コアギュリン

コアギュリンは血リンパのゲル形成タンパク質で、細菌や真菌の侵入者を固定化して拡散を阻止します。コアギュロゲンの形で生成され、その後セリンプロテイナーゼカスケードによって活性型に分解されます。^{[1] [2] [3]}コアギュリンはカブトガニで最も広範に研究されています。また、プラスミド部位にあるBacillus coagulans I ₄などの他の生物によっても生成されています。 ^{[4]人間の医療では、コアギュリンの凝固は、非経口薬の}リムルス血球溶解物試験による細菌エンドトキシン検出の基礎となっています。

コアギュロゲンは、血リンパの顆粒血球細胞に含まれるリムルス凝固酵素によって、Arg-18 と Arg-46 の後で切断される単一の 175 残基のポリペプチド鎖を含みます。最終的にリムルス凝固酵素がコアギュロゲンをコアギュリンに切断する経路が開始されます。切断により、2 つのジスルフィド結合によって共有結合したコアギュリンの 2 つの鎖、鎖 A と鎖 B がペプチド C とともに放出されます。 ^{[1] [2] [5]} AB フォールドはらせん状のペプチド C に巻き付き、コンパクトな構造を形成します。^[6]コアギュリンのおおよその質量は、SDS-PAGE によると 3～4 kDA です。^[4]ゲル形成は、コアギュリン分子の連結によって生じます。^[1]コアギュリンモノマーが連結される前に、ペプチド C がコアギュロゲンから切断されます。ペプチドCを除去すると、新たに切断された分子の拡張された疎水性コーブが露出し、2番目の分子の疎水性エッジとの相互作用が可能になります。^{[6] [7]}凝固因子の全長構造は既知です（PDB：1AOC ）。これは、ニューロトロフィンと同じシスチンノットサイトカインスーパーファミリー（フォールド）を共有しており、いくつかのシスチンが保存されています。

血リンパ凝固は無脊椎動物の免疫反応の一部です。血リンパ内の因子が活性化され、体液の漏出や固定された微生物が生物に感染するのを防ぐために不溶性の血餅が形成される経路を開始します。^[8]無脊椎動物は哺乳類の免疫系に匹敵する適応免疫系を持たないため、これは非常に重要です。^[7]甲殻類では、血リンパ凝固は特定の血漿凝固タンパク質のトランスグルタミナーゼ媒介架橋に依存していますが、タンパク質分解カスケードはありません。^[9]

カブトガニでは、タンパク質分解凝固カスケードはリポ多糖類とβ-1,3-グルカンによって引き起こされます。カブトガニの血リンパには、顆粒性と非顆粒性の2種類の血球があります。顆粒性血球は、グラム陰性細菌の表面にある細菌性エンドトキシンであるリポ多糖類（LPS）によって活性化されます。「…LPSはグラム陰性細菌の外膜の約70％を構成しています。」 ^[10]また、酵母や一部の真菌の細胞壁にあるβ-1,3-グルカンによっても活性化されます。^{[5] [7]}

LPS活性化経路では、LPSがチモーゲン因子Cを活性化します。これは自己触媒的に活性型因子Cに変換されます。活性因子Cは不活性因子Bを活性因子Bに変換します。活性因子Bはプロクロッティング酵素を凝固酵素に変換します。^[5]凝固酵素はコアギュロゲンをコアギュリンに切断し、頭尾相互作用によって非共有結合性のコアギュリンホモポリマーを生成します。

β-1,3-グルカン活性化経路には、わずかな違いがあります。β-1,3-グルカンは、酵素因子Gを活性化します。これは、自己触媒的に活性化型因子Gに変換されます。ここから、経路はLPS活性化経路に収束します。活性因子Gは、プロクロッティング酵素を凝固酵素に変換し、コアギュロゲンをコアギュリンに切断します。^[5]どちらの経路でも、最終酵素トランスグルタミナーゼがコアギュリンを架橋するとゲル形成が起こります。^[7]

