デスエフェクタードメイン

デスエフェクタードメイン
FADD（Mort1）デスエフェクタードメインの構造。[1]
識別子
シンボル	死後
パム	PF01335
インタープロ	著作権
頭いい	死後
プロサイト	PS50168
SCOP2	1a1z / スコープ / SUPFAM
医療機器	cd00045
利用可能なタンパク質構造: パム   構造 / ECOD   ＰＤＢ RCSB PDB; PDBe; PDBj PDBサム 構造の概要 ＰＤＢ 1a1w ​, 1a1z ​, 1e3y ​, 1e41 ​, 1n3k ​, 2gf5

デスエフェクタードメイン（DED）は、真核生物にのみ見られるタンパク質相互作用ドメインであり、さまざまな細胞シグナル伝達経路を制御します。^[2] DEDドメインは、不活性プロカスパーゼ（システインプロテアーゼ）や、 FAS関連デスドメイン含有タンパク質（FADD ）などのアポトーシスカスケードでカスパーゼの活性化を制御するタンパク質に見られます。FADDは、プロカスパーゼ8とプロカスパーゼ10を細胞死誘導シグナル伝達複合体（DISC）にリクルートします。このリクルートは、プロカスパーゼDEDと、活性化TNF受容体に直接関連するアダプタータンパク質内のデスエフェクタードメインである2番目のDEDとの間の同型相互作用によって媒介されます。複合体の形成により、プロカスパーゼがタンパク質分解によって活性化され、活性カスパーゼ形態になり、アポトーシス（細胞死）が開始されます。構造的には、DED ドメインはデスフォールドとして知られるタンパク質モチーフのサブクラスであり、デスドメイン(DD)の構造によく似た 6 つのアルファヘリックスを含んでいます。

DED は DD スーパーファミリーのサブファミリーです (このスーパーファミリーの他の認識可能なドメインは、カスパーゼ リクルートメント ドメイン (CARD)、ピリン ドメイン (PYD)、およびデス ドメイン (DD) です)。サブファミリーは構造的に互いに似ており、すべて (特に DED) は 6 つのアルファ ヘリックスの束で構成されていますが、表面の特徴は異なります。

このタンパク質ドメインの完全な一次構造は、合意に基づいて定義されていません。いくつかの研究では残基 2-184 について説明されていますが、C 末端およびN 末端残基はまだ特定されていません。DED に対する溶解性と凝集を決定するアミノ酸の存在により、カスパーゼ 8 や MC159 などのさまざまなタンパク質の DED を特定できるようになりました。前述のように、このドメインの二次 構造は6 つのアルファヘリックスで構成されています。

ドメインの三次構造は、ヒトのカスパーゼ8の結晶化から説明されています。構造を説明するために使用された方法はX線回折であり、得られた解像度は2.2Åです。 ^[3]このタンパク質のDEDは非対称の単位二量体を示し、その界面には2つの水素結合ネットワークが含まれており、糸状の構造として現れます。DEDの機能はその構造によって決まります。知られている限りでは、カスパーゼを活性化しアポトーシスを誘発する同型相互作用は、パートナー間の非対称表面接触によって媒介されます（カスパーゼ8の場合のDED1とDED2など）。^[4]表面を形成する残基は通常、荷電アミノ酸ですが、ドメインの相互作用表面には短い疎水性パッチも見られます。

DED ドメインは、アポトーシスにおける役割で最もよく知られています。しかし、DED を含むタンパク質は他の細胞プロセスにも関与しており、細胞の生死の決定を制御します。

^[5]アポトーシスは、生物のライフサイクルに利点をもたらす、制御されプログラムされた細胞死です。外因性経路は、死の刺激に反応して活性化するプロテアーゼファミリーによって制御されます。このプロセスにおけるDEDの役割を知ることは、多タンパク質死シグナル伝達複合体（DISC）の形成を観察するために重要です。

DR4、TRAIL-R2、CD95 は細胞内デスドメイン(DD)を使用して相互作用するデスレセプター ( TNF レセプタースーパーファミリーのメンバー) です。DED を含むタンパク質である FADD の DD は、これらの DD と相互作用することができます。ここで、FADD DED の機能は、FADD を自己会合させることによって安定した構造を作成することです。

^[6]これらの相互作用は、ヘリックスα1/α4とα2/α3によって定義されます。α1/α4の残基Ser1、Val6、His9、Leu43、Asp44、Glu51は、2番目の分子のα2/α3のThr21、Phe25、Lys33、Arg34、Glu37、Glu51と接触しています。各相互作用には1062Å2の領域が関与し^、疎水性側鎖、水素結合、塩橋が関与しています。最終的なホモ二量体は、各サブユニットが2つの相互作用部位を持つように配向された構造を持っています。

