ミオメシン

ミオメシンは、サルコメア構造のM線に存在するタンパク質ファミリーです。ミオメシンは、横紋筋において体全体に様々な形態で存在し、それぞれ特殊な機能を持っています。これには、遅筋線維と速筋線維の両方が含まれます。ミオメシンは、独自のN末端に続く2つの免疫グロブリン様（Ig）ドメイン、5つのフィブロネクチンIII型（Fn）ドメイン、さらに5つのIgドメインを含む13のドメインから構成されています。これらのドメインはすべて結合を促進するため、ミオメシンは結合によって調節されていると考えられます。^[³^]

機能

サルコメア構造

ミオメシンはサルコメアの構造において重要な役割を果たします。ミオメシンはサルコメアのM帯領域、太いフィラメント（ミオシン）の間に存在します。この領域におけるミオメシンの主な役割は、 Zディスクに連結された逆平行のミオシン線維とチチンフィラメントを連結することで構造的完全性を提供することです。^{[ 3 ]}これらのミオシンフィラメントは、チチンとミオメシンとともに六角形の格子を形成します。この形状により、M帯は筋収縮中の大きな構造変化に耐え、弛緩時に元の形状に戻ることができます。^{[ 4 ]}サルコメアのZディスク領域は非常に硬く、収縮のために曲がることができないため、M帯におけるミオメシンの弾性活動が分子バネとして働き、筋収縮を可能にしているのです。^{[ 3 ]}

サルコメアアセンブリ

サルコメアの活動に加えて、ミオメシンはサルコメアの組み立てにも役割を果たしていることが示されています。ミオメシンがサルコメアに組み込まれるためには、ミオシンとチチンが存在する必要があり、これはミオメシンが格子の組み立て中に最後に追加される成分であることを示しています。この追加が遅れるのは、ミオメシンが「完全性チェック」として機能し、サルコメアが正しく形成されたことを確認し、その完全性を監視する役割を担っているためだと考えられています。これは、M線の一部が欠けているだけでもサルコメアのA帯が崩壊し、筋肉が麻痺してしまうため、非常に重要です。 ^{[ 4 ]}

負傷への対応

ミオメシンは、損傷反応と発現にも関与していることが示されています。以前は、ミオシンシャペロンがサルコメア損傷の最初の警告であると考えられていましたが、最近の研究では、ミオシンよりもはるかに早くミオメシン1a遺伝子の発現が変動することが示されており、横紋筋にはミオメシン依存性の損傷反応経路が存在することが示唆されています。さらに、この遺伝子は、現在のバイオマーカーである筋クレアチンキナーゼ（CKM）と比較して、サルコメア損傷の強化されたバイオマーカーとして使用できると考えられています。ゼブラフィッシュで生体内でテストしたところ、ミオメシン1aの発現はクレアチンキナーゼよりもはるかに早く現れ、後者は筋疾患に対する特異性が低いことを示しています。これは、現在の方法よりも早く筋病理を検出するためにミオメシンアッセイを使用することを支持しています。 ^[⁴^]

ミオメシン変異体

体内のさまざまな横紋筋には、ミオメシン1、ミオメシン2 、ミオメシン3の3種類のミオメシンが存在する。それぞれのミオメシンはミオシンの異なる部位に結合し、M帯の形成を調節すると考えられている。^{[ 3 ]}

ミオメシン1

ミオメシン1は、すべての横紋筋に存在し、ミオメシンクラスの中で最大であることから、ミオメシンの中で最も研究されている形態です。広く発現していることから、単にミオメシンと呼ばれることもあります。ミオメシン1は主にM帯のM4/M4'線上に存在します。MYOM1遺伝子によってコードされています。ミオメシン1には2つのバリアントがあり、1つはMy6ドメインとMy7ドメインの間に位置し、もう1つはMy13ドメインの後のC末端に位置しています。前者は胚性心臓（EH）配列として知られており、後者は鳥類でのみ発見されており、HまたはSスプライスバリアント（Hは心臓、Sは骨格筋）と呼ばれています。EHミオメシンは、ヒトの心臓の胚発生中に見られます（後にミオメシン2に置き換わります）。筋肉が成熟するにつれて、EH-ミオメシンは遺伝的変異なしにミオメシン1を優先して下方制御される。^{[ 5 ]}

