リン酸化さんか

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リン酸化さんかしたセリン残ざん基もと。

リン酸化さんか（リンさんか、英語えいご: phosphorylation）は、各種かくしゅの有機ゆうき化合かごう物ぶつ、なかでも特とくにタンパク質たんぱくしつにリン酸さん基もとを付加ふかさせる化学かがく反応はんのうである。この反応はんのうは、生化学せいかがくの中なかで大おおきな役割やくわりを担になっており、2013年ねん2月がつ現在げんざい、MEDLINEデータベースのタンパク質たんぱくしつのリン酸化さんかに関かんする記事きじは21万まんにも及およんでいる。

リン酸化さんかは、「ホスホリル化か」とも呼よばれる。リン酸化さんかを触媒しょくばいする酵素こうそは一般いっぱんにキナーゼ (Kinase) と呼よばれ、特とくにタンパク質たんぱくしつを基質きしつとするタンパク質たんぱくしつキナーゼを単たんにキナーゼと呼よぶことも多おおい。

なお、ATP生なま合成ごうせい（ADPへのリン酸化さんか）を単たんにリン酸化さんかと呼よぶこともある（「酸化さんか的てきリン酸化さんか」等とう）。

タンパク質たんぱくしつのリン酸化さんか[編集へんしゅう]

歴史れきし[編集へんしゅう]

1906年ねんにフィーバス・レヴィーン (Phoebus A.T.Levene) が、ロックフェラー医学いがく研究けんきゅうセンター（アメリカ）でタンパク質たんぱくしつ卵黄らんおう素もと（ホスビチン、リンタンパク質たんぱくしつ）にリン酸さん塩しおがあることを確認かくにんした[1]。そして1933年ねんまでには、フリッツ・アルベルト・リップマンと共ともに、カゼイン中なかにホスホセリンがあることを発見はっけんしていた[2]。しかしながら、ユージン・P・ケネディが、初はつの「酵素こうそによるタンパク質たんぱくしつのリン酸化さんか」を発表はっぴょうするまでにはさらに20年ねんを要ようした[3]。

反応はんのう[編集へんしゅう]

タンパク質たんぱくしつの可逆かぎゃく的てきリン酸化さんかは、細菌さいきん、古こ細菌さいきん、真ま核かく生物せいぶつのすべての生物せいぶつに存在そんざいする重要じゅうような調節ちょうせつ機構きこうである[4][5][6][7]。この過程かていは、キナーゼ（リン酸化さんか）とホスファターゼ（脱だつリン酸化さんか）と呼よばれる酵素こうそが関係かんけいしている。多おおくの酵素こうそと受容じゅよう体たいはリン酸化さんかと脱だつリン酸化さんかでスイッチを入いれたり切きったりしている。結果けっか、可逆かぎゃく的てきリン酸化さんかは、多おおくの酵素こうそと受容じゅよう体たいに構造こうぞう変化へんかをもたらし、それらを活性かっせい化かまたは非ひ活性かっせい化かさせている。リン酸化さんかは通常つうじょう、真ま核かく生物せいぶつのタンパク質たんぱくしつのセリン、トレオニン、そしてチロシンの残ざん基もとに起おこる。セリン、トレオニン、チロシン残ざん基もとに加くわえて、リン酸化さんかは原核げんかく生物せいぶつのタンパク質たんぱくしつの塩基えんき性せいアミノ酸あみのさん残ざん基もと、ヒスチジン、アルギニン、リシンにも起おこる[4][5]。Rが極性きょくせいをもつアミノ酸あみのさん残ざん基もとへのリン酸さんの付加ふかは、タンパク質たんぱくしつ内ないの疎水そすい性せいの部分ぶぶんを極端きょくたんに親水しんすい性せいに反転はんてんさせることができる。この経路けいろでは他たのタンパク質たんぱくしつの疎水そすい性せいと親水しんすい性せい残ざん基もとの相互そうご作用さようを通とおしてタンパク質たんぱくしつの構造こうぞう変化へんかを導入どうにゅうすることができる。

リン酸化さんかの調節ちょうせつの例れいとして、p53癌がん抑制よくせいタンパク質たんぱくしつがある。p53タンパク質たんぱくしつの調節ちょうせつはとても多おおく[8]、18以上いじょうのリン酸化さんかサイトを含ふくんでいる。活性かっせい化かしたp53は細胞さいぼう周期しゅうきの進行しんこうを抑おさえたり（いくつかの要因よういんによっては逆ぎゃくにする）、アポトーシス細胞さいぼう死し[9]を導みちびくことができる。この活動かつどう状態じょうたいは、細胞さいぼうの状態じょうたいがダメージを受うけているか生理せいり機能きのうが通常つうじょうの健康けんこうな個体こたいを妨さまたげているときのみ生しょうじる。

非ひ活性かっせい化かシグナルのとき、タンパク質たんぱくしつは再ふたたび脱だつリン酸さんされ作用さようを止とめる。これは多おおくのシグナル伝達でんたつの形式けいしきの機構きこうで、例れいとして光ひかりが網膜もうまくの感光かんこう性せい細胞さいぼうによって処理しょりされる過程かていがある。

