糖タンパク質Ib-IX-V複合体

GPIb -IX-V複合体は、巨核球に由来し、血小板の表面でのみ機能する豊富な膜 受容体複合体である。^{[1]これは主に、高流体}せん断応力の条件下で損傷した内皮下組織上のフォン・ヴィレブランド因子（VWF）への結合を促進することにより、血小板接着の最初の重要なステップを媒介する機能を果たす。^{[2] [3]} GPIb-V-IX受容体の主なリガンドはVWFであるが、トロンビン、Pセレクチン、第XI因子、第XII因子、高分子量キニノーゲン、細菌など、循環内の他の多くのリガンドにも結合することができる。GPIb-IX-Vは、血栓症、転移、および血小板のライフサイクルにおいて重要な役割を果たし、脳卒中や心筋梗塞などの多くの血栓性病理学的プロセスに関与している。^{[1] [2]}

GPIb-IX-Vは、GPIbα（分子量（MW） 135kDa ）、GPIbβ（MW 26kDa）、GPIX（MW 20kDa）、GPV（MW 82kDa）の4つの異なるサブユニットで構成されています。複合体は、GPIbα、GPIbβ、GPIXが1：2：1の化学量論で高度に統合されたタンパク質複合体を形成するように組み立てられ、これがGPVと弱く結合して、全体の化学量論比が1：1になります。^{[1] [4] [5] [6]}

複合体の各サブユニットは、ロイシンリッチリピート（LRR）エクトドメイン（細胞外ドメイン）、単一の膜貫通ヘリックス、および酵素活性を欠く比較的短い細胞質テールからなるI型膜貫通（TM）タンパク質です。^{[1] [7]}

受容体の四次安定化は、共有結合および非共有結合相互作用によって促進される。GPIbαサブユニットは膜近位ジスルフィド結合を介して2つのGPIbβサブユニットに結合し、GPIXはGPIbとの非共有結合相互作用を介して強固に会合する。^{[4] [5] [7]}血小板細胞表面でのGPIb-IXの効果的な発現を可能にするには、3つのサブユニットすべての同時発現が必要であり、トランスフェクトされたチャイニーズハムスター卵巣（CHO）細胞における受容体発現の分析は、これらのサブユニット間の相互作用がそれらを安定化させる働きもすることをさらに裏付けている。^[1]

4つのサブユニット（GPIbα、GPIbβ、GPIX、GPV）はそれぞれ、ロイシンリッチリピートモチーフスーパーファミリーの一部です。これらのロイシンリッチリピート配列は、約24アミノ酸の長さで、単独で、または保存されたN末端およびC末端ジスルフィドループ構造に挟まれたタンデムリピートで発生します。 ^[3]ただし、これらの構造的類似性が存在するにもかかわらず、ゲノムの異なる染色体に存在する独特の遺伝子が、GPIb-V-IX複合体を構成する ポリペプチドをコードしています。

ヒトの受容体の構成要素をコードする4つの遺伝子は、コード配列が単一のエクソン内に含まれる単純な構成になっています。ただし、開始コドンの10塩基後にイントロンを含むGPIbβ遺伝子は例外です。^[3]

ヒトGPIbαは17番染色体17p12の遺伝子産物であり、GPIbβは22番染色体22q11.2の遺伝子産物であり、GPVとGPIXはそれぞれ3番染色体3q21と3q29の遺伝子産物である。^[8]通常の条件下では、4つの分子はすべて血小板系統でのみ発現する。GPIbα、GPIbβ、GPIXは受容体の効率的な生合成に必要であり、血小板膜で密接に関連している。通常、1つのサブユニットが欠損すると、受容体複合体全体の表面発現が大幅に減少する。^{[8] [9]}

GPIbα（CD42b）は610個のアミノ酸から構成され、複合体の既知の細胞外リガンド結合部位をすべて含んでいます。例えば、フォン・ヴィレブランド因子（VWF）のA1ドメインには、GPIbαのN末端ドメインにマークされている結合領域があります。一方、トロンビン結合部位は、硫酸化チロシンを含む構造的に柔軟な酸性残基に富んだ配列に含まれています。^{[1] [3]}

