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| EGF様ドメイン | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 ヘレグリンαの表皮成長因子様ドメインの構造。[1] | |||||||||
| 識別子 | |||||||||
| シンボル | EGF | ||||||||
| パム | PF00008 | ||||||||
| ファム一族 | CL0001 | ||||||||
| エコド | 389.1.1 | ||||||||
| インタープロ | 著作権 | ||||||||
| プロサイト | PDOC00021 | ||||||||
| SCOP2 | 1apo / スコープ / SUPFAM | ||||||||
| 医療機器 | cd00053 | ||||||||
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| EGF様ドメイン、細胞外 | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 インテグリンαvβ3の細胞外セグメントの結晶構造 | |||||||||
| 識別子 | |||||||||
| シンボル | EGF_2 | ||||||||
| パム | PF07974 | ||||||||
| ファム一族 | CL0001 | ||||||||
| インタープロ | 著作権 | ||||||||
| 医療機器 | cd00054 | ||||||||
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EGF様ドメインは進化的に保存されたタンパク質ドメインで、その名前は最初に記述された上皮成長因子に由来しています。約 30 ～ 40 個のアミノ酸残基で構成され、主に動物性タンパク質の多数に見られます。[2] [3] EGF 様ドメインのほとんどは、膜結合タンパク質の細胞外ドメインまたは分泌されることが知られているタンパク質に見られます。例外はプロスタグランジンエンドペルオキシド合成酵素です。EGF 様ドメインには 6 つのシステイン残基が含まれており、上皮成長因子では 3 つのジスルフィド結合を形成することが示されている。4-ジスルフィド EGF ドメインの構造は、ラミニンおよびインテグリンタンパク質から解明されています。EGF 様ドメインの主な構造は、2 本鎖β シートと、それに続くループから短い C 末端の 2 本鎖 β シートです。これら2つのβシートは、通常、メジャー（N末端）シートとマイナー（C末端）シートとして表されます。[4] EGF様ドメインは、タンパク質中に多数のタンデムコピーで頻繁に発生します。これらの繰り返しは通常、一緒に折り畳まれて、機能単位として 単一の線形ソレノイドドメインブロックを形成します。
サブタイプ
EGF 様ドメインは類似しているものの、異なるドメイン サブタイプが特定されています。[5] EGF 様ドメインの 2 つの主なタイプとして、ヒト EGF 様 (hEGF) ドメインと補体 C1r 様 (cEGF) ドメインが提案されています。 [4] cEGF 様ドメインは、ヒト補体プロテアーゼ C1r で初めて特定されました。[5] C1r は、免疫応答中に補体活性化の古典的経路を開始する高度に特異的なセリン プロテアーゼです。 [6] hEGF 様ドメインと cEGF 様ドメインはどちらも 3 つのジスルフィドを含み、4 つのジスルフィドを持つ共通の祖先に由来していますが、そのうち 1 つは進化の過程で失われました。さらに、cEGF 様ドメインは 2 つのサブタイプ (1 と 2) に分けることができますが、すべての hEGF 様ドメインは 1 つのサブタイプに属します。[4]
cEGF 様ドメインと hEGF 様ドメインおよびそのサブタイプの区別は、構造的特徴とジスルフィド結合の接続性に基づいています。cEGF 様ドメインと hEGF 様ドメインは、マイナーシートの形状と方向が異なり、C 末端の半シスチンの位置が異なります。共通祖先の失われたシステインが cEGF 様ドメインと hEGF 様ドメインで異なるため、これらのタイプはジスルフィド結合が異なります。cEGF がサブタイプ 1 と 2 に区別されるのは、おそらく hEGF から分裂した後に起こったもので、異なる半シスチン間の残基数の違いに基づいています。N 末端に位置するカルシウム結合モチーフは、hEGF 様ドメインと cEGF 様ドメインの両方に見られるため、これらを区別するのには適していません。[4]
