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| 細胞間融合 | |||||||||
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| 識別子 | |||||||||
| シンボル | 効果なし | ||||||||
| パム | PF14884 | ||||||||
| インタープロ | 著作権 | ||||||||
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細胞間融合因子は、細胞と細胞膜の融合を促進する糖タンパク質です。細胞間融合は、配偶子ゲノムの融合と多細胞生物の器官の発達に不可欠です。細胞間融合は、アクチン細胞骨格と融合タンパク質の両方が細胞膜を越えて適切に再配置されたときに発生します。このプロセスは、アクチンによって推進される膜突起によって主導されます。[1]
識別子
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EFF-AFFは、細胞間融合因子を構成する1型糖タンパク質の識別子です。これらは、EFF-1変異体が線虫Caenorhabditis elegansで「すべての表皮および外陰部上皮の細胞融合を阻害する」ことが発見されたときに初めて特定されました。[2] EFF-AFFは、細胞間融合因子として機能するI型膜糖タンパク質のファミリーであり、「アンカー細胞融合の失敗」にちなんで名付けられました。EFF-1変異体はアンカー細胞と（子宮の縫い目）utse合胞体をうまく融合して連続した子宮外陰管を形成することがわかっていましたが、これらの接続が失敗したため、AFF-1変異体が発見されました。AFF-1は、C. elegansでの異種細胞の融合に加えて、このプロセスに必要であると考えられていました。[3]これらのタンパク質の膜貫通型は、ほとんどのウイルス融合因子と同様に、N末端シグナル配列に続いて長い細胞外部分、予測される膜貫通ドメイン、および短い細胞内テールを有する。異なる線虫種のEFF-AFFタンパク質の「細胞外部分の16個のシステインの位置と数が著しく保存されていること」は、これらのタンパク質が融合活性に不可欠な同様の3D構造に折り畳まれていることを示唆している。 [4] C. elegans AFF-1およびEFF-1タンパク質は、発達中の細胞間融合に不可欠であり、昆虫細胞を融合することができる。「したがって、FFは、ウイルス粒子上で発現すると融合を促進できる細胞融合因子の古代のファミリーを構成している。」[5]
プロセス
細胞間融合因子は、異なる細胞間の細胞膜融合を促進するタンパク質です。融合因子と見なされるには、融合に必要であり、未知の膜を融合し、必要に応じて融合膜上に存在する必要があります。これらの細胞には、配偶子、栄養芽細胞、上皮細胞、およびその他の発達細胞が含まれますが、これらに限定されません。これらの融合因子は細胞間融合を仲介し、ニューロンの修復、自己融合、およびファゴソームの封印を行うことができます。これらのタンパク質は細胞間で同様の機能を促進しますが、個別のメカニズムがあります。これらは、片側（1つの融合膜が存在する必要がある）メカニズムと両側（両方の膜に同じまたは異なる融合因子が存在する）メカニズムと呼ばれます。ほとんどの融合因子メカニズムは半融合から始まりますが、細胞間融合因子のメカニズムは4つの別々のステップで構成されています。[6]
ステップ
- セルは互いに識別され、近接している必要があります。
- 半融合が発生します。
- 半融合構造の融合孔が開き、細胞の内容物が融合できるようになります。
- 気孔の拡張により細胞が完全に結合します。
アプリケーション
配偶子受精における役割
細胞間融合因子にはいくつかの異なる用途があります。これらの化学物質は、膜二重層の融合を促進することにより、有性生殖および無性生殖において重要な役割を果たすことができます。[6]有性生殖では、マウスでは必須の精子卵子融合因子が融合の原因であることを証明するための証拠が見つかりました。2つの特定のタンパク質はIZUMO1とCD9でした。植物、真菌、無脊椎動物で行われた実験のデータを比較した後、いくつかの重要な遺伝子が受精の原因である可能性があることがわかりました。しかし、酵母と同様に、受精プロセスに適切である遺伝子は見つかりませんでした。[7]最近、別のタンパク質が配偶子融合因子（HAP2またはGCS1）として分類されました。前の例と同様に、このタンパク質は植物、原生生物、および無脊椎動物に存在します。この融合因子は、前述の真核生物の体細胞融合因子であるEFF-1に似ています。HAP2の存在は、半融合と細胞内容物の混合を引き起こします。[6]しかし、無性生殖を考えると、体細胞は細胞間融合や自己融合を起こすこともできる。観察された2つの特定の融合因子はSOとMAK-2であった。これらのタンパク質が効率的なタンパク質濃度と局在を制御および調節していることを裏付ける証拠がある。[7]
神経修復における役割