GPIbα N 末端ロイシンリッチリピートドメインの結晶構造を解析すると、 N キャッピング領域内のシステイン(Cys) 残基 Cys4 と Cys17 の間に 1 つのジスルフィド結合があり、C キャッピング領域内に 2 つのジスルフィド結合 (Cys209-Cys248 と Cys211-Cys264) があることが明らかになりました。さらに、中央の平行 β コイル領域には、7 つのタンデムロイシンリッチリピートとその隣接配列があります。この平行 β コイル領域は、層状に積み重ねられた 3 辺のコイルで構成され、N グリコシル化部位として機能する 2 つのアスパラギン残基 (Asn21 と Asn159)が含まれています。ロイシンを多く含む反復ドメインに続いて、硫酸化チロシンを含む酸性残基を多く含む配列、高度にO-グリコシル化されたマクログリコペプチド、約40〜50残基の茎領域、単一の膜貫通配列、そして最後にリン酸化されるSer587、Ser590、Ser609などのセリン残基を含む96アミノ酸残基を含む細胞質テールが続く。^{[1] [3] [10]}

GPIbβ (CD42c) には 181 個のアミノ酸が含まれています。細胞外ドメイン (エクトドメイン) では、ロイシンリッチリピート配列を挟む N キャッピング領域と C キャッピング領域の両方に、2 つの連結ジスルフィド結合が含まれています。さらに、ロイシンリッチリピートは 1 つだけであるため、GPIbα と比較して、湾曲がはるかに少ない平行 β コイル領域が生じます。GPIbβ には N グリコシル化部位 (Asn41) が 1 つだけ含まれており、細胞外ドメインと膜貫通ドメインの接合部にある Cys122 を介して、血小板の細胞膜のすぐ近くの GPIbα にジスルフィド結合しています。^{[1] [3]}

GPIbβ 細胞質ドメインは 34 個のアミノ酸配列を持ちます。膜に隣接する領域は塩基性残基が豊富であり、より遠位にある Ser166 はリン酸化されており、血小板細胞骨格の再編成に役割を果たしているようです。

GPIX (CD42a) には 160 個のアミノ酸が含まれています。細胞外ドメインも 1 つのロイシンに富む繰り返し配列のみを持ち、GPIbβ の対応物と 45% を超える配列同一性を共有しています。ただし、膜貫通配列と細胞質配列は大幅に異なります。GPIX 細胞質テールは 8 残基からなる短いもので、細胞内タンパク質と関連することは知られていません。膜貫通ドメインと細胞質ドメインの接合部にはシステイン残基 (Cys154)もあります。GPV の細胞外ドメインには 13 個のロイシンに富む繰り返し配列があり、その両側には 2 つの連結ジスルフィド結合を含む N および C キャッピング領域があります。その後に茎領域、膜貫通配列、および塩基性残基に富む短い細胞質テールが続きます。^{[1] [3]}

GPV （CD42d）サブユニットは、膜貫通ドメイン間の相互作用を介して受容体複合体のGPIb-IX部分と弱く結合しているだけであり、GPIb-IXの表面発現にはほとんど影響を与えないが、GPVの効率的な発現にはGPIb-IXが必要である。^{[1] [6]さらに、GPVはVWF結合や}シグナル伝達に重要ではないと思われる。^[7]

GPIb-V-IX複合体の異常は血小板の異常な外観と機能を引き起こし、Bernard JとSoulier JPによって初めて記述されたBernard-Soulier症候群（BSS）を引き起こします^[11]これはまれな遺伝性出血性疾患で、最も一般的には常染色体劣性遺伝であり、皮膚出血時間の延長、非常に大きな血小板数の減少（巨大血小板減少症）、およびリストセチン誘発性血小板凝集不全に基づいて診断されます^[12]。

ベルナール・スーリエ症候群は、血小板表面でのGPIb-IXの発現がほとんどないか全くないことが特徴で、これはGPVにも同じ影響を及ぼします。BSS患者に関連する変異はGPIbα、GPIbβ、GPIXにマッピングされており、血小板上の複合体の効果的な表面発現には3つのサブユニットすべてが必要であることが実証されています。^[7]