Review シナプ トタグミンによる調節性分泌の制御 福田光則 調節性分泌は小胞輸送 の一形態 で,特 定の刺激 により小胞 と細胞 膜が融合 し小胞 の内容物 が細 胞外へ と放出される現象である,調 節性分泌の多 くは細胞 内Ca2+の 上昇 が引き金とな って起 こ ることか ら,小 胞上 にCa2+の 上昇を感知するCa2+セ ンサーの存在 が提 唱され ている.調 節性 分泌の代表である神 経伝達物質放 出においては,シ ナプ トタグミ ン1がCa2+セ ンサーの最有力 候補 と考え られてい る.近 年,シ ナ プ トタグミン1の 類似 蛋白質が つぎつぎ と同定 され,こ れ ら の蛋白質群によるさまざまなタイ プの調節性分泌の制御メカニズムが解 明されはじめている. Database Center for Life Science Online Service シナプ トタグ ミン Ca2＋ セ ン サ ー は じめ に 調節性分泌 C2 ドメ イ ン 合 を促 進 す る 分 子 で,膜 私 た ちの 体 を構 成 す る細 胞 は,調 Rab27A 融 合 の装 置 そ の も の で は な い) が 不 可 欠 で あ る1).こ れ まで の 多 くの 研 究 者 の 努 力 に よ 節 性 分 泌 と よば れ る 方法 で細 胞 ど う しの コ ミュ ニ ケ ー シ ョン を は か っ た り, り,現 在 で は シ ナ プ ス 小 胞 上 に 豊 富 に 存 在 す るCa2+結 外 界 か らの 刺 激 に反 応 した り して い る.調 節 性 分 泌 は 小 合 蛋 白 質 で あ る シ ナ プ ト タグ ミ ン1が 主 要 なCa2+セ 胞 輸 送(膜 輸 送)の 一 形 態 で,Ca2+な サ ー(唯 一 で は な い)で あ る と広 く信 じ られ る よ う に な っ ど の 刺 激 に よ り小 て きた2,3). 胞 と細 胞 膜 が 融 合 し小 胞 の 内 容 物 が 細 胞 外 へ と放 出 され る現 象 で あ る.「 分 泌 」 と い う わ ず か2文 し ま う生 命 現 象 で あ るが,実 に,い 字 で 表 され て 際 に は,図1に ン 内 分 泌 ・外 分 泌 を は じめ,調 節 性 分 泌 は神 経 細 胞 に か 示 した よ う ぎ らず さ ま ざ ま な 非 神 経 系 の 細 胞 に もみ られ る現 象 で, くつ もの 複 雑 な ス テ ッ プ に よ り構 成 され て い る. こ こで も な ん ら か のCa2+セ ンサーが機 能 してい る はず シ ナ プ ス小 胞 か らの 神 経 伝 達 物 質 放 出 を モ デ ル と す る で あ る.実 際,シ と,ま ず,シ ナ プ ス 小 胞(分 泌 小 胞)が 前 シ ナ プス 膜 の 近 蛋 白 質 が あ い つ い で 報 告 さ れ4),こ れ らの 蛋 白質 群 に よ 傍 まで 運 ばれ る トラ ンス ロ ケ ー シ ョ ンの ス テ ッ プ,前 シ る調 節性 小 胞 輸 送 の 制 御 メ カ ニ ズ ム の 解 明 が 細 胞 生 物 学 ナ プ ス膜 に結 合 す る ドッ キ ン グの ス テ ッ プ,準 備 期 間 と にお け る ひ とつ の トピ ッ ク に な っ て い る.た とえ ば,繊 して のATP依 維 芽 細 胞 か らの リ ソ ソ ー ム 内 容 物 のCa2+依 存 的 な放 出 存 的 な プ ラ イ ミ ン グ の ス テ ッ プ,そ て,細 胞 外 か ら のCa2+流 し 入 に よ っ て ひ き起 こ され る 融 ナ プ トタグ ミ ン1と 構 造 的 に 類 似 した に よ る細 胞 膜 修 復5),グ リ ア細 胞 か らの グ ル タ ミ ン酸 の 合 の ス テ ップ に よ り構 成 され て い る(こ れ らの ス テ ッ プ 放 出6),あ る い は,精 を総 称 して エ キ ソ サ イ トー シ ス と よ ぶ).