サイトケラチン

サイトケラチンは、上皮組織の細胞質内細胞骨格に含まれるケラチンタンパク 質です。細胞が機械的ストレスに抵抗するのを助ける中間径フィラメントの重要な構成要素です。 ^[1] 上皮細胞内でのこれらのサイトケラチンの発現は、主に特定の臓器や組織に特異的です。そのため、臨床的には、さまざまなヒト腫瘍の起源細胞を特定するために使用されています。

サイトケラチンという用語は、細胞内のケラチン中間径フィラメントのタンパク質サブユニットが初めて特定され、特徴付けられた1970年代後半に使用され始めました。 ^[2] 2006年に哺乳類ケラチンの新しい体系的な命名法が作成され、以前はサイトケラチンと呼ばれていたタンパク質は単にケラチン（ヒト上皮カテゴリ）と呼ばれます。たとえば、サイトケラチン-4（CK-4）はケラチン-4（K4）に改名されました。^[3]ただし、臨床診療では依然としてサイトケラチンと呼ばれることがよくあります。

サイトケラチンには、酸性 I型サイトケラチンと塩基性または中性II型サイトケラチンの2つのカテゴリがあります。各カテゴリ内では、サイトケラチンは高分子量（HMWCK）から低分子量（LMWCK）まで、サイズの降順で番号が付けられています。サイトケラチンは通常、同様のサイズの酸性サブユニットと塩基性サブユニットのヘテロ二量体ペアで見つかります。^[4]

これらのサイトケラチンの発現は、主に臓器や組織に特異的です。上皮細胞が発現するサイトケラチンのサブセットは、主に上皮の種類、終末分化の過程の時期、発達段階によって異なります。したがって、特定のサイトケラチン発現プロファイルにより、上皮細胞を識別できます。さらに、サイトケラチンプロファイルは通常保持されるため、これは上皮の悪性対応物（癌）にも当てはまります。したがって、免疫組織化学技術によるサイトケラチン発現の研究​​は、外科病理学における腫瘍の診断と特徴付けに広く使用されている非常に価値のあるツールです。^[5]

サイトケラチンは 30 個の遺伝子を含むファミリーによってコード化されています。そのうち 20 個は上皮遺伝子であり、残りの 10 個は毛髪細胞に特有の遺伝子です。

すべてのサイトケラチン鎖は、中心のαヘリックスに富むドメイン（同じタイプのサイトケラチン間では50～90%の配列同一性、異なるタイプのサイトケラチン間では約30%）と非αヘリカルN末端ドメインおよびC末端ドメインで構成されています。αヘリカルドメインは310～150個のアミノ酸から成り、7残基のパターンが繰り返される4つのセグメントで構成されています。この繰り返しパターンでは、1番目と4番目の残基は疎水性で、荷電残基は交互に正と負の極性を示し、その結果、極性残基はヘリックスの片側に配置されます。この鎖の中心ドメインは、ケラチン構造の分子配列を提供し、鎖が溶液中でコイル状の二量体を形成するようにします。

タイプ I および II のサイトケラチン鎖の末端ドメイン配列には、ロッド ドメインの両側にサブドメイン V1 および V2 が含まれており、これらのサイズと配列はさまざまです。タイプ II には、それぞれ 36 および 20 残基を含む保存されたサブドメイン H1 および H2 もあります。サブドメイン V1 および V2 には、グリシンおよび/またはセリンが豊富な残基が含まれており、前者はサイトケラチン鎖に強い不溶性を与え、他の分子との相互作用を促進します。これらの末端ドメインは、特定の上皮細胞タイプに特徴的なサイトケラチン鎖の機能を定義する上でも重要です。

サイトケラチンの 2 つの二量体は、反平行結合によりケラチン テトラマーにグループ化されます。このサイトケラチン テトラマーは、サイトケラチン チェーンの主な構成要素であると考えられています。サイトケラチン テトラマーの頭と尾が結合することでプロトフィラメントが生成され、次にこれがペアで絡み合ってプロトフィブリルを形成します。4 つのプロトフィブリルが 1 つのサイトケラチン フィラメントに取って代わります。

細胞質では、ケラチンフィラメントが互いに横方向に会合して半径約50nmの束を形成します。これらの束の半径は、長距離の静電反発力と短距離の疎水性引力の相互作用によって決まります。^[7]これらのケラチン束は、核の表面から細胞膜まで広がる複雑なネットワークに広がっています。このような構造の生成と維持には、多数の補助タンパク質が関与しています。

細胞膜と核表面のこの関係は、細胞質の構成と細胞間コミュニケーション機構に重要な意味合いを持っています。核を支え、細胞に引張強度を与えるという比較的静的な機能とは別に、サイトケラチンネットワークは、リン酸交換を介した急速な脱重合を受け、有糸分裂や有糸分裂後期、細胞運動や分化などのより動的な細胞プロセスに重要な意味合いを持っています。

サイトケラチンはデスモソームやヘミデスモソームと相互作用し、細胞間接着や基底細胞とその下の結合組織の接続に協力します。

真核生物の細胞骨格の中間径フィラメントは、その 3 つの構成要素の 1 つであるサイトケラチンで構成されており、細胞膜の下にあるアンキリンとスペクトリンの複合タンパク質ネットワークとも関連していることがわかっています。^{[引用が必要]}

• 米国国立医学図書館の医学件名標目表(MeSH)におけるサイトケラチン