膜内プロテアーゼ

膜内プロテアーゼ（IMP ）は膜内切断プロテアーゼ（I-CLiP ）としても知られ、内在性膜タンパク質の膜貫通ドメインを切断する性質を持つ酵素です。^{[1] [2] [3]}既知の膜内プロテアーゼはすべて、複数の膜貫通ドメインを持つ内在性膜タンパク質であり、その活性部位は細胞膜の脂質二重層内に埋め込まれています。^{[4]膜内プロテアーゼは、}制御された膜内タンパク質分解（RIP）として知られる細胞シグナル伝達プロセスにおけるタンパク質分解切断を担っています。^{[1] [5]}

膜内プロテアーゼは古典的な可溶性プロテアーゼとは進化的に関連がなく、収斂進化によって触媒部位を進化させた。^{[6] [7] [8]}

膜内プロテアーゼは最近になって発見されたが、その主要な生物学的機能とヒトの疾患との関連性から、研究上の大きな関心を集めている。^[5]

膜内プロテアーゼには触媒機構によって区別される4つのグループがある：^[5]

• メタロプロテアーゼ：サイト2プロテアーゼ（S2P）およびS2P様プロテアーゼ^[9]
• アスパルチルプロテアーゼ：このグループには、ガンマセクレターゼの活性サブユニットであるプレセニリン^{[10] [11]}と、プレセニリンと遠縁であるが膜配向が反対であるシグナルペプチドペプチダーゼ（SPP）およびSPP様プロテアーゼが含まれる^{[12] [13]}
• セリンプロテアーゼ：菱形プロテアーゼ^[14]
• グルタミルプロテアーゼ：Rce1という1つの例のみが知られている。^{[15] [16]}

膜内プロテアーゼは、複数の膜貫通ヘリックスを持つポリトピック膜貫通タンパク質である内在性膜タンパク質である。^{[5] [17]}それらの活性部位は膜貫通ヘリックス内に位置し、疎水性脂質二重層内に水性環境を形成する。ほとんどの膜内プロテアーゼはモノマーとして機能すると考えられているが、ガンマセクレターゼタンパク質複合体でのみ活性であるプレセニリンは例外である。^[17]

膜内プロテアーゼの4つのグループすべての例は、X線結晶構造解析やクライオ電子顕微鏡によって構造的に特徴付けられている。^[17]

膜内プロテアーゼの4つのグループのうち3つは、膜貫通ドメイン内で基質を切断し、切断可能な結合は膜の内側にあります。残りのグループであるRce1グルタミルプロテアーゼは、CAAXタンパク質のC末端を切断します。 ^{[17]膜内プロテアーゼの}反応速度論は、一般に可溶性プロテアーゼよりも遅いです。^{[18] [19]} 基質特異性は十分に理解されておらず、酵素間で大きく異なりますが、特にガンマセクレターゼ複合体は基質の多様性で知られています。^{[18] [20]ロンボイドプロテアーゼとガンマセクレターゼはどちらも、}タンパク質複合体を形成した後でのみ基質と非基質を区別するという珍しい基質認識メカニズムを持つことが報告されており、これが遅い酵素反応速度論を生み出しています。^[19]

膜内プロテアーゼは生命のあらゆる領域に存在し、4つのグループすべてが広く分布しています。^[5]真核生物では、ペルオキシソームを除くすべての膜結合 細胞小器官に少なくとも1つの膜内プロテアーゼが存在します。^[5]

可溶性プロテアーゼは最も古く、最もよく特徴付けられた酵素の一つであるが、膜内プロテアーゼは比較的最近発見された。^{[21] [18]}膜内タンパク質分解は、1990年代にデニス・セルコーなどのアルツハイマー病を研究する研究者によって、アミロイド前駆体タンパク質の処理の可能性のあるメカニズムとして提案された。^[22]疎水性膜内で加水分解が起こる可能性は、当初は議論の的であった。^{[21] [18]}実験的に同定された最初の膜内プロテアーゼは、 1997年のサイト2プロテアーゼであった。^[9]