ま た,融 合 し 白質 群 の 関 与 が 明 ら か と な り,シ ナ プ トタ グ ミ ンお よ び た 小 胞 はエ ン ドサ イ トー シス に よ り細 胞 内 に 回 収 さ れ, そ の 類 似 蛋 白質 は,調 節 性 分 泌 の普 遍 的 制 御 因子 と して 神 経 伝 達 物 質 を 再 び 取 り込 ん だ の ち 再 利 用 され る(リ サ 注 目 を集 め て い る.本 イ ク リ ン グ の ス テ ップ).こ れ て い る シ ナ プ トタ グ ミ ン と は い っ た い どの よ う な蛋 白 の な か で も と くに,シ ナプ 子 先 体 反 応7)な ど に も こ れ ら の 蛋 稿 で は,Ca2+セ ス 小 胞 と前 シ ナ プ ス 膜 の 融 合 は 細 胞 外 か ら のCa2+流 入 質 な の か,そ に よ り厳 密 に制 御 され る こ とか ら,シ ナ プ ス 小 胞 上 に は 分 泌 にお け る 最 近 の 知 見 を紹 介 す る. Ca2+の 上 昇 を 感 知 す るCa2+セ Mitsunori Fukuda, world/research/lab/iru/f Role of synaptotagmin 2186 ンサ ー と考 え ら の 構 造 と機 能 を概 説 す る と と も に,調 節 性 ン サ ー(Ca2+を 感 知 し融 理 化 学 研 究所 福 田独 立 主 幹研 究 ユ ニ ッ ト E-mail : [email protected] ukuda/index.html and its related 蛋 白質 核 酸 酵 素Vol.49No.14(2004) molecules in regulated secretion http: //www.riken.go.jp/r- 図1 調 節 性 分 泌 とCa2+セ ンサー 細 胞 に一 般 的 に み られ る 分 泌 とい う現 象 は,分 泌 小 胞が 細 胞 膜 の 近 傍 まで 運 ば れ る トラ ンス ロ ケ ー シ ョン の ス テ ッ プ,標 的 とな る 膜 に結 合 す る ドッキ ン グの ス テ ップ,準 備 期 間 と して のATP依 存 的な プ ライ ミ ン グの ス テ ップ,そ して,融 合 の ス テ ップ に よ り 構 成 さ れ て いる(こ れ らの ステ ップ を 総称 して エ キ ソサ イ トー シ ス Database Center for Life Science Online Service と よぶ),融 合 した 小 胞 はエ ン ドサ イ トー シ ス に よ り細胞 内 に回収 され,再 利用 され る(リ サ イ ク リ ング の ス テ ップ),調 節性 分 泌 は, 恒 常 的 に起 こ ってい る分 泌 と異 な り,外 界 か らの 刺 激依 存 的(多 く の 場 合,細 胞 内Ca2+の 上 昇 を 伴 う)に 起 こ る,つ ま り,分 泌 小 胞 上 に はCa2+の 上 昇 を 感 知 す る 分 子(Ca2+セ ン サ ー)が 存 在 す る は ず で あ る.Ca2+セ ンサ ー の候 補 と して は,小 胞 に 直 接埋 め込 ま れ て い る シ ナ プ トタ グミ ン フ ァ ミ リ ー や,低 分 子 量GTP結 質Rab27を 介 して 小胞 に結 合 す るSlpフ Ⅰ.C型 タ ンデ ムC2蛋 合蛋白 ァ ミ リー が あ げ られ る. 白質 と は? 図2 C型 タン デムC2蛋 マ ウ ス(m),シ シ ナ プ ト タ グ ミ ン Ⅰは,1990年 に 存 在 す るC型 に シ ナ プ ス小 胞 上 に calbinの 存 在 す る 分 子 量65,000の で8),そ 蛋 白 質 と して 同 定 され た も の の 構 造 的 な 特 徴 は,C末 フ と し て 知 ら れ るC2ド れ ぞ れ,C2Aド 端 側 にCa2+結 メ イ ン*1を メ イ ン お よ びC2Bド 点 で あ る.