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| テロキンドメイン | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| 識別子 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| エイリアス | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 外部ID | GeneCards : [1]; OMA :- オルソログ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| テロキン | |||||||
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 七面鳥砂嚢由来の筋肉ミオシン軽鎖キナーゼの結晶構造。[1] | |||||||
| 識別子 | |||||||
| シンボル | ミルク | ||||||
| NCBI遺伝子 | 4638 | ||||||
| HGNC | 7590 | ||||||
| オミム | 600922 | ||||||
| 参照シーケンス | NM_053025 | ||||||
| ユニプロット | 翻訳 | ||||||
| その他のデータ | |||||||
| EC番号 | 2.7.11.18 | ||||||
| 軌跡 | 第3章 21節 | ||||||
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テロキン（キナーゼ関連タンパク質またはKRPとも呼ばれる）は平滑筋に多く含まれるタンパク質である。ミオシン軽鎖キナーゼのC末端と同一である。テロキンはリン酸化されていない平滑筋ミオシンフィラメントの安定化に関与している可能性がある。[2] [3]平滑筋ミオシン軽鎖キナーゼのC末端に由来するため、「テロキン」（ギリシャ語の「終わり」を意味するtelosとキナーゼを組み合わせた語）と呼ばれる。[4]
命名法と分類
テロキンの体系名はATP:[ミオシン軽鎖] O-ホスホトランスフェラーゼであり、推奨名はミオシン軽鎖キナーゼです。( EC 2.7.11.18)。
免疫グロブリン遺伝子スーパーファミリーの筋肉メンバーであるMYLK遺伝子は、カルシウム/カルモジュリン依存性酵素であるミオシン軽鎖キナーゼをコードします。カルシウム/カルモジュリン依存性酵素の 4 つのアイソフォームを生成する 4 つの転写バリアントと、テロキンの 2 つのアイソフォームを生成する 2 つの転写が特定されています。2 つのテロキンアイソフォームを生成する 2 つの転写は、次のとおりです。
- アイソフォーム7
- この変異体は、キナーゼ関連タンパク質であるテロキンのより短いアイソフォームをコードします。最初のエクソンはイントロン 30 に対応し、転写産物の残りは遺伝子の最後の 2 つのエクソンに対応します。これは、最初の 2 つのエクソン間のスプライシング ジャンクションの 1 つのコドンだけ変異体 8 より短くなっています。これは 153 aa で構成されています。NCBI 参照配列: NP_444259.1。これは、長さが 2676 bp である、Homo sapiens ミオシン軽鎖キナーゼ (MYLK)、転写産物変異体 7、mRNA に由来します。NCBI 参照配列: NM_053031.2。
- アイソフォーム8
- この変異体は、キナーゼ関連タンパク質であるテロキンのより長いアイソフォームをコードします。これは、最初の 2 つのエクソン間のスプライシング ジャンクションのコドンが 1 つだけ変異体 7 より長くなっています。これは 154 aa で構成されています。NCBI 参照配列: NP_444260.1。これは、長さが 2679 bp の Homo sapiens ミオシン軽鎖キナーゼ (MYLK)、転写変異体 8、mRNA に由来します。NCBI 参照配列: NM_053032.2。
触媒活性およびその他の機能データ
テロキンは次の反応を触媒します。
- ATP + ミオシン軽鎖 = ADP + ミオシン軽鎖リン酸。（反応タイプ：リン酸基転移）
活性化にはCa2 +とカルモジュリンが必要である。平滑筋ミオシンの20kDa軽鎖は他の受容体よりも速くリン酸化されるが、他のミオシンやミオシン自体の軽鎖も受容体として機能するが、その速度は遅い。[5]
