コートマー

コートマーは膜結合輸送小胞を覆うタンパク質複合体^[1]である。2種類のコートマーが知られている。

• COPI （トランスゴルジ体からシスゴルジ体および小胞体への逆行輸送）
• COPII（ERからシスゴルジ体への順行性輸送）

コートマーは、アダプチンとしても知られるクラスリンアダプタータンパク質と機能的に類似しており、進化的に相同性があります^{[2] 。アダプチンは、}細胞膜からのエンドサイトーシスとトランスゴルジネットワークからリソソームへの輸送を制御します。

コートマータンパク質複合体は、7つの非同一タンパク質サブユニットで構成されています。^[3]これらの7つの非同一タンパク質サブユニットは、2つのタンパク質サブ複合体の一部です。 [3 ^]最初のサブ複合体は、Ret1（α-COP）、Sec27（β'-COP）、およびSec 28（ε-COP）で構成されています。^[3] 2番目のサブ複合体は、Sec26（β-COP）、Sec21（γ-COP）、Ret2（δ-COP）、およびRet3（ζ-COP）で構成されています。^[3]

COPIは、ゴルジ体からERへタンパク質を輸送する小胞を被覆するコートマーである。 ^[4]この経路は逆行性輸送と呼ばれる。COP Iタンパク質がゴルジ体膜上の小胞を被覆する前に、ARF1（ADPリボシル化因子）と呼ばれる小さなGTPaseと相互作用する必要がある。 ^[5] GDPに結合したARF1は、ゴルジ体膜と相互作用する。^[5]次に、ゴルジ体膜内のグアニンヌクレオチド交換因子（GEF）は、ARF1に結合したGDPをGTPと交換する。^{[5] [6]}これによりARF1が活性化され、ゴルジ体脂質二重層に両親媒性αヘリックスを挿入できるようになる。 ^[6]次に、ARF1タンパク質は、β-COPおよびγ-COPと相互作用して、COP1をゴルジ体膜にリクルートする。^[6]小胞が被覆されると、ERへの移動を開始する。小胞がER膜と融合する前に、小胞を囲むコートが解離する必要があります。ARF-GAP1は、GTPaseを活性化することでARF1タンパク質を不活性化する役割を果たします。^[6] ARF1がGDP結合構造に切り替わると、COP1コートが不安定になります。^[6]

COP1タンパク質は、タンパク質の細胞質ドメイン上の選別シグナルと相互作用することで適切な貨物を認識します。^[7]最も一般的な選別シグナルには、アミノ酸配列KKXXまたはKDELが含まれます。^{[7] KKXXシグナルは}膜貫通ERドメインに関連付けられ、KDELシグナルはERルーメン内のタンパク質に関連付けられます。^{[7] COP1でコーティングされた小胞には、貨物の選別を助ける}p24タンパク質も含まれています。^[8]

COP II は、タンパク質を ER からゴルジ体へ輸送する小胞を被覆するコートマーです。^[4]この経路は順行性輸送と呼ばれます。^[4] COP II 経路の最初のステップは、Sar1と呼ばれる小さな GTPase をER 膜にリクルートすることです。^[9] Sar1 が ER 膜と相互作用すると、Sec12 と呼ばれる膜タンパク質がグアニンヌクレオチド交換因子として機能し、Sar1 上の GTP を GDP に置き換えます。^[9]これにより Sar1 タンパク質が活性化され、その両親媒性アルファヘリックスが ER 膜に結合します。^[9]膜結合した Sar1 は、Sec23-Sec24 タンパク質ヘテロ二量体をER 膜に引き寄せます。Sar1 はSec23に直接結合し、Sec24 はER 膜にあるカーゴ受容体に直接結合します。^[10]

Sar1-GTP および Sec23-24 複合体は、Sec13 / Sec31と呼ばれる別のタンパク質複合体をリクルートします。この複合体は重合して外皮の外層を形成します。^[10] COP II 小胞は、シスゴルジ膜と融合する前に外皮を脱ぎ捨てる必要があります。これは、Sar1 上の GTP が GTPase 活性化タンパク質によって加水分解されたときに発生します。^[10] GTPase の活性化は、Sar1 と Sec23-Sec24 タンパク質二量体間の相互作用も逆転させます。^[10] COP II 小胞は、膜貫通 ER タンパク質に存在する ER エクスポート シグナルと直接相互作用することにより、適切な積荷を選択します。 [ ^7]さまざまな生物で特定されている ER エクスポート シグナルにはいくつかのクラスがあります。非常に多くの異なる ER エクスポート シグナルが関与しているということは、エクスポート シグナルの結合部位が複数あることを意味します。^[7]

新しく作られた分泌タンパク質は、細胞から出る前にERとゴルジ体を通過する必要があります。COP IIの早期分泌経路に問題があると、先天性赤血球異形成貧血II型と呼ばれる疾患を引き起こす可能性があります。^[11]これは、Sec23Bと呼ばれる遺伝子の変異によって起こる常染色体劣性疾患です。^[11]この遺伝子は、細胞内でのタンパク質の輸送を制御する上で重要な役割を果たしています。^[11]先天性赤血球異形成貧血II型の症状には、貧血、黄疸、網状赤血球数減少、脾腫、ヘモクロマトーシスなどがあります。^[12]先天性赤血球異形成貧血II型は通常、青年期または成人初期に診断されます。^[12]先天性赤血球異形成貧血II型は非常にまれな疾患で、世界中で症例は数百例しかありません。^[12]この病気の治療には、輸血、鉄剤投与、脾臓の摘出などが含まれる。^[12]

COP II経路の欠乏に関連する別の疾患は、第V因子および第VIII因子の複合欠乏症である。^[11]この疾患では、患者は第V因子と第VIII因子を生成するが、第V因子またはVIII因子を血流に輸送することができない。^[11]これは常染色体劣性疾患であり、出血症状、鼻血、月経過多、外傷後の過度の出血を引き起こす。^[13]この疾患は、専門の医療提供者によるスクリーニング検査の分析後に診断できる。^[13] MCFD2遺伝子の変異が、第V因子および第VIII因子の複合欠乏症を引き起こす。^[13]この疾患の治療には、患者への凍結血漿とデスモプレシンの投与が含まれる。 ^[13]