そ の の ち,シ タ ン デ ムC2蛋 き く,シ ァ ミ リ ー(植 ァ ミ リ ー の4つ タ グ ミ ン フ ァ ミ リ ー は,さ メ イ ン と よ ば れ る) ロ イ ナ ズ ナ(at) ログ ラムにて系統 樹 を ナ プ トタ グ ミ ン フ ァ ミ リ ー,Tricalbinフ 物 シ ナ プ トタ グ ミ ン),Slpフ Doc2/rabphilinフ タ ン デ ム に も つ(そ 虫(ce),シ 白 質 、お よ び,出 芽 酵 母(sc)のTri- 配 列 を も と に,CLUSTALWプ 作 成 し た3),大 合 モチー 白質 の系 統樹 ョ ウ ジ ョ ウ バ エ(dm),線 ァ ミ リ ー,お の 枝 に 分 類 さ れ る,シ よ び, ナ プ ト らに い くつ か の サ ブ フ ァ ミ リー に分 類 す る こ と が で き る(薄 い 青 で 示 した 部 分). ナ プ ト タ グ ミ ン Ⅰ 同 様 にC2ド メ イ ン を タ ン デ ム に もつ 蛋 白 質 が つ ぎつ ぎ と同 定 さ れ グ ル ー プ を形 成 す る の が シ ナ プ トタ グ ミ ン フ ァ ミ リ ー (以 下,C型 で,N末 タ ン デ ムC2蛋 ウ ス に お い て は27種 存 在 す る こ と,ま 白 質 と 総 称),ヒ 類 も のC型 トお よ び マ タ ン デ ムC2蛋 た 進 化 的 に み て も,脊 白質 が 端 側 に 膜 貫 通 領 域(TM)を1個 椎 動 物 ・無 脊 椎 か のC型 (図3).マ タ ン デ ムC2蛋 白質 と区別 す る こ とが で きる ウ ス に お い て は,現 動 物 だ け で な く植 物 に も 広 く存 在 す る こ とが 明 ら か ソ フ ォ ー ム が 報 告 さ れ て お り,こ と な っ た3).図2の ンⅠ,Ⅳ,Ⅶ,ⅩⅡ,ⅩⅣ タ ン デ ムC2蛋 系 統 樹 か ら も 明 ら か な よ う に,C型 白 質 はC2ド メ イ ン の 保 存 性 か ら4つ グ ル ー プ に 分 け る こ と が で き る.ま *1C2ド メ イ ン:プ る.哺 ず,も ロ テ イ ン キ ナ ー ゼCのC2調 乳 動 物 に お い て は,100種 こ と も あ る.な お,タ ン デ ムC2蛋 ど)と,C型(タ ン デ ムC2ド の 類 の ア イ の う ち シ ナ プ トタ グ ミ は シ ョ ウ ジ ョ ウバ エ か ら 哺 乳 動 植 物 に も シ ナ プ ト タ グ ミ ン は 存 在 す る が,こ 節 領 域 に 由 来 す る モ チ ー フ で,Ca2+,リ 類 以 上 の さ ま ざ ま な 蛋 白 質 に 見 い だ さ れ て お り,1つ メ イ ンがC末 在 ま で に15種 物 に 至 る ま で 保 存 さ れ て い る. っ と も大 き な 白 質 に は,N型(タ 所 も つ 点 で,ほ ン デ ムC2ド 端 側 に 存 在 す る も の)の2種 メ イ ンがN末 ン 脂 質,蛋 れ ら は動 白 質 な どが リ ガ ン ド と し て 結 合 す の 蛋 白 質 内 に 複 数 個 のC2ド メ イ ンが存 在 す る 端 側 に 存 在 す る も の 。RAS-GAP1お よ びcopineな 類 が 存 在 す る. 蛋 白質 核 酸 酵 素Vol.49No.14(2004) 2187 マ ウ スC型 図3 タ ン デ ムC2蛋 白 質お よ び類似蛋 白 質の 構造 マ ウ スC型 のN末 タ ン デ ムC2蛋 白 質 は,そ 端 側 の 構 造 に よ り 大 き く3つ の フ ァ ミ リ ー に 分 類 す る こ と が で き る,シ ナ プ トタ グ ミ ン フ ァ ミ リ ー はN末 に 膜 貫 通 領 域(TM)を1個 端側 所 も ち,そ の 直下 のシステイ ン クラス ターで 脂質化 (ア シ ル 化)修 飾 を 受 け て い る52),シ ナ プ トタ グ ミ ン1お で は,細 びO-結 よ び シ ナ プ トタ グ ミ ン Ⅰ 胞 外 領 域 でN-結 合型糖鎖およ 合 型 糖 鎖(Y)の る64).