相互作用 PAI-2は、一連の細胞内および細胞外タンパク質に結合することが報告されている。PAI-2の生理機能が細胞外プロテアーゼであるウロキナーゼの阻害であるかどうか、および/またはPAI-2が細胞内活性を持つかどうかは依然として議論の的となっている。PAI-2の生理機能の少なくとも1つは、適応免疫の調節に関係している可能性がある。[ 5 ]
構造と重合 他のセルピンと同様に、PAI-2は3つのβシート(A、B、C)と9つのαヘリックス(hA-hI)を持つ。[ 6 ] [ 7 ] PAI-2変異体の構造が解明されており、ヘリックスCとDをつなぐ33アミノ酸のループが欠失している。このCDループは特に柔軟で安定化が難しく、分子内ジスルフィド結合の形成中に最大54Å移動することが知られている。[ 8 ] CDループに加えて、注目すべきモチーフには、アミノ酸379-383にわたる反応中心ループ(RCL)とN末端疎水性シグナル配列が含まれる。
プラスミノーゲンアクチベーター阻害剤-2の反応中心ループ(RCL)。PDB 2ARRのPyMolレンダリング。 阻害標的は似ているものの、PAI-2 は系統発生的にその相同体であるプラスミノーゲン活性化因子阻害因子-1 (PAI-1) とは遠縁である。卵白アルブミン関連セルピンファミリーの一員として、PAI-2 はニワトリ卵白アルブミン ( Gallus gallus ) と遺伝的に類似しており、哺乳類の近縁相同体である。[ 9 ] 卵白アルブミンと PAI-2 はどちらも切断されていない分泌シグナルペプチドを介して分泌されるが、PAI-2 の分泌効率は相対的にかなり低い。[ 10 ]
PAI-2 は、モノマー、ポリマー形成、およびポリマー (不活性状態) の 3 つのポリマー状態をとります。重合は、いわゆる「ループシート」機構によって起こり、ある分子の RCL が次の分子の A-β シートに順次挿入されます。このプロセスは、Cys-79 (CD ループ内) と Cys-161 の間のジスルフィド結合によって安定化されたポリマー形成型の PAI-2 が優先的に起こります。[ 11 ] PAI-2 がモノマー型の場合、CD ループはこのジスルフィド結合に対して大きく位置がずれており、Cys-161 に十分近づくには 54 Å の距離を移動する必要があります。しかし、CD ループは非常に柔軟であるため、モノマー型とポリマー形成型は完全に相互変換可能であり、タンパク質の酸化還元環境を変化させることで、一方の状態を他方よりも優先させることができます。[ 8 ] PAI-2の重合は、例えば胎盤細胞の細胞質など、生理的条件下で自発的に起こる。[ 12 ] 細胞質PAI-2はモノマーである傾向があるが、分泌小器官(細胞質よりも酸化されやすい傾向がある)のPAI-2は重合しやすい。[ 11 ] これらの理由から、PAI-2は環境の酸化還元電位を感知して反応する可能性があると考えられている。[ 8 ]
機構 PAI-2は、自殺阻害 機構(セルピンに共通する機構)を利用して、組織プラスミノーゲンアクチベーターとウロキナーゼを不可逆的に不活性化します。[ 6 ] まず、標的セリンプロテアーゼがPAI-2にドッキングし、Arg-380とThr-381残基間のRCLの切断を触媒します。この時点で、2つの結果が考えられます。プロテアーゼが逃げ出し、不活性なPAI-2を残すか、プロテアーゼがPAI-2と永久的に共有結合した複合体を形成し、その中でプロテアーゼが大きく変形します。
生物学的機能 細胞外(糖鎖修飾)PAI-2は線溶を調節する機能を持つが、この阻害作用がPAI-2の主な機能であるかどうかは不明である。PAI-2は主に細胞内に存在する。PAI-2の分泌シグナルペプチドは比較的効率が悪く、おそらく進化的な設計によるもので、シグナル配列のさまざまな変異によって分泌効率が大幅に向上する可能性がある。[ 10 ] PAI-2は成人の血漿では検出されず、通常は妊娠中、骨髄単球性白血病 、または歯肉溝液でのみ検出される。さらに、PAI-2は、その対となるPAI-1よりも桁違いに遅い阻害作用を示す(二次反応速度定数に基づく)。[ 13 ] 一方、PAI-2の詳細な細胞内役割はまだ決定的に確立されていない。
PAI-2は、妊娠中と免疫応答の両方で発現が亢進します。妊娠中は、PAI-2は特に脱落膜 と羊水 に存在し、膜を消化から保護し、胎児および子宮組織の再構築を助ける可能性があります。[ 14 ] PAI-2は、線溶の調節においてPAI-1を助け、血栓症のリスクを高めるPAI-1の過剰発現を防ぐのに役立つ可能性があります。[ 14 ] [ 15 ] 妊娠期間中、PAI-2の血漿濃度は、ほぼ検出不可能なレベルから250 ng/mL(主に糖鎖付加型)まで上昇します。[ 13 ]
免疫細胞の中で、マクロファージはPAI-2の主な産生細胞であり、B細胞 とT細胞は どちらも有意な量を産生しない。[ 16 ] PAI-2は炎症反応や感染症において役割を果たし、IgG2cとインターフェロンII型 を分泌するT細胞のダウンレギュレーションに関与している可能性がある。[ 16 ]
PAI-2は染色体18番に位置し、 bcl-2 プロトオンコジーンや他のいくつかのセルピンに近いことから、アポトーシス におけるPAI-2の役割が研究されてきたが、現在のところ決定的な証拠は得られていない。[ 13 ] [ 17 ] 最近の研究では、PAI-2はp53 の直接の下流標的および活性化因子であり、p21を 直接安定化させる可能性があることが示唆されている。さらに、PAI-2の発現は老化線維芽細胞で増加し、若い線維芽細胞の成長を阻害する可能性がある。[ 18 ]
がんにおける潜在的な役割 PAI-2 の癌の増殖と転移における役割は複雑であり、PAI-2 は腫瘍促進効果と腫瘍抑制効果の両方を持つ可能性がある。注目すべきは、癌の増殖に影響を与えるのは宿主生物ではなく腫瘍細胞による PAI-2 の高発現である。[ 19 ] 癌細胞はマイクロ粒子 を介して PAI-2 の排出を促進する可能性がある。[ 19 ]
PAI-2は、腫瘍に致命的な影響を与える可能性のあるプラスミン誘導性細胞死から癌細胞を保護します。この保護は、PAI-2とニューロセルピン を高レベルで発現する傾向があり、PAI-2のノックアウトによってその増殖が部分的に阻害される可能性がある脳転移において特に顕著です。[ 20 ] 腫瘍細胞で高発現しているため、PAI-2は血管指向性黒色腫細胞の拡散を追跡および研究するために使用されてきました。[ 21 ]
PAI-2の発現は脳への転移を促進する可能性があるが、他のケースではPAI-2の高発現は肺や他の臓器への転移を著しく減少させる。[ 19 ] [ 22 ] PAI-2の転移に対する具体的な効果は、癌の種類や体内の場所によって異なる可能性がある。
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