ミオメシン2

ミオメシン2（ Mタンパク質とも呼ばれる）はM帯のM1線に位置し、MYOM2遺伝子によってコードされています。現在知られているミオメシン2の変異体は1種類のみで、速筋骨格筋と成人心筋に存在します。^{[ 3 ]}ミオメシン2はEH-ミオメシンの発現と逆相関関係にあることが示されており、心筋が成熟するにつれてEH-ミオメシンは下方制御され、ミオメシン2は上方制御されます。^{[ 5 ]}

ミオメシン3

ミオメシン3は、最も最近発見されたため、ミオメシンクラスの中で最も研究が進んでいない。MYOM3遺伝子によってコードされている。M帯のM6/M6'線に位置し、中間骨格筋および成人心筋（特に左心室と左心房）で発現している。^{[ 3 ]} MYOM3は、特に新生児骨格筋、外眼筋、遅筋、およびIIA骨格筋線維で発現している。ミオメシン3は、心臓での発現が全くないミオメシンタンパク質ファミリーの唯一のメンバーである。ミオメシン3は、ミオメシン2と逆相関関係にある。^{[ 2 ]}

病理

心筋萎縮

ミオメシン1の欠乏は、その組織の萎縮と機能不全を引き起こします。^{[ 3 ]}心筋細胞では、 MYOM1が欠損するとサルコメアの長さと均一性が低下し、結果として心筋細胞が小さくなります。これは、組織内のカルシウムレベルの乱れによる収縮機能の問題にも関連しています。^{[ 6 ]}

拡張型心筋症（DCM）

成人心筋におけるEH-ミオメシンの再出現は、拡張型心筋症と関連付けられています。この発現が激しい収縮中のサルコメアの安定化に役立つのか、それとも収縮力の低下によるサルコメアフィラメントのずれの結果なのかはまだ不明です。このまれな発現は、代替スプライシングの変化の結果であることが示されています。^{[ 5 ]}

参考文献

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[:2-2] 1 2 Schoenauer R、Lange S、Hirschy A、Ehler E、Perriard JC、Agarkova I (2008 年 2 月)。「横紋筋の M 帯の新規構造成分であるミオメシン 3」。Journal of Molecular Biology。376 ( 2 ) : 338–351。doi : 10.1016 / j.jmb.2007.11.048。PMID 18177667。

[:0-3] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Lamber EP、Guicheney P、Pinotsis N (2022 年 3 月)。「筋肉の完全性と心疾患における M バンドミオメシンタンパク質の役割」。Journal of Biomedical Science。29 ( 1): 18。doi : 10.1186 /s12929-022-00801-6。PMC 8900313。PMID 35255917。

[:1-4] 1 2 3 Prill K、Carlisle C、Stannard M、Windsor Reid PJ、Pilgrim DB (2019-10-23)。「ミオメシンは、サルコメアの損傷や疾患に反応する完全性経路の一部である」。PLOS ONE。14 ( 10 ) e0224206。Bibcode : 2019PLoSO..1424206P。doi : 10.1371 / journal.pone.0224206。PMC 6808450。PMID 31644553。

[:3-5] 1 2 3 Lange S、Pinotsis N、Agarkova I、Ehler E (2020 年 3 月)。「M バンド: サルコメアの過小評価されている部分」。Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Cell Research 。心筋細胞生物学: 分化と再生の新しい経路。1867 ( 3 ): 118440。doi : 10.1016 / j.bbamcr.2019.02.003。PMC 7023976。PMID 30738787。

[6] Hang C、Song Y、Li Y、Zhang S、Chang Y、Bai R、et al. (2021 年 2 月)。「ヒト心筋細胞における MYOM1 のノックアウトはカルシウム恒常性の障害を介して心筋萎縮を引き起こす」。Journal of Cellular and Molecular Medicine。25 ( 3 ): 1661–1676。doi : 10.1111 / jcmm.16268。PMC 7875908。PMID 33452765。

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