hEGF 様ドメインと cEGF 様ドメインには翻訳後修飾も含まれており、これらは通常とは異なることが多く、hEGF 様ドメインと cEGF 様ドメイン間で異なります。これらの翻訳後修飾には、O グリコシル化 (主に O フコース修飾) と、アスパラギン酸およびアスパラギン残基の β 水酸化が含まれます。O フコース修飾は hEGF 様ドメインでのみ検出されており、hEGF 様ドメインの適切な折り畳みに重要です。β 水酸化は hEGF 様ドメインと cEGF 様ドメインに見られ、前者はアスパラギン酸で水酸化され、後者はアスパラギン残基で水酸化されます。この翻訳後修飾の生物学的役割は不明ですが[4]、アスパルチル β 水酸化酵素をノックアウトしたマウスは発達障害を示します。[7]
EGF様ドメインを含むタンパク質は広く普及しており、hEGF 様または cEGF 様のみ、または両方の混合を含む場合があります。Notchや Delta などの多くの有糸分裂促進性および発達性タンパク質では、EGF 様ドメインは hEGF タイプのみです。トロンボモジュリンやLDL 受容体などの他のタンパク質には cEGF のみが含まれます。混合 EGF タンパク質では、hEGF 様ドメインと cEGF 様ドメインがグループ化され、hEGF は常に cEGF の N 末端にあります。このようなタンパク質は、血液凝固に関与しているか、フィブリリンや LTBP-1 (潜在性形質転換成長因子ベータ結合タンパク質 1) などの細胞外マトリックスの構成要素です。前述の 3 つのジスルフィド hEGF 様および cEGF 様タイプに加えて、ラミニンやインテグリンなどの 4 つのジスルフィド EGF 様ドメインを持つタンパク質があります。[4]
2 つの主要な EGF 様ドメイン サブタイプである hEGF と cEGF は、構造と立体構造が異なるだけでなく、機能も異なります。この仮説は、LTBP-1 に関する研究によって実証されています。LTBP-1 は、形質転換成長因子 β (TGF-β) を細胞外マトリックスに固定します。hEGF 様ドメインは、LTBP-1/TGF-β アセンブリを細胞外マトリックスに誘導する役割を果たします。細胞外マトリックスに付着すると、TGF-β は hEGF サブユニットから解離し、その後の活性化が可能になります。cEGF 様ドメインは、さまざまなプロテアーゼによる TGF-β からの LTBP-1 の切断を促進することで、この活性化に非特異的な役割を果たしているようです。[4]
結論として、異なる EGF 様ドメインがグループ化されているにもかかわらず、サブタイプは配列、立体構造、そして最も重要な機能によって明確に区別できます。
免疫システムとアポトーシスにおける役割
セレクチンは、白血球が炎症源に向かって転がる際に関与するタンパク質のグループで、レクチンドメインおよび短いコンセンサスリピート（SCR）とともに EGF 様ドメインを含む。 [8] [9] EGF 様ドメインの機能は、セレクチンの種類によって異なる。カンザスと同僚は、EGF 様ドメインは L-セレクチン（リンパ球に発現）の最大細胞接着には必要ではないことを明らかにした。しかし、EGF 様ドメインは P-セレクチン（血小板に発現）のリガンド認識と接着の両方に関与しており、タンパク質間相互作用にも関与している可能性がある。レクチンドメインと炭水化物リガンド間の相互作用はカルシウム依存性である可能性が示唆されている。[8]
未熟なヒト樹状細胞は、成熟過程でセレクチンのEGF様ドメインとの相互作用を必要とするようです。モノクローナル抗EGF様ドメイン抗体でこの相互作用を阻害すると、樹状細胞の成熟が妨げられます。未熟な細胞はT細胞を活性化できず、野生型樹状細胞よりもインターロイキン12の産生が少なくなります。[10]
Phanらは、 P-セレクチンとL-セレクチンのEGF様ドメインにN-グリコシル化部位を人工的に挿入すると、セレクチンとリガンドの親和性が高まり、ローリングが遅くなることを示した。 [9]したがって、EGF様ドメインは炎症刺激に対する白血球の動きにおいて重要な役割を果たしていると思われる。