医療分野では、細胞融合剤の軸索神経修復への利用をテストし、他の神経細胞での有用性を判断するための実験が行われています。現在の神経修復法は、切断された神経の末端を縫合する方法です。この方法では回復に時間がかかり、修復された神経の機能率も低くなります。細胞融合剤を潜在的な解決策として検討した研究者は、融合メカニズムに基づいてこれらの融合剤を 2 つのグループ (細胞凝集と膜修飾) に分類しました。1 つの融合剤 PEG が両方のグループに適合することがわかりました。この融合剤によって、人間の神経細胞の修復が可能になりました。手術が一定の時間枠内 (人間の神経修復では 12 時間、坐骨神経痛のラットの治療では 24 時間) で行われると、患者の回復はほぼ成功しました。この研究により、人間の神経移植片を修復できる可能性があります。研究されている細胞融合剤の潜在的な用途には、がんワクチンや損傷細胞の再生などがあります。さらに、体内のあらゆる末梢神経を修復することができ、感覚が回復すれば移植された組織もすぐに機能するようになる。最後に、神経に対して行われたあらゆる手術も修復できるため、回復が早まる。[8]
参照
参考文献
- ^ Shilagardi K, Li S, Luo F, Marikar F, Duan R, Jin P, et al. (2013年4月). 「アクチン推進の侵入性膜突起が細胞間融合中の融合タンパク質の関与を促進する」. Science . 340 (6130): 359–63. Bibcode :2013Sci...340..359S. doi :10.1126/science.1234781. PMC 3631436. PMID 23470732 .
- ^ Mohler WA、Shemer G、del Campo JJ、Valansi C、Opoku-Serebuoh E、Scranton V、et al. (2002 年 3 月)。「I 型膜タンパク質 EFF-1 は発生細胞融合に必須である」。Developmental Cell。2 ( 3 ) : 355–62。doi : 10.1016/ S1534-5807 (02)00129-6。PMID 11879640。
- ^ Sapir A, Choi J, Leikina E, Avinoam O, Valansi C, Chernomordik LV, et al. (2007年5月). 「FOS-1制御融合因子であるAFF-1は、C. elegansのアンカー細胞の融合を仲介する」。Developmental Cell . 12 (5): 683–98. doi :10.1016/j.devcel.2007.03.003. PMC 1975806. PMID 17488621 .
- ^ Sapir A、Avinoam O、Podbilewicz B、Chernomordik LV (2008 年 1 月)。「ウイルスと発生細胞融合のメカニズム: 保全と分岐」。Developmental Cell . 14 (1): 11–21. doi :10.1016/j.devcel.2007.12.008. PMC 3549671 . PMID 18194649.
- ^ Avinoam O, Fridman K, Valansi C, Abutbul I, Zeev-Ben-Mordehai T, Maurer UE, et al. (2011年4月). 「保存された真核生物の融合因子はウイルスエンベロープを細胞に融合できる」. Science . 332 (6029): 589–92. Bibcode :2011Sci...332..589A. doi :10.1126/science.1202333. PMC 3084904. PMID 21436398 .
- ^ abc Brukman NG、Uygur B、Podbilewicz B、Chernomordik LV（2019年5月）。「細胞はどうやって融合するのか」。The Journal of Cell Biology。218（5）：1436–1451。doi ： 10.1083 /jcb.201901017。PMC 6504885。PMID 30936162。
- ^ ab Aguilar PS、Baylies MK、Fleissner A、Helming L、Inoue N、Podbilewicz B、et al. (2013 年 7 月)。「細胞間融合メカニズムの遺伝学的基礎」。Trends in Genetics 。29 ( 7 ): 427–37。doi :10.1016/ j.tig.2013.01.011。PMC 4022042。PMID 23453622。
- ^ Abdou SA、Henderson PW（2019 年1月）。「Fusogens：神経損傷後の機能を急速に回復できる化学物質」。外科研究ジャーナル。233 ：36–40。doi ： 10.1016 /j.jss.2018.07.013。PMID 30502271。S2CID 54563954 。
外部リンク
- カーリーの生化学と分子生物学