リン酸化さんかを含ふくむ調節ちょうせつ作用さよう

反応はんのうエネルギーを必要ひつようとする生物せいぶつ学的がくてき熱ねつ力学りきがく
身体しんたいの水分すいぶんの含有がんゆう量りょうの恒常こうじょう性せい維持いじのための浸透しんとう圧あつ調節ちょうせつによるナトリウムイオンとカリウムイオンの細胞さいぼう膜まく通過つうか輸送ゆそう時じのNa+/K+-ATPアーゼのアスパラギン酸さん残ざん基もとのリン酸化さんか
酵素こうそ阻害そがい剤ざいの調停ちょうてい
インスリンシグナリング経路けいろの一部分いちぶぶんであるAKT（タンパク質たんぱくしつキナーゼB）によるGSK-3酵素こうそのリン酸化さんか[10]
C末端まったんSrcキナーゼ (Csk) によるsrcチロシンキナーゼ (sarc) のリン酸化さんかは、キナーゼドメインのマスクが閉とじている (off) 状態じょうたいで構造こうぞうを巻まき付つけながら、その酵素こうその中なかで構造こうぞう変化へんかを誘導ゆうどうする[11]。
「認識にんしきドメイン」経由けいゆで重要じゅうようなタンパク質たんぱくしつ間あいだ相互そうご作用さよう
細胞さいぼう質しつの構成こうせい要素ようそである細胞さいぼう膜まくに固定こていされたNADPHオキシダーゼのリン酸化さんか。現在げんざいのマルチタンパク質たんぱくしつ酵素こうそは、食しょく細胞さいぼうの作用さようのタンパク質たんぱくしつ間あいだ相互そうご作用さようの調節ちょうせつで重要じゅうような酵素こうその役割やくわりを果はたしている[12]。
タンパク質たんぱくしつ分解ぶんかいの重要じゅうよう性せい
1990年代ねんだい後半こうはんに、ATP依存いぞんするユビキチン/プロテアソーム経路けいろでいくつかのタンパク質たんぱくしつのリン酸化さんかが認みとめられた。これらの標的ひょうてきタンパク質たんぱくしつは、リン酸化さんかのときだけE3ユビキチン合成ごうせい酵素こうそのための基質きしつになる。

その他たのリン酸化さんか[編集へんしゅう]

グルコースが細胞さいぼうに取とり込こまれると直ただちにリン酸化さんかを受うけて、グルコース-6-リン酸さんが生成せいせいされるが、これはリン酸化さんかによりグルコースが細胞さいぼう外がいに拡散かくさんしてしまうのを防ふせぐためである。リン酸化さんかによって電荷でんかを帯おびたグルコース-6-リン酸さんは細胞さいぼう膜まくの通過つうかが困難こんなんになるからである。リン酸化さんかを受うけたグルコースは解かい糖とう系けいなどの代謝たいしゃ経路けいろに入はいる。

詳細しょうさいは「グルコース-6-リン酸さん」を参照さんしょう

出典しゅってん[編集へんしゅう]

  1. ^ P.A. Levene and C.L. Alsberg, The cleavage products of vitellin, J. Biol. Chem. 2 (1906), pp. 127–133.
  2. ^ F.A. Lipmann and P.A. Levene, Serinephosphoric acid obtained on hydrolysis of vitellinic acid, J. Biol. Chem. 98 (1932), pp. 109–114.
  3. ^ G. Burnett and E.P. Kennedy, The enzymatic phosphorylation of proteins, J. Biol. Chem. 211 (1954), pp. 969–980.
  4. ^ a b A.J. Cozzon (1988) Protein phosphorylation in prokaryotes Ann. Rev. Microbiol. 42:97-125
  5. ^ a b J.B. Stock, A.J. Ninfa and A.M. Stock (1989) Protein phosphorylation and regulation of adaptive responses in bacteria. Microbiol. Rev., p. 450-490
  6. ^ C. Chang and R.C. Stewart (1998) The Two-Component System. Plant Physiol. 117: 723-731
  7. ^ D. Barford, A.K. Das and MP. Egloff. (1998) The Structure and mechanism of protein phosphatases: Insights into Catalysis and Regulation Annu Rev Biophys Biomol Struct. Vol. 27: 133-164
  8. ^ M. Ashcroft, M.H.G. Kubbutat, and K.H. Vousden (1999). Regulation of p53 Function and Stability by Phosphorylation. Mol Cell Biol Mar;19(3):1751-8.
  9. ^ S. Bates, and K. H. Vousden. (1996). p53 in signalling checkpoint arrest or apoptosis. Curr. Opin. Genet. Dev. 6:1-7.
  10. ^ P.C. van Weeren, K.M. de Bruyn, A.M. de Vries-Smits, J. Van Lint, B.M. Burgering. (1998). "Essential role for protein kinase B (PKB) in insulin-induced glycogen synthase kinase 3 inactivation. Characterization of dominant-negative mutant of PKB. J Biol Chem 22;273(21):13150-6.
  11. ^ Cole, P.A., Shen, K., Qiao, Y., and Wang, D. (2003) Protein tyrosine kinases Src and Csk: A tail's tale, Curr. Opin. Chem., Biol. 7:580-585.
  12. ^ Babior, B.M., (1999). NADPH oxidase: an update. Blood 93, pp. 1464–1476

関連かんれん項目こうもく[編集へんしゅう]

外部がいぶリンク[編集へんしゅう]

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