EGF様ドメインは、細胞外タンパク質の重要なグループであるラミニンの一部でもあります。EGF様ドメインは通常、無傷の膜ではマスクされていますが、炎症時など膜が破壊されると露出し、膜の成長を刺激し、損傷した膜部分を修復します。[11]
さらに、スタビリン2ドメインのEGF様ドメインリピートは、おそらくアポトーシス細胞マーカー（「eat me-signal」）であるホスファチジルセリンを認識することによって、アポトーシス細胞を特異的に認識して結合することが示されています。 [12] Parkらはさらに、このドメインがマクロファージによるアポトーシス細胞の認識を競合的に阻害できることを実証しました。
結論として、EGF 様ドメインは免疫反応だけでなく、生物体内の死んだ細胞の除去にも重要な役割を果たしているようです。
カルシウム結合
カルシウム結合性 EGF 様ドメイン（cbEGF 様ドメイン）は、マルファン症候群[13]や X 染色体関連出血性疾患である血友病 B [14]などの疾患において重要な役割を果たしており、最も豊富な細胞外カルシウム結合ドメインの 1 つです。[15]重要なのは、cbEGF 様ドメインが血液凝固カスケードのさまざまなタンパク質に特定の機能を付与することです。例としては、凝固因子VII、IX、X、タンパク質 C とその補因子タンパク質 S などがあります。[15]
カルシウム結合性EGF様ドメインは、典型的には45個のアミノ酸から構成され、2つの反平行βシートとして配列されている。[15]この配列内のいくつかのシステイン残基はジスルフィド結合を形成する。
cbEGF様ドメインはEGF様ドメインから大きな構造的逸脱を示さないが、その名前が示すように、cbEGF様ドメインは単一のカルシウムイオンに結合します。カルシウムへの結合親和性は大きく異なり、隣接するドメインに依存することがよくあります。[15]カルシウム結合のコンセンサスモチーフはAsp-Leu/Ile-Asp-Gln-Cysです。カルシウムの配位は、cbEGF様ドメインの異常な翻訳後修飾と強く相関しています。つまり、アスパラギンまたはアスパラギン酸のいずれかがβ-ヒドロキシ化され、それぞれエリスロ-β-ヒドロキシアスパラギン (Hyn) またはエリスロ-β-ヒドロキシアスパラギン酸 (Hya) が生成されます。Hyaは、因子IX、因子X、およびタンパク質CのN末端cbEGFモジュール (以下を参照) に見られます。Hyn修飾はHyaよりも一般的であるようで、細胞外マトリックスタンパク質であるフィブリリン-1で発生することが示されている。[16]両方の修飾は、ジオキシゲナーゼAsp/Asn-β-ヒドロキシラーゼによって触媒され、[17]真核生物のEGFドメインに特有である。[15]
さらなる翻訳後修飾が報告されている。血液凝固因子VIIとIXの最初の2つのシステイン間のセリン残基で、O結合型二糖類または三糖類の形でグリコシル化が起こる可能性がある。[18] [19] [20]因子VIIはSer60にO結合型フコースを示す。[20]
複数の cbEGF ドメインは、多くの場合、1 つまたは 2 つのアミノ酸によって接続され、より大きな反復配列を形成します。ここでは、これを「cbEGF モジュール」と呼びます。血液凝固カスケードでは、凝固因子 VII、IX、X およびプロテイン C には 2 つの cbEGF モジュールが直列に含まれ、プロテイン S には 4 つの cbEGF モジュールが含まれます。驚くべきことに、フィブリリン 1 およびフィブリリン 2 では、43 個の cbEGF モジュールが見つかっています。[21]これらのタンパク質のモジュール性は、タンパク質間相互作用だけでなく、モジュール間相互作用にも複雑さを加えます。因子 VII、IX、X では、2 つの cbEGF モジュールの前に、N 末端のガンマカルボキシグルタミン酸 (Gla) を含むモジュール ( Gla モジュール) があります。[15]因子Xから単離されたGla-cbEGFタンデムのin vitro研究では、カルシウム結合のK d値が0.1 mMであることが明らかになりました[18]。遊離カルシウム血漿濃度は約1.2 mMです。驚くべきことに、Glaモジュールが存在しない状態では、cbEGFモジュールはカルシウムに対して2.2 mMのK d値を示します。 [17]このように、Glaモジュールの存在はカルシウム親和性を20倍に増加させます。同様に、Glaおよびセリンプロテアーゼモジュールの活性は、cbEGFモジュールによって変更されます。カルシウムが存在しない場合、GlaおよびcbEGFモジュールは非常に可動性があります。しかし、cbEGFモジュールがカルシウムと結合すると、cbEGFモジュールが隣接するGlaモジュールを固定位置に固定する構造をとるため、Glaモジュールの動きは大幅に制限されます。[22] [23]したがって、カルシウムの配位は構造変化を誘発し、それが今度は酵素活性を調節する可能性がある。
