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| コスタメール | |
|---|---|
 マウス大腿四頭筋のコスタメール構造 | |
| 詳細 | |
| の一部 | 横紋筋 |
| 識別子 | |
| ラテン | コスタメルム |
| メッシュ | D054974 |
| TH | H2.00.05.2.01013 |
| 解剖学用語 [Wikidataで編集] | |
コスタメアは横紋筋細胞の構造的・機能的構成要素であり[1]、筋肉の筋節と細胞膜（すなわち筋形質膜）を接続します。 [2]
コスタメアは、末梢筋原線維のZディスクに合わせて円周方向に整列した筋小膜下タンパク質集合体である。[3] [4] [5]コスタメアは、横紋筋細胞内の筋小膜と力発生サルコメアを物理的に結合しており、そのため骨格筋の「アキレス腱」の1つと考えられており、横紋筋形態の重要な構成要素であり、これが損なわれると、いくつかの異なるミオパシーの発症に直接寄与すると考えられている。[6]
ジストロフィン関連タンパク質複合体は、ジストロフィン関連糖タンパク質複合体（DGCまたはDAGC）とも呼ばれ、 [2] 、ジストログリカンやサルコグリカンなどのさまざまな膜貫通タンパク質と周辺膜タンパク質を含み、個々の筋線維の内部細胞骨格系を細胞外マトリックス内の構造タンパク質（コラーゲンやラミニンなど）にリンクする役割を担っていると考えられています。したがって、いくつかの実験で示されているように、これはサルコメアを細胞外結合組織に結合させるのに役立つサルコレマの特徴の1つです。 [7] デスミンタンパク質もDAG複合体に結合する可能性があり、その領域はシグナル伝達に関与することが知られています。
構造
コスタメアはタンパク質と糖タンパク質の非常に複雑なネットワークであり、[8]ジストロフィン糖タンパク質複合体 (DGC) とインテグリン-ビンキュリン-タリン複合体という 2 つの主要なタンパク質複合体で構成されていると考えられます。[9] DGC のサルコグリカンとインテグリン-ビンキュリン-タリン複合体のインテグリンは、Z ディスクの構成要素であるフィラミン C に直接結合し、コスタメアのこれらのタンパク質複合体を Z ディスクの複合体に結合します。[9]言い換えると、フィラミン C は、DGC のサルコグリカンとインテグリン-ビンキュリン-タリン複合体のインテグリンと相互作用することにより、コスタメアを構成する 2 つの複合体をサルコメアに物理的に結合します。[9]
DGCは、サルコレマを物理的に横断し、ECMをF-アクチンベースの細胞骨格に接続する末梢タンパク質と一体化タンパク質で構成されています。[9] DGCのコアタンパク質は、ジストロフィン、サルコグリカン（アルファ、ベータ、ガンマ、ラムダサルコグリカンを含む）、サルコスパン、ジストログリカン（アルファとベータ）、シントロフィンです。[9]これらのタンパク質は、収縮と伸張中にサルコレマの構造的完全性を維持する上で重要な役割を果たすと考えられており、これらのコアタンパク質が失われると、進行性の収縮誘発性損傷が発生します。[9]
インテグリン-ビンキュリン-タリン複合体のビンキュリンとタリン成分は細胞骨格タンパク質であり、インテグリン成分を介してコスタメア全体に物理的に固定されており、インテグリンはZディスクのフィラミンCと直接相互作用する膜貫通タンパク質である。[9]
関数
コスタメアにはいくつかの主要な機能がある。[8] [9] [10]まず、収縮とそれに続く弛緩中に、サルコレマをサルコメアと一直線に保つ。[10]また、サルコメアで発生した収縮力をサルコメアと細胞外マトリックスに横方向に伝達する役割も担っている。[9] [10]サルコメアの収縮によって発生する力全体のうち、縦方向に伝達されるのはわずか20～30%で、サルコメアで発生した力の大部分は、収縮する筋原線維に対して垂直な横方向に伝達されることを示唆している。[9]筋線維の奥深くにあるサルコメアによって発生した力のほとんどは、隣接する筋原線維に垂直に伝達され、末梢筋原線維に到達する。その時点で、コスタメリック複合体は力をサルコレマを通して細胞外マトリックスに導く。コスタメアによる横方向の力の伝達は、異なる運動単位の制御下にあるため、能動収縮が同期していない隣接する筋細胞におけるサルコメアの長さを均一に保つのに役立ちます。言い換えると、1 つの筋線維が能動的に収縮し、隣接する筋線維が収縮していない場合、横方向の力の伝達によって、この 2 番目の筋線維も短くなります。[8]コスタメアは反対方向にも力を伝達し、外部の機械的ストレスの力を筋膜から Z ディスクに伝達します。[9]コスタメアは、比較的弱く不安定な筋膜を収縮と伸張の機械的ストレスから保護することにも関与しています。[8] [10]タンパク質は脂質二重層を機械的にサポートし、収縮と伸張中に二重層にかかるストレスを最小限に抑える細胞膜の組織化された折り畳み (「フェストゥーニング」) を促進することもあります。[8]最後に、コスタメアは機械的に関連するシグナル伝達のオーケストレーションにも関与しています。[9]
病理学
