鞭毛内輸送

鞭毛内輸送（IFT ）は、軸糸 微小管に沿った双方向の運動であり、ほとんどの真核生物の繊毛と鞭毛の形成（繊毛形成）と維持に不可欠です。^[1]細胞表面から膜突起内に集まるすべての繊毛の構築に必要であると考えられています。熱帯熱マラリア原虫の繊毛とショウジョウバエの精子鞭毛は、細胞質内に集まりIFTを必要としない繊毛の例です。IFTのプロセスには、IFT粒子またはトレインと呼ばれる大きなタンパク質複合体が細胞体から繊毛の先端に移動し、その後細胞体に戻ることが含まれます。外向きまたは順行性の動きはキネシン-2によって駆動され、内向きまたは逆行性の動きは細胞質ダイニン2/1bによって駆動されます。IFT粒子は、複合体Aと複合体Bと呼ばれる2つのサブ複合体に編成された約20個のタンパク質で構成されています。^[2]

IFTは、1993年にイェール大学のジョエル・ローゼンバウム博士の研究室で研究していた大学院生キース・コズミンスキーによって初めて報告されました。^{[3] [4] IFTのプロセスは、二鞭毛藻類の}クラミドモナス・ラインハルティと線虫のカエノラブディティス・エレガンスの感覚繊毛で最もよく特徴付けられています。^[5]

局在研究に基づいて、IFTタンパク質は繊毛以外でも機能することが示唆されている。^[6]

鞭毛内輸送 (IFT) は、鞭毛および運動性繊毛軸糸の二重微小管に沿った、軸糸と細胞膜の間の非膜 結合粒子の双方向運動を指します。研究により、微小管に沿った IFT 粒子の移動は 2 つの異なる微小管モーターによって実行されることが示されています。順行性 (鞭毛の先端に向かう) モーターはヘテロ三量体キネシン 2 であり、逆行性 (細胞体に向かう) モーターは細胞質ダイニン 1b です。IFT 粒子は軸糸の先端の組み立て部位に軸糸サブユニットを運びます。したがって、IFT は軸糸の成長に必要です。したがって、軸糸には常に新しいタンパク質の供給が必要なので、IFT 機構に欠陥のある軸糸は、タンパク質サブユニットの交換がなければゆっくりと縮みます。健康な鞭毛では、IFT粒子は軸糸の先端で方向を反転し、使用済みのタンパク質、つまり「ターンオーバー産物」を鞭毛の基部まで運ぶと考えられています。^{[7] [8]}

IFT粒子自体は2つのサブ複合体^[9]から成り、それぞれがいくつかのIFTタンパク質で構成されています。 'A'と'B'として知られる2つの複合体は、ショ糖遠心分離によって分離できます（両方の複合体は約16Sですが、イオン強度の増加により複合体Bはよりゆっくりと沈降し、2つの複合体を分離します）。IFT複合体の多くのサブユニットは、分子量に応じて命名されています。

• 複合体AにはIFT144、IFT140、IFT139、IFT122、^[2] IFT121およびIFT43 ^{[10]が含まれる。}
• 複合体BにはIFT172、IFT88、IFT81、IFT80、IFT74、IFT57、IFT56、^[11 ] IFT54、^[12] IFT52、IFT46、IFT38、^[12] IFT27、IFT25、^[13] IFT22、^[14]およびIFT20 ^{[2]が含まれています。}

IFT-B複合体は、さらにIFT-B1（コア）とIFT-B2（周辺）サブ複合体に分類されています。これらのサブ複合体は、イオン強度の増加を利用して周辺粒子をIFT-B複合体全体から分離する実験で、Luckerらによって初めて説明されました。彼らは、コア粒子が集合体を形成するために周辺粒子を必要としないことに気づきました。^[15]

• IFT-B1（コア）はIFT172、IFT80、IFT57、IFT54、IFT38、IFT20（6つのメンバー）で構成されています。^[16]
• IFT-B2（周辺）はIFT88、IFT81、IFT74、IFT70、IFT56、IFT52、IFT46、IFT27、IFT25、IFT22（10メンバー）で構成されています。^[16]

IFTサブユニットの生化学的特性と生物学的機能は解明され始めたばかりであり、例えば、CEP170のような基底小体の成分や、チューブリンシャペロンや膜タンパク質のような繊毛形成に必要なタンパク質と相互作用することが分かっています。^[17]

IFT は機能的な繊毛を維持する上で重要であるため、現在では IFT 機構の欠陥が、一般的に機能しない (または存在しない) 繊毛に関連する多くの疾患表現型に関係していると考えられています。たとえば、IFT88 は、マウスとヒトで Tg737 または Polaris としても知られるタンパク質をコードしており、このタンパク質の損失は、マウスで常染色体劣性多発性 嚢胞腎モデル表現型を引き起こすことがわかっています。さらに、マウスで WDR62 ノックダウン後にこのタンパク質が誤って局在すると、脳の奇形や繊毛症を引き起こします。^[18]網膜変性、内臓逆位（体の左右軸の逆転）、セニア・ローケン症候群、肝疾患、原発性繊毛機能不全症、ネフロン癆、アルストローム症候群、メッケル・グルーバー症候群、ゼンセンブレンナー症候群、ジューン症候群、嚢胞腎と網膜変性の両方を引き起こすバルデ・ビードル症候群などの他のヒト疾患も、 IFT機構に関連している。この多様な遺伝性症候群および遺伝性疾患のグループは、現在では繊毛の機能不全によって発生することがわかっており、「繊毛症」という用語は、それらの共通の原因を示すために使用されている。^[19]これらの疾患、およびおそらくさらに多くの疾患が、IFTの研究によってよりよく理解される可能性がある。^[7]

IFTに関する最新の発見の一つは、シグナル伝達におけるその潜在的な役割です。IFTは繊毛内の他のシグナル伝達タンパク質の移動に必要であることが示されており、そのため多くの異なるシグナル伝達経路で役割を果たしている可能性があります。具体的には、IFTは、胚発生において最も重要な経路の一つであるソニックヘッジホッグシグナル伝達のメディエーターとして関与していることが示唆されています^[27]。

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• IFT のタイムラプス顕微鏡 QuickTime ムービーと概略図については、Rosenbaum Lab IFT の Web ページを参照してください。