プロカスパーゼ 8 も DED 含有タンパク質であり、FADD DED に対する親和性があります。このため、プロカスパーゼ 8 は DED を介してモノマーとして FADD にリクルートされます。これらの相互作用は、プロカスパーゼ 8 DED-A の α1/α4 と FADD DED α2/α3 または FADD DED の α1/α4 とプロカスパーゼ 8 DED-B の α2/α5 によって定義されます。プロカスパーゼ 8 DED-B は FADD と相互作用し、DED-A はカパーゼ 8 鎖形成を仲介します (またはその逆)。ただし、どちらの場合も、相互作用によりプロカスパーゼ間に二量体が生成され、構造変化が発生します。この二量体化は活性部位の生成に不可欠です。p12 サブユニットが解放され、その後小さな p10 サブユニットに処理されます。プロカスパーゼ 8 の 2 つの分子はこれらの p10 サブユニットと関連し、活性プロテアーゼ 8 細胞死を引き起こします。^{[7] [8]}

^[9] DISCの生成中に、プロカスパーゼ8はFLIP _Lとして知られる別のDED含有タンパク質とヘテロ二量体を形成することもできる。FLIP _Lの擬似カスパーゼは、プロカスパーゼ8のN末端に非常によく似た2つのタンデムDEDを持っているが、活性部位（システインからチロシン）に重要な変異がある。

DED間で行われるこのヘテロ二量化により、通常のホモ二量化が妨げられ、擬似カスパーゼはアポトーシスカスケードを活性化できなくなります。FLIP _Lの擬似カスパーゼは、構造変化を誘導するのにより効率的です。しかし、FLIP _Lには十分な酵素活性がないため、DEDとp18の間の切断は不可能です。その結果、活性プロテアーゼ細胞死を作り出すことは不可能です。^[10]

プロカスパーゼ8は、同じくDEDを含むタンパク質であるFLIP _Sとヘテロ二量体を形成することもできる。この場合、プロカスパーゼ8のカスパーゼドメインで初期の構造変化が起こらないため、ヘテロ二量体形成はプロカスパーゼ8を直接活性化することができない。^[10]

このようにして、DED はアポトーシスカスケードも阻害し、その結果としてネクロプトーシスが発生します。

^[11]カスパーゼはアポトーシスの際に細胞を分解する役割を担うシステインプロテアーゼである。

これらのタンパク質は酵素前駆体であり、分子内の特定の部位で切断されると活性化します。

構造：

• デスエフェクタードメイン（DED）とカスパーゼリクルートメントドメイン（CARD）は、N末端に位置するプロドメインと呼ばれる構造に包み込まれている。
• C 末端の触媒プロテアーゼドメイン。

プロテアーゼには2つのグループがあります。

• エフェクターカスパーゼ: アポトーシス中に起こる形態変化の大部分を引き起こします。
• イニシエーターカスパーゼ: エフェクターカスパーゼの活性化を担います。これらのカスパーゼは、タンパク質を機能させるオリゴマー化と切断によって活性化されます。

カスパーゼのプロドメインにある 2 つのタンデム DED は、FADDなどの他のタンパク質とのタンパク質間相互作用を誘発します。

カスパーゼは細胞の必要性に応じてアポトーシスを制御するだけでなく、阻害もするため、カスパーゼの研究は重要です。科学者は、カスパーゼが細胞の生命を調節できるメカニズムであり、がん治療に重要であることを発見しました。

FLICE 様阻害タンパク質 (FLIP) は、細胞のアポトーシスを引き起こす死の受容体のシグナルを阻止できる細胞阻害剤です。

最初に特定された FLIP は γ ヘルペスウイルスによって発現されたため、v-FLIP と呼ばれました。これらの v-FLIP は、細胞死誘導シグナル伝達複合体 (DISC)の受容体と結合することができ、CD95 を介したアポトーシスを阻害します。

^[12] vFLIPは主に2つの連続したDEDを含み、これはカスパーゼ8のN末端と高い相同性を持っています。

^[10] v-FLIPの細胞 相同体は一般的に2つの形式で発現します。

• c-FLIP _S (ショート): アミノ末端タンデム DED のみを含み、その後に短いカルボキシ末端セクションが続きます。その構造はウイルスの FLIP に似ています。
• c-FLIP _L (長い): タンデム DED だけでなく、活性部位のシステインを含む、プロテアーゼ活性に重要なさまざまなアミノ酸が変異しているプロテアーゼ様ドメイン (カスパーゼ 8 と相同) も含まれています。