ま た,シ 修 飾 を受 け て い ナ プ トタ グ ミ ンⅢ,V,Ⅵ, Ⅹ は 細 胞 外 領 域 で ジ ス ル フ ィ ド結 合 (C3)に よ り2量 体 を 形 成 す る53).Doc2 フ ァ ミ リ ー はN末 合 端 側 にMunc13-1結 ド メ イ ン(Mid)を14.15),rabphillnは Rab3/8/27の 結 合 つ12,13,16),Noc2も ド メ イ Database Center for Life Science Online Service 結 合 ドメ イ ン を も つ が,C2ド N宋 も メ イ ンを も た な い(NoC2)96).Slpフ ァミ リーは 端 側 にSHD(Slp main)と ン を 同 様 なRab3/8/27の homology よ ば れ るRab27結 を も つ.SHDはSlac2フ do- 合 ドメ イ ン ァ ミ リ ー のN 末 端 側 に も み ら れ,Slac2-a/cで はC2 ドメ イ ン の 代 わ り に ミ オ シ ン お よ び ア ク チ ン 結 合 領 域 を も つ4,74).お も な ス プ ラ イ シ ン グ部 位 を 矢 印 お よ び 実 線 で 示 し た3.4).Strep14,Tac2-Nお よ びB/K は 上 述 の フ ァ ミ リ ー に 属 さ な い が, Strep14は シ ナ プ ト タ グ ミ ンⅩⅣ と 類 似 し た 配 列 を も ち(Syt Ⅹ ⅣHD),B/Kは 特 徴 的 な シ ス テ イ ン ク ラ ス タ ー(C7)を N末 物 の シ ナ プ ト タ グ ミ ン と は 系 統 樹 上,明 に 位 置 す る こ と か ら(図2),両 らか に異 な る枝 者 は 異 な る 祖 先 か ら進 化 した も の と 考 え ら れ る3).第2の グ ル ー プ を 形 成 す る植 物 の シ ナ プ ト タ グ ミ ン は 酵 母 のTricalbin(膜 1個 所,C2ド メ イ ン を3個 こ と か ら,進 化 的 に はTricalbinの 貫通領域 を も つ 蛋 白 質)と 相 同 性 が 高 い が 欠 損 し た も の と 考 え ら れ る3).植 最 後 のC2ド メ イ ン 物 シ ナ プ トタ グ ミ ン 端 側 にMuc13-1と 結 合 す るMid(Munc13-1 domain)を,rabphilinは 3/8/27と 端 側 に も つ3). interacting 低 分 子 量GTP結 結 合 す る ド メ イ ン を も つ(図3).こ ち,rabphilinの 合 蛋 白 質Rab れ らの う み が 進 化 的 に 保 存 さ れ て お り,シ ジ ョ ウ バ エ お よ び 線 虫 のrabphihnはRab27特 ョウ 異 的結合 蛋 白 質 で あ る こ と が 明 ら か に な っ て い る13)(rabphilin, Rab27に 関 す る 詳 細 は 後 述).Doc2α,Doc2β,お よ び, の 機 能 は こ れ ま で ま っ た く 明 ら か に さ れ て い な い が,調 rabphilin-Rab3A複 節 性 分 泌 に 関 与 す る の か,今 後,興 味 深 い と こ ろ で あ る. 阪 大 学 の 高 井 義 美 らの グ ル ー プ に よ りす で に 明 らか に さ シ ナ プ トタ グ ミ ン類 似 の 蛋 白質 と して 初 め て 登 場 した の が,第3の グ ル ー プ に 属 す るDoc2(double リ ー9∼11)お よ びrabphilin12)で 2188 C2)フ あ る(図2).Doc2はN末 蛋 白 質 核 酸 酵 素Vol.49No.14(2004) ァミ れ て い る の で,詳 お,Doc2γ はC2Aド 合 体 の 調 節 性 分 泌 に お け る役 割 は 大 細 は 文 献14,15を 参 照 さ れ た い.な メ イ ン内 に存 在 す る 核 移 行 シ グ ナ ル に よ り核 内 に 輸 送 さ れ る が11),核 膜 の形成 な どにおけ に,さ ま ざ ま な ノ ッ ク ア ウ ト動 物,ノ 製 さ れ17∼19),現 在 で は,C2ド Ca2+セ ック イ ン動 物 が 作 メ イ ン へ のCa2+結 合 が ンサ ー と して の機 能 に必 須 だ と考 え られ て い る.