カルシウムの調整障害は重篤な疾患を引き起こす可能性がある。凝固因子IXへのカルシウムの結合障害は、血友病Bの発症に寄与する。この遺伝性疾患の患者は出血を起こしやすく、生命を脅かす状態につながる可能性がある。血友病Bの原因は、血液凝固因子IXの活性低下または欠乏である。カルシウムに対する因子IXの親和性の低下をもたらす点突然変異が、この出血性疾患に関係していると考えられている。[15]分子レベルでは、血友病Bは、通常、完全に機能する因子IXにおけるcbEGFモジュールによるカルシウム調整後に起こるため、Glaモジュールを効率的に局在させる能力の障害の結果である可能性があると思われる。[15]この欠陥は、因子IXの生物学的機能を損なうと考えられている。同様の問題は、因子IXに2つのcbEGFモジュールの相互作用を妨げる変異（Glu78Lys）を有する血友病Bの患者にも起こる。[15]逆に、健康な人では、最初のcbEGFモジュールのGlu78が2番目のcbEGFモジュールのArg94と接触し、両方のモジュールを整列させます。[24]このように、ドメイン間相互作用（部分的にカルシウム配位によって促進される）は、血液凝固カスケードに関与するタンパク質の触媒活性にとって非常に重要です。
このドメインを含むタンパク質
以下は、EGF 様ドメインを含むヒトタンパク質のリストです。
- AGC1; AGRIN ; AREG ; ATRN ; ATRNL1;
- BCAN ; BMP1 ; BTC;
- C1S ; CASPR4; CD248 ; CD93 ; CELSR1 ; CELSR2 ; CELSR3 ; CLEC14A; CNTNAP1 ; CNTNAP2 ; CNTNAP3; CNTNAP4 ; CNTNAP5; COMP ; COX-2 ; CRB1 ; CRB2; CSPG3 ; CUBN ;
- DLK1 ; DLL1 ; DLL3 ; DLL4 ;ディナー;
- EDIL3 ; EGF ; EGFL11; EGFL8; EGFL9;エグフラム; EPGN ; EREG ;
- F7 ; F9 ; F10 ; F12 ;脂肪; FAT2; FAT4 ; FBN1 ; FBN2 ; FBN3 ;
- ガス6 ;
- HABP2 ; HBEGF ; HEG1; HGFAC ; HMCN1 ; HSPG2 ;
- ITGB5 ;
- ジャグ1 ;ジャグ2 ;
- LDLR ; LRP1 ; LRP10 ; LRP1B ; LRP2 ; LRP4 ; LRP5 ; LRP6 ; LRP8 ; LTBP1 ; LTBP2 ; LTBP3 ; LTBP4 ;
- MATN1 ; MATN2 ; MATN3 ; MATN4; MEGF12; MEGF6 ; MEP1A ; MEP1B ; MFGE8 ; MMRN1 ; MMRN1 ; MUC4 ;
- ナグパ; NID1 ; NID2 ;ノッチ1 ;ノッチ2 ;ノッチ2NL ;ノッチ3 ;ノッチ4 ; NRG1 ; NRG2 ; NRG3 ; NRG4 ; NRXN1 ; NRXN2 ; NRXN3 ; NTNG2 ;
- ODZ1 ; ODZ2 ; OIT3;
- プラット; PP187;プロセス;長所1 ;プロズ; PTGS1 ; PTGS2 ;
- ランプ;
- SCUBE1 ; SCUBE2; SCUBE3; SEL-OB; SELE ; SELL ; SELP ; SLIT1 ; SLIT2 ; SLIT3 ; SNED1 ; STAB1 ; STAB2 ; SVEP1;
- テクタ; TGFA ; THBD ; THBS1 ; THBS2 ; THBS4 ; TIE1 ; TLL1 ; TLL2 ; TMEFF1; TMEFF2 ; TNC ; TNXB ;
- ユーモッド
- VASN; VCAN ; VLDLR ; VWA2 ;
- ＷＩＦ１ ;
- ザン
参照
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