コスタメアに関与するタンパク質の機能不全は、筋ジストロフィーや心筋症などのいくつかの筋肉疾患の一因となる。[8] [10]
ダイナミクス
コスタメアは動的な構造です。[8]いくつかの研究では、コスタメアは機械的、電気的、化学的刺激に反応することが示唆されています。[8]たとえば、機械的張力はコスタメリックタンパク質の発現、安定性、組織化を制御する上で重要であり、ジストロフィン欠損コスタメアは機械的ストレスの増加を感知し、フィラメントのリクルートメントで補償しようとする可能性があります。[8]
参考文献
- ^ 米国国立医学図書館の医学件名標目表(MeSH)の Costameres
- ^ ab Srivastava, D.; Yu, S (2006). 「ニーズを満たすためのストレッチ：インテグリン結合キナーゼと心臓ポンプ」Genes Dev . 20 (17): 2327–2331. doi : 10.1101/gad.1472506 . PMID 16951248.20: 2327-2331
- ^ Pardo, Jose V; Siliciano, Janet D'Angelo; Craig, Susan W (1983 年 2 月). 「骨格筋のビンキュリン含有皮質格子: 横断格子要素 (「コスタメア」) が筋原線維と筋形質膜の付着部位を示す」(PDF) . Proceedings of the National Academy of Sciences . 80 (4): 1008–1012. Bibcode :1983PNAS...80.1008P. doi : 10.1073/pnas.80.4.1008 . PMC 393517 . PMID 6405378.
- ^ Pardo, Jose V; Siliciano, Janet D'Angelo; Craig, Susan W (1983 年 10 月 1 日). 「ビンキュリンは、心筋線維の筋原線維筋膜付着領域の広範なネットワークの構成要素である」. Journal of Cell Biology . 97 (4): 1081–1088. doi :10.1083/jcb.97.4.1081. PMC 2112590. PMID 6413511 .
- ^ Craig, Susan W; Pardo , Jose V (1983). 「ガンマアクチン、スペクトリン、中間径フィラメントタンパク質は、コスタメア、筋原線維から筋形質膜への付着部位でビンキュリンと共存する」。細胞運動。3 (5): 449–462。doi :10.1002/cm.970030513。PMID 6420066 。
- ^ James M. Ervasti (2003). 「Costameres: ヘラクレスの筋肉のアキレス腱」J. Biol. Chem . 278 (13591–13594): 13591–4. doi : 10.1074/jbc.R200021200 . PMID 12556452.
- ^ García-Pelagio Karla; Bloch Robert; Ortega A; Gonzáles-Serratos Hugo (2011). 「正常マウスおよびジストロフィン欠損マウスの単一骨格筋線維における筋形質膜およびコスタメアの生体力学」J Muscle Res Cell Motil . 31 (5–6): 323–336. doi :10.1007/s10974-011-9238-9. PMC 4326082 . PMID 21312057.
- ^ abcdefghi Ervasti, James M. (2003-04-18). 「Costameres: ヘラクレスの筋肉のアキレス腱」Journal of Biological Chemistry . 278 (16): 13591–13594. doi : 10.1074/jbc.R200021200 . ISSN 0021-9258. PMID 12556452.
- ^ abcdefghijkl Peter, Angela K.; Cheng, Hongqiang; Ross, Robert S.; Knowlton, Kirk U.; Chen, Ju (2011年5月). 「横紋筋において、コスタメアはサルコメアとサルコレマを橋渡しする」。小児心臓 病学の進歩。31 (2): 83–88。doi :10.1016 / j.ppedcard.2011.02.003。ISSN 1058-9813。PMC 3770312。PMID 24039381。
- ^ abcde Bloch, Robert J.; Capetanaki, Yassemi; O'Neill, Andrea; Reed, Patrick; Williams, McRae W.; Resneck, Wendy G.; Porter, Neil C.; Ursitti, Jeanine A. (2002 年 10 月)。「Costameres: 骨格筋の筋細胞膜における反復構造」。臨床整形外科および関連研究。403 (403 補足): S203-10。doi : 10.1097 /00003086-200210001-00024。PMID 12394470 。