た と え ば,シ ナ プ ト タ グ ミ ンⅠ の ノ ッ ク ア ウ ト動 物, あ る い は,Ca2+結 合 能 を 欠 損 し た シ ナ プ ト タ グ ミ ンⅠ の ノ ッ ク イ ン 動 物 で は,Ca2+依 出 が 著 し く損 な わ れ て い る.さ 存性 の 神経 伝 達物 質 放 ら に,筆 た 構 造 機 能 相 関 に 関 す る 研 究 か ら,実 ンⅠ は 単 な るCa2+セ 者 らを 中心 と し は シ ナ プ トタグ ミ ン サ ー で は な く,シ ナ プス小 胞輸 送 の さ ま ざ ま な ス テ ップ を 制 御 し て い る こ とが 明 らか と な っ て き た2,20∼24).こ れ は,シ ド メ イ ン に はCa2+以 ナ プ ト タ グ ミ ンⅠ のC2B 外 に も さ ま ざ ま な リ ガ ン ドが 結 合 す る た め と 考 え ら れ2),C2Bド メ イ ン に は,少 な くと も Database Center for Life Science Online Service 3つ の リ ガ ン ド結 合 部 位 が 存 在 し て い る(図4). 図4 シナ プ トタグ ミ ン ⅠのC2Bド メ イ ンの 構 造 と リガ ン C2Bド メ イ ン は8本 の β ス ト ラ ン ド に よ り構 成 さ れ ド結 合 部 位 C2Bド メ イ ンは8本 の βス トラ ン ドによ り構 成 さ れ る βサ ン ドイ る β サ ン ド イ ッ チ 構 造 を と り(C2Aド ッチ 構造 を と り25),その 上 部 にCa2+結 は 同 じ),そ 合 ル ー プ が形 成 さ れて,側 面 の β4ス トラ ン ドお よ び β8ス トラ ン ドに も リガ ン ドが結 合 す る3).β4ス トラ ン ドに存 在 す る 塩 基性 に 富ん だ ポ リ リジン(KKK) の 配 列(C2Bエ フ ェ ク タ ー ドメ イ ン)は,AP-226),イ ポ リ リ ン 酸27,28),お よ びC2Bド る.β8ス ノ シ トー ル メ イ ン 自 身 の 結 合26,29)に 必須 であ トラ ン ドに存 在 す るWHXLモ チ ー フ は,C2Bド メイ ン の 構造 を正 し く保 つ の に 働 き35,36),なん らか の 細胞 膜 受 容 体 を 介 して 細胞 膜 へ 結合 す る と 考 え ら れ て い る22,33,34). る 役 割 は 明 ら か に な っ て い な い. 第4の グ ル ー プ は,最 近,筆 れ もN末 者 ら の 研 究 室 で 同 定 ・命 あ る(図2)4,16).Slpフ 端 側 にSHD(Slp homology domain)と ず 命名 し タ ン デ ムC2蛋 と 区 別 す る こ と が で き る(図3).Slpフ 合 蛋 白 質Rab27A/Bの 白質 ァ ミ リー は低 分 エ フ ェ ク ター と し て 機 能 す る も の と 考 え ら れ て お り4),そ の 機 能 に関 して は の ち に 詳 し く述 べ る. な お,C型 タ ン デ ムC2蛋 14(synaptotagmin C2 protein 合)25).β4ス 白 質 に は こ れ 以 外 に,Strep ど が 存 在 す る が,こ メ イ ン で は3個 のCa2+が の 結 トラ ン ドに存 在 す る塩 基 性 に 富 ん だ ポ リ リ ジ ン の 配 列 はC2Bエ れ,AP-2(clathrin フ ェ ク タ ー ドメ イ ン と も よ ば assembly ポ リ リ ン酸27,28)の 結 合,お protein)26)や イ ノ シ トー ル よ び,C2Bド メ イ ン ど う しの オ リ ゴ マ ー 化26,29)に 必 須 で あ る.C2Bエ フ ェ ク タ ー ドメ る い は,孔 合 部 位 と協 調 し て シ ナ プ ス 小 胞 の 融 合(あ の 拡 大 化)を 促 進 す る だ け で な く,AP-2あ 結 合 す る こ と に よ りシ ナ プ ス小 胞 の リ サ イ ク リ ン グ 過 程 に も 関 与 す る21,30,31).