^[12] c-FLIPの両方の形態はCD95 DISCに誘導され、そこでカスパーゼ8とヘテロ二量体を形成します。c-FLIPはCD95受容体をNF-κB、JNK、MAPK経路に接続する代替経路のシグナル伝達に関与しています。

PEA-15 (アストロサイトに濃縮されたリン酸化タンパク質 - 15 kDa) は、 PED (糖尿病に濃縮されたリン酸化タンパク質)としても知られ、多面的効果を持つDED 含有タンパク質です。

PEDは、N末端のデスエフェクタードメイン（DED）と不規則な構造を持つC末端テールからなる小さな非触媒タンパク質です。 ^[13] PED / PEA-15は、DEDの有無にかかわらずさまざまな種類のタンパク質と相互作用し、これらのタンパク質を結合する特異性は、 C末端テールの2つのセリン残基のリン酸化によって媒介されます。

• Ser104 :プロテインキナーゼC (PKC)によってリン酸化される。
• Ser116 :カルシウム/カルモジュリン依存性タンパク質キナーゼII (CamKII)の基質。

^{[13] PEA-15はいくつかの}シグナル伝達カスケードにおいて抗アポトーシスDEDタンパク質として働く。TNFα、CD95、TRAILを介した経路において、PEA-15はFADDとカスパーゼ8の相互作用に結合し、阻害する働きをする。

^[10]アポトーシスに加えて、PEA-15は筋肉細胞におけるインスリン媒介グルコース輸送を阻害するため、PEA-15 mRNAの高レベル発現は2型糖尿病と関連付けられている。

DNA結合を含む死のエフェクタードメイン(DEDD)。DNA 結合能力を示し、過剰発現すると核小体に局在し、アポトーシスを増強する DEDAF (DED 関連因子) と呼ばれる分子と結合します。さらに、DNA に結合することで RNA ポリメラーゼ I の 転写をブロックします。

DEDD2 (FLAME-3) は、アミノ酸配列の 48.5% を共有する DEDD ホモログです。c-FLIP および DEDD と相互作用し、ポリメラーゼ II依存性転写抑制において重要な役割を果たすことが知られています。

ハンチンチン相互作用タンパク質-1 (HIP-1)はハンチンチン (Htt)と相互作用するタンパク質であり、ハンチントン病 (HD)患者の脳内で変異 (ポリグルタミン反復の拡大) するとタンパク質凝集体を形成する別のタンパク質です。

^[14] HIP-1には擬似デスエフェクタードメイン（pDED）が含まれているため、HIP-1の過剰発現はDEDタンパク質と同様にいくつかの細胞でアポトーシスを誘導します。このタイプのアポトーシスはHIP-1のpDEDに依存しており、野生型Httが発現すると減少する酵素であるカスパーゼ3の活性化で構成されており、この事実はハンチントン病の発症メカニズムにおいてHIP-1がHttと協力することを示唆しています。

^[10]酵母ツーハイブリッドスクリーニングにより、HIP-1はHIPPI（HIP-1タンパク質相互作用因子）と呼ばれる419アミノ酸のタンパク質と相互作用することが示されました。その後の実験により、HIPPIの存在がHIP-1誘導性アポトーシスを決定することが明らかになりました。

FLICE関連の巨大タンパク質。DEDと類似のドメインを含むが、相同性は非常に弱く、その機能は未だ不明である。

^[7] DED複合体は、細胞の生と死のプロセスを制御する重要な段階で機能することが示されています。細胞生命の異常な制御に関連する病理が非常に多いため、この知識は治療において特に有用です。

アポトーシスの欠如は癌の特徴です。プロカスパーゼ 8 をコードする遺伝子がメチル化によってサイレンシングされている場合、活性プロテアーゼを得るにはエピジェネティック治療を使用して遺伝子を活性化する必要があります。他の場合には、活性カスパーゼの形成を妨げる抗アポトーシス分子である FLIP の過剰発現があります。この場合、FLIP 発現をダウンレギュレーションする抗癌剤がいくつかあります。

しかし、異常なアポトーシスは癌に限ったことではなく、炎症や神経変性疾患など、この種の治療薬で治療できる他の病状もあります。

• ナッシュ研究所: DED ^{[永久リンク切れ‍ ]}
• InterPro: デスエフェクタードメイン
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• 無限の受容体: セニャリザシオンとモジュラシオン