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プロテオグリカンは高度にグリコシル化されたタンパク質[1]である。基本的なプロテオグリカン単位は、1 つ以上の共有結合したグリコサミノグリカン(GAG) 鎖を持つ「コアタンパク質」で構成される。[2]結合点はセリン(Ser) 残基であり、グリコサミノグリカンは四糖架橋を介してこれに結合している (例:コンドロイチン硫酸- GlcA - Gal -Gal- Xyl -タンパク質)。Ser 残基は一般に -Ser- Gly -X-Gly-という配列(X はプロリン以外の任意のアミノ酸残基) であるが、この配列を持つすべてのタンパク質にグリコサミノグリカンが結合しているわけではない。鎖は長く線状の炭水化物ポリマーで、硫酸基とウロン酸基の存在により生理学的条件下では負に帯電する。プロテオグリカンは結合組織に発生する。
種類
プロテオグリカンは、相対的な大きさ（大きい、小さい）とグリコサミノグリカン鎖の性質によって分類されます。[3]種類には以下のものがあります。
特定のメンバーは「小型ロイシンリッチプロテオグリカンファミリー」（SLRP）のメンバーであると考えられています。[4]これらには、デコリン、ビグリカン、フィブロモジュリン、ルミカンが含まれます。
関数
プロテオグリカンは動物細胞外マトリックスの主成分であり、生物の細胞間に存在する「充填」物質である。ここでプロテオグリカンは他のプロテオグリカン、ヒアルロン酸、コラーゲンなどの繊維状マトリックスタンパク質と大きな複合体を形成する。プロテオグリカンとコラーゲンの組み合わせは軟骨を形成し、これは通常高度に水分を含んだ丈夫な組織である（主にプロテオグリカンのグリコサミノグリカン鎖中の負に帯電した硫酸塩による）。[5]また、プロテオグリカンは陽イオン（ナトリウム、カリウム、カルシウムなど）と水の結合にも関与しており、マトリックスを通る分子の動きも調節している。また、プロテオグリカンがマトリックス内のタンパク質やシグナル伝達分子の活性と安定性に影響を与える可能性があることも示されている。[6] [7] プロテオグリカンの個々の機能は、タンパク質コアまたは結合したGAG鎖のいずれかに起因する。プロテオグリカンは、高圧に耐える水和ゲルを形成することで、潤滑剤としても機能する。
合成
プロテオグリカンのタンパク質成分はリボソームによって合成され、粗面小胞体の内腔に転座します。プロテオグリカンのグリコシル化は、ゴルジ体で複数の酵素段階を経て行われます。まず、特殊なリンク四糖がコアタンパク質のセリン側鎖に結合し、多糖の成長のプライマーとして機能します。次に、糖がグリコシルトランスフェラーゼによって一度に 1 つずつ追加されます。完成したプロテオグリカンは、分泌小胞で組織の細胞外マトリックスに輸出されます。
臨床的意義
プロテオグリカンを分解できないことは、ムコ多糖症と呼ばれる遺伝性疾患群の特徴である。通常グリコサミノグリカンを分解する特定のリソソーム酵素の不活性により、細胞内にプロテオグリカンが蓄積する。これにより、分解されないプロテオグリカンの種類に応じて、さまざまな疾患症状が引き起こされる。ガラクトシルトランスフェラーゼB4GALT7をコードする遺伝子の変異により、プロテオグリカンのデコリンとビグリカンのグリコサミノグリカン鎖への置換が減少し、エーラス・ダンロス症候群の脊椎異形成型を引き起こす。[8]
プロテオグリカンとの違い糖タンパク質
IUPACの勧告から引用: [9]
糖タンパク質は、タンパク質に共有結合した炭水化物 (またはグリカン) を含む化合物です。炭水化物は、単糖類、二糖類、オリゴ糖類、多糖類、またはそれらの誘導体 (硫酸置換またはリン酸置換など) の形をとります。炭水化物単位は 1 つ、少数、または多数存在します。プロテオグリカンは、炭水化物単位がアミノ糖を含む多糖類である糖タンパク質のサブクラスです。このような多糖類は、グリコサミノグリカンとも呼ばれます。
参考文献
- ^ 米国国立医学図書館医学件名標目表(MeSH)のプロテオグリカン
- ^ ゲルハルト・マイゼンベルク、ウィリアム・H・シモンズ（2006年）。医療生化学の原理。エルゼビア・ヘルスサイエンス。pp. 243– 。ISBN 978-0-323-02942-1. 2011年2月6日閲覧。
- ^ Iozzo, RV; Schaefer, L (2015 年 3 月). 「プロテオグリカンの形態と機能: プロテオグリカンの包括的な命名法」. Matrix Biology . 42 : 11–55. doi :10.1016/j.matbio.2015.02.003. PMC 4859157. PMID 25701227 .
- ^ ハンス・ヨアヒム・ガビウス、シグルン・ガビウス（2002年2月）。糖質科学：現状と展望。ジョン・ワイリー・アンド・サンズ。pp. 209– 。ISBN 978-3-527-30888-0. 2011年2月6日閲覧。
- ^ ヴォート、ドナルド; ヴォート、ジュディス; プラット、シャーロット (2016)。生化学の基礎: 分子レベルでの生命。ニュージャージー州ホーボーケン: ジョン・ワイリー・アンド・サンズ。p. 235。ISBN 978-1-118-91840-1。
- ^ Ibrahim, Sherif (2017). 「シンデカン-1はトリプルネガティブ炎症性乳がんの新規分子マーカーであり、IL-6/STAT3、Notch、EGFRシグナル伝達経路を介してがん幹細胞表現型を調節する」。分子がん。16 ( 1 ): 57。doi : 10.1186/s12943-017-0621 - z。PMC 5341174。PMID 28270211。
- ^ Ibrahim, Sherif (2013). 「シンデカン-1 (CD138) は、LRP-6 および IL-6 を介した STAT3 シグナル伝達の調節を介してトリプルネガティブ乳がん幹細胞の特性を調節する」. PLOS ONE . 8 (12): e85737. Bibcode :2013PLoSO...885737I. doi : 10.1371/journal.pone.0085737 . PMC 3877388. PMID 24392029 .
- ^ Seidler, Daniela (2006). 「ガラクトシルトランスフェラーゼ I (beta4GalT-7) の新規 Arg270Cys 置換を有するエーラスダンロス症候群患者の皮膚線維芽細胞のデコリンおよびビグリカンのグリコシル化欠陥、コラーゲン構造の変化、および異常な表現型」。Journal of Molecular Medicine。84 ( 7): 583–94。doi : 10.1007 /s00109-006-0046-4。PMID 16583246。S2CID 10165577 。
- ^ 「糖タンパク質、糖ペプチド、ペプチドグリカンの命名法、1985年勧告」www.qmul.ac.uk . 2021年3月16日閲覧。
外部リンク
- nd.edu の図