さ ら にC2Bエ フ ェ ク タ ー ド メ イ ン は,Ca2+刺 激 が な い と きに は 融 合 を 抑 制 す る よ う な ク ラ ン プ 的 な 機 能 を あ わ せ もつ と 想 定 さ れ て お り32),シ ョ ウ ジ ョ ウ バ エ の シ ナ プ ト タ グ ミ ン1 変 異 体 で は 自 発 的(Ca2+非 依 存 的)な 神 経 伝 達 物 質 放 出 が 増 大 す る こ と が 知 ら れ て い る18).β8ス 在 す るWHXLモ トラ ン ドに 存 チ ー フ は ほ ぼ す べ て のC2Bド 保 存 さ れ て お り,な XIV-relatedprotein),Tact-N(tandem in nucleus),B/K3)な 結 合 す る(C2Aド る い はstonin2と ァ ミ リ ー は,い た 保 存 領 域 を も つ 点 で16)ほ か のC型 子 量GTP結 の 上 部 に 形 成 さ れ る ル ー プ 部 分 に2個 イ ン はCa2+結 名 さ れ た シ ナ プ ト タ グ ミ ン 様 蛋 白 質Slp(synaptotagminlike protein)で Ca2+が メ イ ン も基 本 構 造 メイ ンに ん らか の 細 胞 膜 受 容 体 を介 して細 胞 膜 へ 結 合 し(前 シ ナ プ ス 膜 蛋 白 質 ニ ュ ー レ キ シ ン と はin れ ら の 詳 細 な 局 在 ・機 能 は 明 ら か で は な い(図3). vitroで 結 合 す る こ と が 確 か め ら れ て い る)22,33),小 胞 の ド ッ キ ン グ の ス テ ッ プ に 関 与 す る と 考 え ら れ て い る22,34). な お,WHXLモ Ⅱ,シナプ トタグミン Ⅰの神経伝達物質放出におけ C2Bド チ ー フ に は リ ガ ン ド の 結 合 以 外 に, メ イ ン の 構 造 を 正 し く保 つ 役 割 も あ る35・36). こ れ に 対 し,C2Aド る機能 メ イ ン で はCa2+結 合部位 以外 の リ ガ ン ド結 合 部 位 の 存 在 は ほ と ん ど 明 らか に な っ て お ら シ ナ プ ト タ グ ミ ンⅠ が 同 定 さ れ て か ら この15年 間 ず,シ ナ プ ス小 胞 の 融 合 を促 進す る機 能 しか 明 らか に な 蛋 白 質 核 酸 酵 素Vol.49No.14(2004) 2189 っ て い な い20,23).最 近,C2Aド Column メ イ ン のCa2+結 合 に必 要 な ア スパ ラ ギ ン酸 残 基 を ア スパ ラギ ン残 基 に 置 換 した シ ナ プ ト タ グ ミ ン Ⅰ変 異 体 の ノ ッ ク イ ン 動 物 が 作 製 さ シナ プ トタグ ミン研究 のむずか しさ 気難 しいので取 り扱いご注意? れ,こ れ らの動 物 で は 神 経 伝 達 物 質 の 放 出 に異 常 が み ら れ な い こ と が 報 告 さ れ た37・38).こ の た め,C2Aド 筆 者 は シ ナ プ トタグ ミ ンの研 究 に10年 以 上 携 わ っ て い る が,C2ド ン のCa2+セ ンサ ー と して の 機 能 が 一 部 で 疑 問 視 さ れ た が,C2Aド メ イ ン とC2Bド メ イ ンのsticky(粘 着 性)な 性 質 に は い つ も泣 か され る.C2Bド メインを固定化 して蛋 白 メ イ ン のCa2+結 合 領 域 は互 い に 向 き 合 っ て 存 在 し 重 複 し たCa2+結 合 部 位 が形 成 さ よ うな さ ま ざ まな蛋 白質(発 現 場所 が 異 な るな ど)が 山 れ る の で39・40),こ の 変 異 体 で はC2Aド メ イ ン のCa2+結 の よ うに とれ て くる.こ の性 質 は大腸 菌 か ら精 製 した 合 能 は 完 全 に 損 な わ れ て い な い と 考 え ら れ る38∼41).