ホモサピエンステロキンのKm値は23～25℃、pH=7.5で0.018mMである。この酵素の最適pHは7.4、最適温度は30℃である。[6]
テロキンは、 PI値が4～5、分子量が17kDaの酸性タンパク質で、130kDaのミオシン軽鎖キナーゼ（MLCK）のC末端と同一のアミノ酸配列を持ちますが、別のタンパク質として発現し、MLCK遺伝子の代替プロモーターによって生成されます。テロキンは、MLCK遺伝子の3'領域にあるイントロン内に位置する2番目のプロモーターから転写されます。[7]そのため、テロキンの濃度（少なくとも15μM）はMLCK濃度よりも高くなります。
テロキンは、リン酸化されていないミオシンフィラメントに結合し、in vitro でミオシンミニフィラメントの組み立てを刺激することが示されています。平滑筋 (SM)2 収縮を開始する主なメカニズムは、Ca 2+濃度の上昇により、20 kDa ミオシン調節軽鎖 (MLC20) の Ser-19 でのリン酸化が増加することです。
構造
- 一次構造
- テロキンは細胞内タンパク質であるため、免疫グロブリン定常ドメインで通常見られるベータストランド B と F 間のジスルフィド結合は含まれていません。ただし、免疫グロブリン定常ドメインのジスルフィド結合を形成する位置と構造的に同一の位置にある 2 つのシステインアミノ酸残基 (Cys63 と Cys115) が含まれています。
- 二次構造
- テロキンには154個のアミノ酸残基が含まれており、そのうち103個が電子密度マップで確認されています。テロキンとMLCKのC末端ドメインは、チチンやCタンパク質など、いくつかの全く関連のない筋肉タンパク質とアミノ酸配列の類似性を示しています。[2]テロキンの全体的な分子フォールドは、バレルを形成するために巻き付いた7本の反平行βプリーツシート鎖で構成されています。また、N末端にはβシート形成に関与しない8つのアミノ酸残基の延長された尾部があります。βバレルは、互いにほぼ平行な2層のβシートとして簡単に想像でき、1つの層には4つのβストランドが含まれ、他の層には3つのβストランドが含まれます。
- ドメイン
- テロキンには、42から133の間の92残基の長さを持つIg様I型（免疫グロブリン様中間型）と呼ばれる特別なドメインがあります。当初、このドメインはIg様C2型であると考えられていましたが、いくつかの研究により、その構造はVセットとC2セットの特徴を共有していることが判明し、それがI型が発明された理由です。これらの種類のドメインは、そのエクトドメインを介してT細胞接着とシグナル伝達を媒介します。[2]
組織分布
さまざまな組織におけるKRPの存在は、抗KRP抗体を用いた免疫ブロット法とノーザンブロット法によるmRNAの分析によって評価されている。[8] [9] [10] KRPは平滑筋に豊富に存在するタンパク質である。これまでのところ、非筋肉組織や横紋筋では検出されていない。[9]砂嚢筋におけるKRPの濃度はMLCKの10～12倍高く、ミオシンの2～3倍低いだけである。[8]血管筋ではKRP/ MLCK比が低くなる。[9] [11]
テロキンは、腸管、尿管、生殖管の平滑筋で非常に高いレベルで発現し、血管平滑筋では低いレベルで発現し、骨格筋や心筋、非筋肉組織では検出されないレベルである。テロキンはミオカルディンによって強く活性化され、ミオカルディンは血管平滑筋細胞で高度に発現しているが、これらの細胞でのテロキンの発現は比較的少ない。これは、血管平滑筋細胞におけるテロキンプロモーターの活性を阻害因子が減弱させているに違いないことを示唆している。この阻害因子の候補の1つはGATA-6である[12]。
テロキン発現の増加は、平滑筋ミオシンやαアクチンを含む他のいくつかの平滑筋限定タンパク質発現の増加と相関していた。[7]
喘息患者に蓄積する（タンパク質レベル）。[13]腫瘍壊死因子（TNF）によって誘導される。[14]アンドロゲン（例：R1881）によって抑制される。[15]
関数
テロキンは、平滑筋ミオシン軽鎖キナーゼ（MLCK）のC末端ミオシン結合ドメインにおいて、2つの関連する機能を有する。第一に、テロキンはATP存在下でミオシンフィラメントを安定化する。第二に、テロキンはミオシン軽鎖のリン酸化レベルを調節することができる。この後者の役割については、複数のメカニズムが示唆されている。1つの仮説は、ミオシンに対するKRPとMLCKの直接的な競合により軽鎖のリン酸化が減少し、収縮が失われるというものである。[8]
