クラトリン

クラトリンは被覆小胞の形成に関与するタンパク質です。クラトリンは1976年にバーバラ・ピアースによって初めて単離されました。 ^{[ 1 ]}クラトリンは3本のクラトリン重鎖と3本の軽鎖からなる三脚形を形成します。三脚が相互作用すると、小胞を囲む多面体格子が形成されます。このタンパク質の名前は、格子を意味するラテン語のclathriに由来するこの格子構造にちなんでいます。 ^{[ 2 ]}バーバラ・ピアースは、 3つの候補の中からグレアム・ミッチソンの提案を受けて、このタンパク質をクラトリンと名付けました。 ^{[ 3 ]}クラトリンのような被覆タンパク質は、細胞内で分子を輸送するために小さな小胞を構築するために使用されます。小胞のエンドサイトーシスとエキソサイトーシスにより、細胞はコミュニケーションを取り、栄養素を輸送し、シグナル伝達受容体を取り込み、細胞外の世界をサンプリングした後の免疫応答を媒介し、組織の炎症によって残された細胞残骸を清掃することができる。エンドサイトーシス経路は、感染時に細胞に侵入するためにウイルスやその他の病原体によって乗っ取られることがある。^{[ 4 ]}

クラトリン三鎖は、C末端で相互作用する3本のクラトリン重鎖から構成されています。各約190 kDaの重鎖には、約25 kDaの軽鎖がしっかりと結合しています。3本の重鎖はクラトリン格子の構造的骨格を形成し、3本の軽鎖はクラトリン格子の形成と分解を調節すると考えられています。クラトリン軽鎖には、aとbの2つの形態があります。ヒトでは17番染色体に位置する主要なクラトリン重鎖は、すべての細胞に存在します。22番染色体にある2番目のクラトリン重鎖遺伝子は、筋肉で発現しています。^{[ 5 ]}

クラトリン重鎖は、しばしば脚に例えられ、足（N末端ドメイン）、それに続く足首、遠位脚、膝、近位脚、および三量体化ドメインを表すサブドメインを持つ。N末端ドメインは、7枚の羽根を持つβプロペラ構造から構成される。他のドメインは、短いαヘリックスの超らせんを形成する。これは、近位脚ドメインの構造から最初に決定され、クラトリン重鎖リピートモチーフと呼ばれるより小さな構造モジュールから構成されている。軽鎖は主に重鎖の近位脚部分に結合し、三量体化ドメイン付近で相互作用する。クラトリンの「足」にあるβプロペラには、他のタンパク質と相互作用するための複数の結合部位がある。^{[ 5 ]}

青色で強調表示された単一の三脚構造を持つクラトリンケージ。CryoEMマップEMD_5119はUCSF Chimeraでレンダリングされ、1つのクラトリン三脚構造が強調表示されている。

各ケージは12個の五角形から構成されています。ミニコート（左）は4個の六角形から構成され、切頂三角四面体と同様の四面体対称性を持っています。六角形の樽（中央）は8個の六角形から構成され、D6対称性を持っています。サッカーボール（右）は20個の六角形から構成され、切頂二十面体と同様の二十面体対称性を持っています。

溶液中でトリスケリオンが集合すると、十分な柔軟性をもって相互作用し、平面格子を形成する6角形リング（六角形）や、湾曲格子形成に必要な5角形リング（五角形）を形成することができる。多数のトリスケリオンが連結すると、かご状の構造を形成することができる。図示の構造は36個のトリスケリオンで構成されており、そのうちの1つが青色で示されている。もう1つの一般的な集合体は切頂二十面体である。小胞を包むには、格子内にちょうど12個の五角形が存在する必要がある。

細胞内では、細胞質内のクラトリン三脚が膜に結合したアダプタータンパク質に結合し、一度に3つの足のうち1つを膜に連結します。クラトリンは膜や積荷に直接結合することはできず、代わりにアダプタータンパク質を使用します。この三脚は他の膜に付着した三脚と結合して、サッカーボールのパネルを思わせる六角形と五角形の丸い格子を形成し、膜を芽状に引き込みます。5角形と6角形のリングのさまざまな組み合わせを構築することで、さまざまなサイズの小胞が組み立てられる可能性があります。一般的に画像化される最小のクラトリンケージはミニコートと呼ばれ、12個の五角形と2個の六角形のみで構成されています。三脚の足が大きすぎるため、六角形がゼロのさらに小さなケージは、おそらく天然のタンパク質からは形成されません。^{[ 6 ]}

クラトリンは、細胞内輸送のために細胞質内で丸みを帯びた小胞を形成する役割を担っています。クラトリン被覆小胞（CCV）は、細胞膜、トランスゴルジネットワーク、エンドソーム区画において、複数の膜輸送経路のために積荷を選択的に選別します。小胞が細胞質内に出芽すると、被覆は急速に分解され、小胞が様々な場所に輸送される間、クラトリンはリサイクルされます。

アダプター分子は自己集合とリクルートメントに関与している。アダプタータンパク質の例として、 AP180 ^{[ 7 ]}とエプシン^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]}が挙げられる。AP180はシナプス小胞の形成に用いられる。クラトリンを膜にリクルートし、その重合も促進する。エプシンもクラトリンを膜にリクルートし、その重合を促進するとともに、膜の変形を助けることができるため、クラトリン被覆小胞は出芽することができる。細胞内では、細胞質に浮遊するトリスケリオンがアダプタータンパク質に結合し、一度にその足の 1 つを膜に連結する。トリスケリオンの足は、膜に付着した他の足と結合して多面体格子であるトリスケリオンの足を形成し、膜を芽状に引き込む。足は膜に直接結合するのではなく、膜表面の分子を認識するアダプタータンパク質に結合する。

クラトリンには、細胞小器官の被覆以外にも別の機能がある。分裂していない細胞では、クラトリン被覆小胞の形成が継続的に起こる。クラトリン被覆小胞の形成は、有糸分裂中の細胞では停止する。有糸分裂中、クラトリンは他の2つのタンパク質、TACC3とch-TOG/ CKAP5と複合体を形成して紡錘体装置に結合する。クラトリンは、有糸分裂紡錘体の動原体繊維を安定化させることで染色体の整列を助ける。クラトリン重鎖のアミノ末端ドメインとTACC3のTACCドメインは、TACC3/ch-TOG/クラトリンが有糸分裂紡錘体に結合するための微小管結合面を形成する。動原体繊維の安定化には、微小管を架橋するためのクラトリンの三量体構造が必要である。^{[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]}

クラスリン介在性エンドサイトーシス（CME）は、成長因子や受容体の細胞内取り込み、病原体の侵入、シナプス伝達など、多くの細胞生理学的プロセスを調節します。細胞侵入者は栄養経路を利用して細胞の複製機構にアクセスすると考えられています。特定のシグナル伝達分子が栄養経路を開きます。^{[ 1 ]}選択的クラスリン阻害剤であるPitstop 1とPitstop 2と呼ばれる2つの化学物質は、病原性活性を阻害し、細胞を侵入から保護することができます。これらの2つの化合物は、in vitroでエンドサイトーシスリガンドとクラスリン末端ドメインとの結合を選択的に阻害します。^{[ 14 ]}しかし、これらの化合物がクラスリン介在性エンドサイトーシスを阻害する特異性については疑問視されてきました。^{[ 15 ]}しかし、その後の研究では、Pitstop 2の特異性はクラスリン依存性であることが検証されました。^{[ 16 ]}

• 適応
• キャップ形成
• 細胞移動
• ダイナミン

• MBInfo - クラスリン介在性エンドサイトーシス
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