チロシンプロテインキナーゼLck

チロシンタンパク質キナーゼLck（またはリンパ球特異的タンパク質チロシンキナーゼ）は、リンパ球内に存在する 56 kDaのタンパク質で、ヒトではLCK遺伝子によってコードされています。^{[ 5 ]} LckはSrcキナーゼファミリー（SKF）のメンバーであり、ナイーブT細胞とエフェクターT細胞の両方でT細胞受容体（TCR）シグナル伝達の活性化に重要です。Lckの役割は、CD4 T細胞と比較して、メモリーCD8 T細胞の活性化または維持においてはあまり顕著ではありません。さらに、マウスLckホモログの構成的活性は、メモリーT細胞のサブセット間で異なります。マウスでは、エフェクターメモリーT細胞（TEM）集団では、Lckの50%以上が構成的に活性なコンフォメーションで存在しているのに対し、セントラルメモリーT細胞では、Lckの20%未満が活性型として存在しているようです。これらの違いは、SH2ドメイン含有ホスファターゼ-1（Shp-1）とC末端Srcキナーゼによる異なる調節によるものである。^{[ 6 ]}

Lckは、TCR関連鎖内の免疫受容体チロシンベース活性化モチーフ（ITAM）をリン酸化することにより、細胞内でTCRシグナル伝達カスケードを開始する役割を担っている。

Lckは免疫細胞内で様々な形態で存在し、細胞質に遊離した状態で存在する場合と、ミリストイル化およびパルミトイル化によって細胞膜（PM）に結合した状態で存在する場合がある。亜鉛クラスプ構造に保存されたCxxCモチーフ（C20およびC23）が存在するため、Lckは細胞表面の共受容体であるCD8および/またはCD4に結合することができる。

結合型Lckと遊離型Lckは異なる性質を持ち、遊離型Lckは結合型Lckに比べてより顕著なキナーゼ活性を持ち、さらに遊離型の方がより高いレベルのT細胞活性化を引き起こします。^{[ 7 ]}これらの違いの理由はまだ十分に解明されていません。

LckはT細胞に最も多く存在します。Tヘルパー細胞と細胞傷害性T細胞上のCD4およびCD8共受容体の細胞質尾部とそれぞれ結合し、T細胞受容体（TCR）複合体からのシグナル伝達を補助します。 ^{[ 8 ] [ 9 ]} T細胞はT細胞受容体を使用して病原体や癌に反応することができますが、自己抗原にも反応して自己免疫疾患の発症を引き起こす可能性があります。T細胞の成熟は胸腺で起こり、胸腺細胞の正の選択と負の選択の境界を定義する閾値によって制御されます。自己免疫疾患の発症を避けるために、負の選択中に自己反応性の高いT細胞が除去されますが、効率的な免疫応答を促進するには、ある程度の弱い自己反応性T細胞が必要なので、正の選択中にこれらの細胞が成熟のために選択されます。発達中のT細胞の正の選択と負の選択の閾値は、Lckと共受容体の結合によって制御されます。^{[ 10 ]}

適応免疫応答を媒介するT細胞には主に2つのプールがあります。CD4+ T細胞（またはヘルパーT細胞）とCD8+ T細胞（または細胞傷害性T細胞）で、それぞれMHCII拘束性およびMHCCI拘束性です。免疫系における役割は異なりますが、活性化は似ています。細胞傷害性T細胞は感染細胞の識別と除去に直接関与しますが、ヘルパーT細胞は他の免疫細胞を調節して応答を提供します。^{[ 11 ]}