テロキンはミオシンフィラメントのリン酸化も阻害しますが、単離された平滑筋ミオシン調節軽鎖 (ReLC) のリン酸化には影響しません。しかし、テロキンがMLCKによってリン酸化されると、テロキン誘導性のミオシンリン酸化阻害は解除され、平滑筋調節におけるテロキン依存性調節経路の存在を示しています。この部分では、テロキンのリン酸化はCa 2+とカルモジュリン の濃度によって強化される可能性があると言わなければなりません。
キナーゼ関連タンパク質（テロキン）は、桿体と触媒頭部領域（SI）の接合部付近で脱リン酸化平滑筋ミオシンに結合する。この相互作用は、ミオシンのMLCK触媒リン酸化によって妨げられ、逆に、ミオシンのリン酸化速度はin vitroでKRPによって阻害される。[8]この結果、in vivoでKRPはミオシン軽鎖キナーゼ（MLCK）によるミオシンリン酸化速度を遅くし、したがって張力の発生を遅らせる可能性がある。細胞内Ca2+レベルが低下すると、KRPはリン酸化ミオシンとリン酸化ミオシンの比率を下げることで筋弛緩を促進することもできる。KRPはミオシンフィラメントの重要な構造調節因子でもある。in vitroの生理学的条件下では、平滑筋ミオシンは2つの比較的異なる安定した構造に適応することができる。ミオシンが伸長した構造にあるとき、それは活性であり、他のミオシン分子と結合して、効果的な収縮の基礎となる太いフィラメントを形成することができる。ATPが結合すると、リン酸化されていないミオシン分子のロッド部分は 3 つに折り畳まれ、ヘッドとロッドの接合部がロッドの中央に近づき、そこで安定化される。これは、おそらく 20 KDa の軽鎖とネック領域の両方と相互作用することによって起こる。この相互作用は、MLCK 依存性の軽鎖のリン酸化によって妨げられ、その結果、ミオシンモノマーが展開し、フィラメントへと急速に重合する。
KRP が首の領域に折り畳まれ、ATPに結合した脱リン酸化ミオシンに結合すると、折り畳みが解けてフィラメント形成も促進され、軽鎖のリン酸化のように見える。平滑筋細胞には常に高濃度のATP が存在することを考慮すると、これは生理学的に重要な現象である可能性がある。したがって、キナーゼ関連タンパク質は、脱リン酸化ミオシンをフィラメント状態に保ち、次の急速な収縮反応に備えることで、弛緩した平滑筋において非常に重要な役割を果たしている可能性がある。この仮説を検証することを目的とした実験では、適切な条件下では、KRP のわずかな過剰で平滑筋ミオシンと等モル複合体を形成し、 ATPの存在下で完全な重合を引き起こすのに十分であることが示された。この仮説を検証した実験では、適切な条件下では、KRP のわずかな過剰で平滑筋ミオシンと等モル複合体を形成し、ATPの存在下で完全な重合を引き起こすのに十分であることが示された。[11]
病理学
MYLK遺伝子の特定の変異は、胸部大動脈瘤または胸部大動脈解離と関連している。この疾患は、MYLK遺伝子に影響を及ぼす変異によって引き起こされる。この疾患は、通常、大動脈壁の変性変化により、胸部大動脈が永久的に拡張することを特徴とする。主に、「中膜壊死」または「エルドハイム嚢胞性中膜壊死」として知られる特徴的な組織学的所見と関連しており、弾性繊維の変性および断片化、平滑筋細胞の喪失、および好塩基性基質の蓄積がみられる。[16] [17]
低酸素症の影響
ネコでは、テロキンの発現は脳動脈を除いて動脈径に反比例して変化するが、脳動脈ではテロキンは観察されない。テロキンとミオシン軽鎖は小肺動脈全体に均一に分布しているが、共存はしていない。低酸素状態の間、小肺動脈平滑筋細胞ではテロキンが脱リン酸化され、ミオシン軽鎖のリン酸化が進むが、大肺動脈平滑筋細胞ではテロキンもミオシン軽鎖のリン酸化も変化しない。大肺動脈平滑筋細胞をフェニレフリンに曝露すると、ミオシン軽鎖のリン酸化が増加したが、テロキンのリン酸化は変化しなかった。小肺動脈では、リン酸化テロキンは刺激を受けていない状態で弛緩を維持するのに役立つ可能性があるが、大肺動脈ではテロキンの機能は未解明のままである。[18]
参考文献
