小胞輸送アダプタータンパク質

小胞輸送アダプタータンパク質は、細胞内の1つの場所から別の場所への分子の輸送に機能する複合体の形成に関与するタンパク質です。 ^{[2] [3] [4]}これらの複合体は、正しい貨物分子を小胞に集中させ、小胞は1つの細胞小器官から出芽または押し出されて別の場所に移動し、そこで貨物が輸送されます。これらのアダプタータンパク質が輸送の特異性を達成する方法の詳細の一部は解明されていますが、まだ学ぶべきことがたくさんあります。

これらの複合体の成分の欠陥に関連するヒトの疾患には、アルツハイマー病やパーキンソン病などいくつかある^{[5] [6]}。^[7]

アダプタータンパク質のほとんどはヘテロ四量体です。AP複合体には、2つの大きなタンパク質（約100 kD）と2つの小さなタンパク質があります。大きなタンパク質の1つはβ（ベータ）と呼ばれ、AP -1複合体ではβ1、AP-2複合体ではβ2 、というように呼ばれます。^[10]もう1つの大きなタンパク質は、複合体ごとに異なる名称が付けられています。AP-1ではγ（ガンマ）、AP-2ではα（アルファ）、AP-3ではδ（デルタ）、AP-4ではε（イプシロン）、AP-5ではζ（ゼータ）と呼ばれています。^[10] 2つの小さなタンパク質は、中程度のサブユニットμ（ミュー約50 kD）と小さなサブユニットσ（シグマ約20 kD）で、5つのAP複合体に対応して1から5までの名前が付けられています。^[10]コートマーであるCOPI（cop one）の成分と膜輸送複合体であるTSET（T-set）は、AP複合体の類似のヘテロ四量体を持っています。^[11]

レトロマーは近縁ではないが、レビュー済みであり、^[12]そのタンパク質についてはここでは説明しない。GGA（ゴルジ局在性、ガンマアダプチン耳ドメイン相同性、ARF結合タンパク質）は、様々な重要な膜小胞輸送において単量体クラスリンアダプタータンパク質として機能する関連タンパク質のグループ（ヒトでは3つ）であるが、^[13] AP複合体のいずれとも類似していないため、この記事では詳しく取り上げない。ストニン（リード図には示されていない）もGGAといくつかの点で類似した単量体であり^[4]、この記事では詳しく取り上げない。

PTBはNUMB 、 DAB1 、 DAB2を含むタンパク質ドメインです。ANTHドメインのエプシンとAP180は、検討されている他のアダプタータンパク質です。^[4]

重要な輸送複合体であるCOPIIは、リード図には示されていません。COPII 複合体はヘテロヘキサマーですが、AP/TSET 複合体とは近縁ではありません。COPII 複合体の個々のタンパク質は、酵母の分泌変異体で特定された遺伝子によってコード化されているため、SEC タンパク質と呼ばれます。COPIIの特に興味深い点は、典型的な球状小胞と管を形成して、典型的な球状小胞内に収まらないコラーゲン前駆体などの大きな分子を輸送できることです。COPII の構造は公開論文^[14]で議論されており、この記事では取り上げません。これらは、はるかに大きなカーゴアダプターのセットの例です。^[3]

真核生物の最も最近の共通祖先（MRCA）は、その内膜と細胞小器官の間で分子を輸送するメカニズムを持っていたに違いなく、関与するアダプター複合体の正体も報告されている。^[11] MRCAには輸送に関与する3つのタンパク質があり、ヘテロ三量体を形成していたと考えられている。そのヘテロ三量体は次に「二量体化」して6員複合体を形成した。個々の構成要素はさらに、示されている順序で現在の複合体に変化し、最後にAP1とAP2が分岐した。^[11]

さらに、TSETの成分の1つであるムニシンはTCUPタンパク質としても知られ、オピストコント（動物と真菌）のタンパク質の一部に進化したようです。^[11] AP複合体の一部はGGAとストニン​​タンパク質の一部に進化しました。^[4]核膜孔複合体とCOPIIの一部は進化的に関連している可能性があることを示す証拠があります。^[15]

最もよく特徴づけられているタイプの小胞は、クラスリン被覆小胞（CCV）である。小胞体でのCOPII小胞の形成とゴルジ体への輸送。COPIのヘテロ四量体の関与はAP/クラスリンの状況に似ているが、COPIの被覆はCCVまたはCOPII小胞の被覆と密接に関連していない。^{[16] [17]} AP-5は、クラスリンと構造的に類似している2つのタンパク質、 SPG11とSPG15と関連しており、 AP-5複合体の周囲の被覆を形成している可能性があるが、^[18]その被覆の超微細構造は不明である。AP-4の被覆は不明である。^{[19] [a]}