免疫応答の開始は、T細胞が対応する抗原に遭遇し、それを認識したときに起こります。抗原提示細胞（APC）は、 CD8+ T細胞またはCD4+ T細胞のいずれかによって認識される抗原の一部を表面に露出します。この結合により、TCRシグナル伝達カスケードが活性化され、TCR複合体のCD3-ζ鎖（ζ鎖）に存在する免疫受容体チロシンベース活性化モチーフ（ITAM）がLckによってリン酸化され、Fynによってリン酸化される程度が小さくなります。^{[ 12 ]}共受容体結合型および遊離型のLckは、TCR活性化時にCD3鎖をリン酸化することができるが、遊離型のLckは共受容体結合型Lckよりも早くリクルートされてTCRシグナルをトリガーできることが示唆されている^{[ 7 ]。}さらに、T細胞が活性化されると、キナーゼ活性を持つLckの一部が脂質ラフト（LR）の外側から脂質ラフトの内側へ移行し、LR常在型のFynと相互作用して活性化する。Fynは、さらに下流のシグナル活性化に関与している。^{[ 13 ] [ 14 ]} ITAM複合体がリン酸化されると、CD3鎖はZAP-70と呼ばれる別の細胞質チロシンキナーゼによって結合される。CD8+ T細胞の場合、ZAP70がCD3に結合すると、Lckに関連する共受容体がMHCに結合し、TCR-MHC-ペプチド相互作用を安定化させる。リン酸化された ZAP-70 は、シグナル伝達カスケード内の別の分子であるLAT (T 細胞活性化リンカー)と呼ばれる膜貫通タンパク質をリクルートします。LAT は、リン酸化依存的に TCR 近位シグナルを調節できる足場として機能します。^{[ 15 ]}リン酸化された LAT によってリクルートされる最も重要なタンパク質は、Shc - Grb2 - SOS、PI3K、およびホスホリパーゼ C (PLC) です。ホスホリパーゼ C-γ1 (PLC-γ1) のリクルートに関与する残基は Y132 です。この結合により、Tec ファミリーキナーゼ ITK を介した PLC-γ1 のリン酸化と活性化が起こり、結果としてカルシウム(Ca ²⁺ )イオンの動員とリンパ球内の重要なシグナル伝達カスケードの活性化が起こります。これらには、Ras - MEK - ERK経路が含まれ、 NFAT、NF-κB、AP-1などの特定の転写因子を活性化します。これらの転写因子は、多数のタンパク質の産生を制御します。遺伝子産物の中でも特に注目すべきは、活性化リンパ球の長期増殖と分化を促進するインターロイキン-2などのサイトカインである。T細胞受容体シグナル伝達におけるLckとFynの重要性に加えて、これら2つのsrcキナーゼはT細胞におけるTLRを介したシグナル伝達においても重要であることが示されている。 ^{[ 16 ]}

Lckの機能は、遺伝子ノックアウト（ノックアウトマウス）、Lck欠損Jurkat細胞（JCaM1.6）、 siRNAを介したRNA干渉など、いくつかの生化学的方法を用いて研究されてきた。

Lck の活性は、膜タンパク質CD146、膜貫通型チロシンホスファターゼ CD45、C 末端 Src キナーゼ (Csk) などの他のタンパク質の存在によって正または負に調節される可能性があります。マウスでは、CD146 は細胞質ドメインを介して共受容体フリー LCK の SH3 ドメインと直接相互作用し、LCK の自己リン酸化を促進します。^{[ 17 ]} CD45 アイソフォームの役割についてはほとんど理解されていませんが、細胞型特異的であり、細胞の活性化と分化の状態に依存することが知られています。ヒトのナイーブ T 細胞では CD45RA アイソフォームがより頻繁に見られますが、細胞が活性化されると CD45R0 アイソフォームがより高濃度で発現します。マウスでは、胸腺細胞または末梢 T 細胞で高分子量アイソフォーム (CD45RABC) が低レベルで発現します。 CD45RB の低レベルはプライミングされた細胞で典型的である一方、CD45RB の高レベルはナイーブ細胞とプライミングされた細胞の両方で見られる。^{[ 18 ]}一般的に、CD45 は、阻害性 C 末端テールのチロシン (Y192) を脱リン酸化することにより、LCK の活性型を促進する働きをする。その結果生じる lck 活性化ループのチロシン (Y394) のトランス自己リン酸化は、活性型を安定化させ、開いたコンフォメーションを促進する^{[ 19 ]}ことで、キナーゼ活性と基質結合をさらに強化する。Y394 部位の脱リン酸化は、SH2 ドメイン含有ホスファターゼ 1 (SHP-1)、PEST ドメイン濃縮チロシンホスファターゼ (PEP)、およびタンパク質チロシンホスファターゼ - PEST によっても制御される。^{[ 7 ]}対照的に、Csk は CD45 とは逆の役割を果たしており、Lck の Y505 をリン酸化して閉じたコンフォメーションを促進し、キナーゼ活性を阻害します。Y394 と Y505 の両方がリン酸化されていない場合、lck は基礎的なキナーゼ活性を示しますが、逆に、リン酸化されている場合、lck は Y394 のみがリン酸化された Lck と同様の活性を示します^{[ 7 ]}

