3′,5′-環状ヌクレオチドホスホジエステラーゼ（EC 3.1.4.17）は、ホスホジエステラーゼのファミリーです。一般的に、これらの酵素はヌクレオシド3′,5′-環状リン酸を加水分解してヌクレオシド5′-リン酸を生成します。
- ヌクレオシド3′,5′-環状リン酸 + H₂O =ヌクレオシド5′-リン酸
このように、それらは環状セカンドメッセンジャーの細胞内レベルと分解速度を制御する。[ 1 ] ヌクレオシド3′,5′-環状リン酸の例としては、以下のようなものがある。
11種類の異なるホスホジエステラーゼファミリー（PDE1～PDE11）があり、それぞれに多様なアイソフォームとスプライシングが存在し、独自の三次元構造、運動特性、調節様式、細胞内局在、細胞発現、阻害剤感受性を有している。[ 1 ]
命名法
この酵素の系統名は3′,5′-環状ヌクレオチド5′-ヌクレオチドヒドロラーゼです。その他の名称としては以下のようなものがあります。
- PDE、
- 環状3′,5′-モノヌクレオチドホスホジエステラーゼ、
- 環状3',5'-ヌクレオチドホスホジエステラーゼ、
- 環状3′,5′-ホスホジエステラーゼ、
- 3′,5′-ヌクレオチドホスホジエステラーゼ、
- 3':5'-環状ヌクレオチド5′-ヌクレオチドヒドロラーゼ、
- 3′,5′-シクロヌクレオチドホスホジエステラーゼ、
- 3′,5′-環状ヌクレオシド一リン酸ホスホジエステラーゼ、
- 3′:5′-モノリン酸ホスホジエステラーゼ（環状CMP）、
- シチジン3′:5′-モノリン酸ホスホジエステラーゼ（環状CMP）、
- 環状3′,5-ヌクレオチド一リン酸ホスホジエステラーゼ、
- ヌクレオシド3′,5′-環状リン酸ジエステラーゼ、および
- ヌクレオシド-3′,5-モノリン酸ホスホジエステラーゼ。
関数
光伝達
網膜3′,5′-cGMPホスホジエステラーゼ（PDE）は光受容体外節に存在し、光伝達において重要な酵素である。[ 2 ]
桿体細胞の3′,5′-環状ヌクレオチドホスホジエステラーゼはオリゴマーであり、2つの重い触媒サブユニットα（90 kDa）とβ（85 kDa）、および2つの軽い阻害性γサブユニット（それぞれ11 kDa）から構成されている。[ 3 ] [ 4 ]
桿体細胞内のPDEはトランスデューシンによって活性化される。トランスデューシンはGタンパク質であり、光分解されたロドプシンによって触媒されるトランスデューシンαサブユニットのGDP/GTP交換によって活性化される。トランスデューシンαサブユニット（Tα）はβおよびγ複合体から遊離し、細胞質溶液中に拡散してPDEと相互作用し、活性化する。
Tαによる活性化
PDEの活性化には2つのメカニズムが提案されている。1つ目は、2つの阻害サブユニットが異なる結合を持ち、天然複合体PDEαβγ2とPDEαβの間で順次除去および交換可能であるというものである。GTP結合Tαは、αβ触媒サブユニットから阻害γサブユニットを1つずつ除去する。[ 3 ] 2つ目の、より可能性の高いメカニズムは、GTP-Tα複合体がγサブユニットに結合するが、触媒サブユニットから解離するのではなく、PDEαβ複合体にとどまるというものである。[ 5 ] [ 6 ] GTP-Tα複合体がPDEγサブユニットに結合すると、PDEの立体構造が変化し、PDEαβ上のcGMP加水分解部位へのアクセスが良くなると考えられる。[ 5 ]
構造
PDE α および β サブユニットの結合部位は、PDE γ サブユニットの中央領域にある可能性が高い。[ 4 ] PDE γ サブユニットの C 末端は、PDE α および β サブユニットの阻害、Tα の結合部位、および GTP 結合 Tα の GTPase 促進活性に関与している可能性が高い。[ 6 ]
錐体細胞において、PDEはα鎖のホモ二量体であり、いくつかの小さなサブユニットと結合している。桿体細胞と錐体細胞のPDEはともに、cAMPまたはcGMPを加水分解して5'一リン酸型に変換する反応を触媒する。また、両酵素ともcGMPに高い親和性で結合する。cGMP結合部位はタンパク質配列のN末端側に位置し、触媒コアはC末端側に存在する。
例
このドメインを含むタンパク質をコードするヒト遺伝子には、以下のものがある。
参考文献
- 1 2 Bender AT 、Beavo JA ( 2006 年 9月)。「環状ヌクレオチドホスホジエステラーゼ：分子制御から臨床使用まで」。Pharmacological Reviews。58 ( 3 ) : 488–520。doi : 10.1124/ pr.58.3.5。PMID 16968949。S2CID 7397281。
- ↑ Arkinstall S、Watson SP ( 1994)。「オプシン」。Gタンパク質共役受容体ファクトブック。ボストン：アカデミックプレス。pp. 214–222。ISBN 978-0-12-738440-5。
- 1 2 Deterre P、Bigay J、Forquet F、Robert M、Chabre M (1988 年 4 月)。「網膜桿体の cGMP ホスホジエステラーゼは2つの阻害サブユニットによって制御される」。米国科学アカデミー紀要。85 ( 8): 2424–8。doi : 10.1073 /pnas.85.8.2424。PMC 280009。PMID 2833739。
- 1 2 Kovacik, Lubomir; Stahlberg, Henning; Engel, Andreas; Palczewski, Krzysztof; Gulati, Sahil (2019-02-01). " Cryo-EM structure of phosphodiesterase 6 reveals insights into the allosteric regulation of type I phosphodiesterases" . Science Advances . 5 (2) eaav4322. doi : 10.1126/sciadv.aav4322 . ISSN 2375-2548 . PMC 6392808. PMID 30820458 .
- 1 2 Kroll S、Phillips WJ、Cerione RA (1989 年 3 月)。 「トランスデューシンの αサブユニットの GDP 結合型による環状 GMP ホスホジエステラーゼの調節」。The Journal of Biological Chemistry。264 ( 8): 4490–7。doi : 10.1016/S0021-9258(18)83770 - X。PMID 2538446。
- 1 2 Liu Y、Arshavsky VY、Ruoho AE (1999 年 1 月)。「cGMP ホスホジエステラーゼ阻害サブユニットの C 末端領域と GDP 結合トランスデューシン α サブユニットとの相互作用部位」。The Biochemical Journal。337 ( 2 ) : 281–8。doi : 10.1042 /0264-6021 : 3370281。PMC 1219963。PMID 9882626。