コートアセンブリのほぼ普遍的な特徴は、タンパク質Arf1によってさまざまなアダプター複合体が「ドナー」膜にリクルートされることである。唯一の例外は、特定の細胞膜脂質によってリクルートされるAP-2である。^[20]

コートアセンブリのもう1つのほぼ普遍的な特徴は、アダプターが最初にリクルートされ、次にアダプターがコートをリクルートすることです。例外はCOPIで、7つのタンパク質がヘプタマーとして膜にリクルートされます。^[16]

添付の画像に示されているように、被覆小胞の生成は瞬時に起こるわけではなく、構造が発達し続けるのに十分な相互作用が同時に起こるまで、成熟時間のかなりの部分が「不完全」または「無駄な」 ^{[21]相互作用に費やされます。 [22]}

輸送小胞の形成における最後のステップは、ドナー膜から「切り離す」ことです。これにはエネルギーが必要ですが、よく研究されているCCVの場合でも、すべてがダイナミンを必要とするわけではありません。添付の図はAP-2 CCVの場合を示していますが、AP-1とAP-3 CCVはダイナミンを使用しません。^[23]

どのカーゴ分子が特定のタイプの小胞に組み込まれるかは、特定の相互作用に依存します。これらの相互作用の一部は AP 複合体と直接的に行われ、一部は「代替アダプター」と間接的に行われます (この図を参照)。^[4]例として、膜タンパク質は直接相互作用する可能性がありますが、ドナー オルガネラの内腔に可溶性のタンパク質は、膜を横断して内腔の端で目的のカーゴ分子に結合する膜タンパク質に結合することで、AP 複合体に間接的に結合します。小胞に含まれるべきではない分子は、「分子の混雑」によって排除されるようです。^[24]

アダプタータンパク質と相互作用するカーゴタンパク質の「シグナル」またはアミノ酸「モチーフ」は非常に短い場合があります。たとえば、よく知られている例の 1 つは、ジロイシン モチーフです。これは、ロイシンアミノ酸(aa) 残基の直後に別のロイシンまたはイソロイシン残基が続くものです。^{[25] [b]}さらに単純な例は、チロシンベースのシグナルで、YxxØ ( yロシン残基から別のかさばった疎水性aa 残基まで 2 つの aa 残基で分離) です。添付の​​図は、タンパク質の小さな部分が他のタンパク質と特異的に相互作用する方法を示しているため、これらの短いシグナル モチーフは驚くべきものではありません。^[26]これらのモチーフを定義するために部分的に使用される配列比較の種類。^[10]

場合によっては、リン酸化（図に示す） などの翻訳後修飾が貨物の認識に重要になります。

アダプター疾患については検討されている。^[6]

AP-2/CCV​​は関連する低密度リポタンパク質受容体アダプタータンパク質1を介して常染色体劣性高 コレステロール血症に関与している。^{[27] [28]}

レトロマーは細胞膜の成分のリサイクルに関与しています。シナプスでのリサイクルの重要性は、ギャラリーの図の1つに示されています。レトロマーの機能不全がアルツハイマー病やパーキンソン病などの脳疾患に寄与する方法は少なくとも3つあります。^[7]

AP-5は最も最近記述された複合体であり、これが真正なアダプター複合体であるという考えを支持する理由の1つは、AP-4と同様に遺伝性痙性対麻痺^{[18]と関連していることである。 [6]} AP-1はMEDNIK症候群と関連している。AP-3はヘルマンスキー・パドラック症候群と関連している。COPIは自己免疫疾患と関連している。^{[29] COPIIは}頭蓋水晶体縫合異形成と関連している。GGAタンパク質の1つはアルツハイマー病に関与している可能性がある。^[30]

• COPI、COPII、クラスリン小胞を示す電子顕微鏡写真のコラージュ
• この出版物からのCOPIコートの構造は無料登録で無料です
• COPII 疾患 CLSD のビデオ説明
• 脂質、脂質ラフト、細胞輸送 に関するKai Simonsによる iBiology ビデオ
  • パート 1: 細胞輸送の組織化における脂質の役割。
  • パート2: 膜組織化原理としての脂質ラフト
  • パート3: 糖脂質に富む頂端膜の生合成