Lckは56キロダルトンのタンパク質である。LckのN末端テールはミリストイル化およびパルミトイル化されており、これによりタンパク質は細胞膜に結合している。さらに、このタンパク質はSH3ドメイン、SH2ドメイン、そしてC末端部分にチロシンキナーゼドメインを含んでいる。Lckの主要なリン酸化部位はチロシン394と505である。前者は自己リン酸化部位であり、タンパク質の活性化に関与している。後者はCskによってリン酸化され、タンパク質が折り畳まれて自身のSH2ドメインに結合するため、Lckの活性を阻害する。このように、Lckはタンパク質のリン酸化が活性化と阻害の両方をもたらすことを示す好例である。

Lckの変異は、SCID（重症複合免疫不全症）やCIDなどのさまざまな疾患に関連しています。これらの病態では、lckの機能不全活性化によりT細胞活性化不全が引き起こされます。多くの病態は、癌、喘息、1型糖尿病、関節リウマチ、乾癬、全身性エリテマトーデス、炎症性腸疾患（クローン病および潰瘍性大腸炎）、臓器移植拒絶反応、アテローム性動脈硬化症、過敏症反応、多発性関節炎、皮膚筋炎など、Lckの過剰発現に関連しています。結腸上皮細胞におけるlckの増加は、大腸癌を引き起こす可能性があります。lckは、胸腺が関与する自己免疫疾患である胸腺腫にも関与しています。腫瘍形成は、Lckレベルの低下による未熟胸腺細胞の異常増殖によって促進されます。^{[ 20 ]}

リンパ系タンパク質チロシンホスファターゼ（LYP）は、LCK活性の抑制因子の一つであり、このタンパク質の変異は1型糖尿病の発症と相関している。LCK活性の増加は1型糖尿病の発症を促進する。

呼吸器疾患に関しては、喘息はlckによって分化が媒介されるth2型T細胞の活性化と関連している。^{[ 21 ]}さらに、lckの量が不均衡なマウスは肺機能の変化を示し、結果として喘息の発症につながる可能性がある。   ^{[ 22 ]}

Lckチロシンは多くのタンパク質をリン酸化するが、その中で最も重要なのはCD3受容体、CEACAM1、ZAP-70、SLP-76、IL-2受容体、プロテインキナーゼC、ITK、PLC、SHC、RasGAP、Cbl、Vav1、およびPI3Kである。

静止状態のT細胞では、Lckはチロシン505におけるCskのリン酸化によって恒常的に阻害されている。Lckはチロシン394におけるSHP-1の脱リン酸化によっても阻害される。Lckはユビキチン媒介経路の一部であるCblユビキチンリガーゼによっても阻害される可能性がある。^{[ 23 ]}

LCKの特異的阻害剤であるサラクチニブは、脂質ラフトを高レベルで示す細胞においてこのチロシンキナーゼを標的とすることにより、in vitroおよびin vivoの両方でヒトT-ALL細胞の維持を阻害する。^{[ 24 ]}

マシチニブはLckも阻害するため、犬の肥満細胞腫に対する治療効果に何らかの影響を与える可能性がある。^{[ 25 ]}

HSP90阻害剤NVP-BEP800は、LCKキナーゼの安定性とT細胞急性リンパ芽球性白血病の増殖に影響を与えることが報告されている。^{[ 26 ]}

Lckは以下と相互作用することが示されている：

• チロシンキナーゼ
• T細胞

• 米国国立医学図書館の医学主題見出し（MeSH）におけるlck+キナーゼ
• UniProt : P06239 (チロシンプロテインキナーゼ Lck)のPDBで利用可能なすべての構造情報の概要( PDBe-KB ) 。