もう1つは、異なるタイプのCAMへの異種結合です。
CAMファミリー CAMには、免疫グロブリンスーパーファミリー (IgSF CAM )、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 (CTLD)スーパーファミリーという4つの主要なスーパーファミリーまたはグループが存在する。プロテオグリカン もCAMの一種と考えられている。
分類システムの一つは、カルシウム非依存性CAMとカルシウム依存性CAMの区別である。[ 7 ] IgスーパーファミリーCAMはCa2 + に依存しないが、インテグリン、カドヘリン、セレクチンはCa2 + に依存する。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するが、他のCAMファミリーは細胞間相互作用に関与する。[ 8 ]
カルシウム非依存性 免疫グロブリンスーパーファミリー CAM(IgSF CAM )は、CAMの中で最も多様なスーパーファミリーと考えられています。このファミリーは、Ig様ドメインを含む細胞外ドメインを特徴としています。Igドメインの後にはフィブロネクチンIII型ドメインの 繰り返し配列が続き、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、同種結合と異種結合の両方に関与し、インテグリンや他のIgSF CAMと結合する能力を持っています。
カルシウム依存性 インテグリンは 、ECM内の主要な受容体クラスの一つであり、[ 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との間の重要なリンクを提供し、アポトーシス 、分化 、生存 、転写 などの細胞挙動において役割を果たすことができます。[ 11 ]
インテグリンは、αサブユニットとβサブユニットから構成されるヘテロ二量体である。 [ 12 ] 現在、18種類のαサブユニットと8種類のβサブユニットがあり、これらが組み合わさって24種類の異なるインテグリンの組み合わせが作られる。[ 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、短い細胞質ドメインがある。[ 13 ] 細胞外ドメインは、二価カチオン を使用してリガンド が結合する場所である。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持っている。 [ 14 ] インテグリンのカチオン結合部位は、Ca2+イオンまたはMn2+イオンで占められる。カチオンは、インテグリンが不活性な屈曲コンフォメーションから活性な伸長コンフォメーションに変換するために必要であるが、十分ではない。インテグリンが伸長構造とそれに伴う活性化を達成するには、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+イオンの増加は、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 ] ただし、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、コンフォメーションを変化させることによって体内での活性を調節する。ほとんどのインテグリンは、静止状態では低親和性 状態にあり、インテグリン内のコンフォメーション変化を引き起こし親和性を高める外部アゴニストによって高親和性に変化させることができる。[ 11 ]
血小板 凝集はその一例である。[ 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活性化させ、フィブリノゲン 結合の増加を引き起こし、血小板凝集を引き起こす。
関数 CAM の多様性により、生物学的環境におけるこれらのタンパク質の多様な機能が生じます。リンパ球ホーミングにおいて特に重要な CAM の 1 つはアドレシン です。[ 21 ] リンパ球ホーミングは、強力な免疫システムで起こる重要なプロセスです。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、循環リンパ球の調整において重要な役割を果たします。
CAMは癌の転移、炎症、血栓症において機能するため、現在検討されている有効な治療標的となっています。例えば、CAMは転移性癌細胞が血管外に遊走して二次部位に定着する能力を阻害します。これは肺に定着する転移性黒色腫で実証されています。マウスでは、肺内皮のCAMに対する抗体を治療に用いたところ、転移部位の数が有意に減少しました。[ 24 ]
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