しかし、カブトガニのトランスグルタミナーゼはコアギュリンを分子間で架橋しません。最近、コアギュリンはプロキシンと呼ばれる血球細胞表面タンパク質上で架橋されていることが発見されました。これは、血リンパ凝固の最終段階での架橋反応がカブトガニの重要な自然免疫システムであることを示しています。^[9]

それに比べて、哺乳類の血液凝固は血リンパ凝固とは異なります。哺乳類の血液凝固は主に血小板とフィブリンに依存していますが、血リンパには血小板もフィブリンも含まれず、血球が含まれています。^[要出典]哺乳類の血液凝固は、タンパク質分解によって誘導されるフィブリノーゲンの重合に基づいています。トロンビンがフィブリノーゲンをフィブリンに変換する2つの経路（組織因子と接触）があります。フィブリンモノマーは非共有結合で相互作用し、重合して血栓を形成します。^[11]フィブリンとコアグリンは互いに類似しています。哺乳類の血液凝固と血リンパ凝固の類似点には、ゲル形成、TGaseがあり、創傷治癒の一部として機能します。^[7]ただし、血リンパ凝固で形成される血餅は、哺乳類のフィブリン血餅よりも柔らかいです。^{[5] [7]}

リムルスアメーバサイトライセートはカブトガニ、特にリムルスポリフェムス種にのみ存在します。細菌性エンドトキシン（LPS）とβ-1,3-グルカンの存在下で凝固経路を開始します。これは、製薬業界などで医療機器や注射薬の無菌性をテストするためのFDA承認のアッセイ方法として使用されています。^[12]

1970 年代から、リムルス血球溶解液試験は、ヒトの血液サンプル中のエンドトキシンを検査するために使用されてきました。元の方法 (リムルスゲル化試験) は、凝固ゲルの形成を定性的に調べるものでした。1 時間の培養後、サンプルが凝固している場合は、エンドトキシン陽性の固体の血餅が形成されました。サンプルが凝固していない場合は、液体でエンドトキシン陰性でした。^[10]しかし、この技術は感度の点で限界がありました。^[13]

現在、リムルス試験は感度が100倍高く、発色法による検出法を採用しています。^[5]凝固酵素によってコアギュロゲンが分解されると、コアギュリンが生成されます。しかし、凝固酵素はpNAと呼ばれる発色最終生成物も生成します。pNA（Boc-Leu-Gly-Arg-p-ニトロアニリド）は黄色を発する発色生成物です。^{[14] [15]}サンプル中のエンドトキシンの濃度は、放出されたpNAの405 nmでの吸光度を測定することで計算できます。^{[5] [15]}

コアギュリンは、 Limulus polyphemus、Tachypleus tridentatus、Tachypleus gigas、およびCarcinoscorpius rotundicaudaの4種のカブトガニに含まれています。これらは、祖先と比較して大きな変化がほとんどなく、4億4500万〜5億年前から存在しているため、「生きた化石」と見なされています。^{[7] [12]}コアギュリンの前駆体であるコアギュロゲンの変異率は、アミノ酸1つあたり年間1.2 x 10 ⁻⁹であるのに対し、哺乳類の類似体であるフィブリノゲンの変異率は8.3 x 10 ⁻⁹です。^[7]食細胞の一種である血球に含まれています。食細胞にはさまざまな種類があり、すべての無脊椎動物グループに存在します（血球、変形細胞、または体腔細胞として）。脊椎動物とカブトガニの凝固システムを比較すると、カスケードタンパク質（コアギュロゲンを含む）は、ヘモレクチンとTGaseの2つの例外を除いて、共通のタンパク質ドメインを共有していません。2つのシステムは機能的に類似していますが、凝固タンパク質は「異なる進化の歴史を持っています。」^[16]

• リムルス凝固酵素
• リムルス凝固因子B
• リムルス凝固因子C
• リポ多糖類（LPS）
• ベータグルカン
• リムルスアメーバ細胞溶解液(LAL)