- ^ PDB : 1FHG ; Holden HM、Ito M、Hartshorne DJ、Rayment I (1992年10月)。「ミオシン軽鎖キナーゼのC末端ドメインであるテロキンの2.8Å解像度でのX線構造決定」。J. Mol. Biol . 227 (3): 840–51. doi :10.1016/0022-2836(92)90226-A. PMID 1404391。
- ^ ab Sobieszek A、Andruchov OY 、 Nieznanski K (1997 年 12 月)。「キナーゼ関連タンパク質 (テロキン) は平滑筋ミオシン軽鎖キナーゼによってリン酸化され、キナーゼ活性を調節する」。The Biochemical Journal。328。328 ( 2 ): 425–30。doi :10.1042/bj3280425。PMC 1218937。PMID 9371697。
- ^ Nieznanski K、Sobieszek A (1997 年 2 月)。「テロキン (キナーゼ関連タンパク質) は平滑筋ミオシン軽鎖キナーゼのオリゴマー状態とミオシンフィラメントとの相互作用を調節する」。The Biochemical Journal。322。322 ( 1 ) : 65–71。doi :10.1042/bj3220065。PMC 1218159。PMID 9078244 。
- ^ Ito M, Dabrowska R, Guerriero V, Hartshorne DJ (1989年8月). 「七面鳥砂嚢における平滑筋ミオシン軽鎖キナーゼのC末端部位に関連する酸性タンパク質の同定」. The Journal of Biological Chemistry . 264 (24): 13971–4. doi : 10.1016/S0021-9258(18)71627-X . PMID 2760053.
- ^ 「EC 2.7.11.18 - ミオシン軽鎖キナーゼの反応情報」BRENDA。
- ^ 「EC 2.7.11.18 - ミオシン軽鎖キナーゼのKM値」BRENDA。
- ^ ab Herring BP、Lyons GE、 Hoggatt AM、Gallagher PJ (2001 年 1 月)。「マウスの発育中、Telokin の発現は平滑筋組織に限定される」。American Journal of Physiology 。細胞生理学。280 (1): C12-21。doi :10.1152/ajpcell.2001.280.1.c12。PMC 2860107。PMID 11121372。
- ^ abcd Shirinsky VP、Vorotnikov AV、Birukov KG、Nanaev AK、Collinge M、Lukas TJ、Sellers JR、Watterson DM (1993)。「キナーゼ関連タンパク質はATP存在下でリン酸化されていない平滑筋ミオシンミニフィラメントを安定化する」。J . Biol. Chem . 268 (22): 16578–83. doi : 10.1016/S0021-9258(19)85458-3 . PMID 8344938。
- ^ abc Gallagher PJ、 Herring BP（1991年12月）。「平滑筋ミオシン軽鎖キナーゼのカルボキシル末端は独立したタンパク質、テロキンとして発現される」。The Journal of Biological Chemistry。266 （ 35 ）：23945–52。doi ： 10.1016/S0021-9258 （18） 54376-3。PMC 2836763。PMID 1748667。
- ^ Collinge M、Matrisian PE、Zimmer WE、Shattuck RL、Lukas TJ、Van Eldik LJ、Watterson DM (1992 年 5 月)。「カルモジュリン制御タンパク質キナーゼ遺伝子内に含まれるカルシウム結合タンパク質遺伝子の構造と発現」。 分子細胞生物学。12 (5): 2359–71。doi :10.1128/ mcb.12.5.2359。PMC 364408。PMID 1373815。
- ^ ab Vorotnikov AV (1997). 「キナーゼ関連タンパク質：平滑筋ミオシン結合タンパク質」. Int. J. Biochem. Cell Biol . 29 (5): 727–30. doi :10.1016/S1357-2725(96)00156-2. PMID 9251240.
- ^ Herring BP、El-Mounayri O、Gallagher PJ、Yin F、Zhou J (2006 年 11 月)。「平滑筋組織におけるミオシン軽鎖キナーゼとテロキン発現の調節」。American Journal of Physiology 。細胞生理学。291 (5): C817-27。doi :10.1152/ ajpcell.00198.2006。PMC 2836780。PMID 16774989。
- ^ レギレット R、ラヴィオレット M、ベルジェロン C、ジトゥニ N、コガット P、ソルウェイ J、カチマー L、ハミド Q、ローゾン AM (2009 年 2 月)。 「ミオシン、トランスジェリン、およびミオシン軽鎖キナーゼ: 喘息における発現と機能」。米国呼吸器および救命救急医学ジャーナル。179 (3): 194–204。土井：10.1164/rccm.200609-1367OC。PMC 2633053。PMID 19011151。
- ^ Graham WV、Wang F、Clayburgh DR、Cheng JX、Yoon B、Wang Y、Lin A、Turner JR (2006 年 9 月)。「腫瘍壊死因子誘導性の長いミオシン軽鎖キナーゼ転写は、分化依存性シグナル伝達イベントによって制御されます。ヒト長いミオシン軽鎖キナーゼプロモーターの特性評価」。The Journal of Biological Chemistry。281 ( 36): 26205–15。doi : 10.1074/ jbc.M602164200。PMID 16835238。
- ^ Léveillé N、Fournier A、 Labrie C (2009 年 4 月)。「アンドロゲンはヒト前立腺がん細胞におけるミオシン軽鎖キナーゼをダウンレギュレートする」。 ステロイド生化学および分子生物学ジャーナル。114 (3–5): 174–9。doi :10.1016/j.jsbmb.2009.02.002。PMID 19429448。S2CID 1695778 。
- ^ Wang L、Guo DC、Cao J、Gong L、Kamm KE、Regalado E、Li L、Shete S、He WQ、Zhu MS、Offermanns S、Gilchrist D、Elefteriades J、Stull JT、Milewicz DM (2010 年 11 月)。「ミオシン軽鎖キナーゼの変異が家族性大動脈解離を引き起こす」。American Journal of Human Genetics。87 ( 5): 701–7。doi : 10.1016/ j.ajhg.2010.10.006。PMC 2978973。PMID 21055718。
- ^ "バリアント VAR_065577". UniProtKB/SwissProt。
- ^ Madden JA、Dantuma MW、Sorokina EA、Weihrauch D、Kleinman JG (2008 年 6 月)。「小肺動脈および大肺動脈の平滑筋細胞における Telokin 発現と低酸素症によるそのリン酸化状態への影響」。American Journal of Physiology。Lung Cellular and Molecular Physiology。294 ( 6 ): L1166–73。doi :10.1152/ajplung.00375.2007。PMID 18375742。S2CID 40910005 。