実 組 換 え 蛋 白質 に と くに 強 い が,酵 母two-hybrid法 際,シ 質 精 製 を行 な う と,本 来 は リガ ン ドとは考 え られ ない を ナ プ ト タ グ ミ ン1のC2Aド メ イ ン に 対 す る機 能 用 い て も同 様 に さ ま ざ ま な ものが とれ て くる.し た が 阻 害 抗 体 は 小 胞 の 融 合 過 程 を 著 し く阻 害 す る こ と か ら, っ て,こ れ まで に報 告 され て い る リガ ン ドの い くつ か C2Aド は,真 の リ ガ ン ドで は ない か もしれ な い.現 在,筆 者 が 行 な っ て い るCOS-7細 Database Center for Life Science Online Service メ イ メ イ ン の 重 要 性 が 裏 づ け ら れ て い る20・23・32・42・43). そ れ で は,シ 胞 で の発 現 系 が もっ と もバ ック グ ラ ウ ン ドが低 く,翻 訳 後修 飾 も され る の で,上 ナ プ ト タ グ ミ ンⅠ のC2ド メ イ ン にCa2+ が 結 合 す る と,ど の よ う に して 小 胞 の 融 合 が 促 進 さ れ る の だ ろ う か?こ の 問 題 は 十 分 に 解 明 さ れ て い な い が, 記 の2つ の系 よ りは優 れ てい るが53),そ れで も完 壁 と 現 在 も っ と も 魅 力 の あ る 説 は,膜 は い え な い.結 合蛋 白 質 の候 補 と して シナ プ トタ グ ミ SNARE蛋 ンが とれ た と きに は慎 重 に実験 を進 め て ほ しい. 白 質*2と のCa2+依 第2の 問 題 点 は,そ の 発現 量 の 低 さで あ る.豊 富 に 融 合 の 基 本 的 な装 置 シ ナ プ ト タ グ ミ ン1(Ca2+セ ン サ ー) 存 的 な 相 互 作 用 で あ る39・44∼46),最近,SNARE 発 現 してい るの は シ ナ プス小 胞 上 に存在 す る シナ プ ト 複 合 体 と シ ナ プ ト タ グ ミ ンⅠ 細 胞 質 領 域 を 人 工 的 な リ ポ タ グ ミ ン Ⅰお よ び シ ナ プ トタグ ミ ン Ⅱだ け で あ る(こ ソ ー ム に 再 構 成 す る と,リ の2つ の ア イ ソ フ ォー ム で 全 シ ナ プ トタ グ ミ ン の90 Ca2+依 %以 上 を 占 め る と考 え られ る).こ の た め,よ ほ ど特 る44).し 異 性 の 高 い抗 体 で ない と内在 性 蛋 自 質の 発現 を検 出す vitroで 存 的 に起 こ る こ とが 示 され 脚 光 を 浴 び て い か し な が ら,シ とCa2+依 る こ とは で きず,非 特 異 的 に ほか の蛋 白質 を認 識 して ボ ソ ー ム の 融 合 がin ナ プ ト タ グ ミ ンⅠ 全 長 を 用 い る 存 性 が 失 わ れ る こ と,観 察 さ れ たCa2+依 存性 の 小 胞 融 合 も神 経 伝 達 物 質 放 出 の 速 度 に 比 べ る と は る か しま うケ ー ス が よ くあ る.実 際,シ ナ プ トタグ ミ ンア に 遅 い こ と,シ イ ソフ ォー ム の分 子 量 が 報 告 して い る研 究室 のあ いだ Ca2+依 で まっ た く異 な る こ と もめ ず ら し くな く,今 後,抗 体 ナ プ ト タ グ ミ ンⅠ とSNARE複 存 的 な結 合 様 式 が 報 告 す る 研 究 室 の あ い だ で か な り異 な る(コ ラ ム 参 照)な 特 異 性 の再 検 討 が望 まれ る. SNARE複 第3の 問 題 は,発 現 量 が 低 い ため に一 過 性 の 強 制発 合 体 の ど,問 題 も 多 い.さ 合 体 と の 結 合 以 外 に も,C2Bド ら に, メイ ン どう し 現 に よ る機 能 解 析 が 主 流 で あ る とい う点 で あ る.シ ナ のCa2+依 プ トタ グ ミ ンの よ う に膜 輸 送制 御 に か か わ る蛋 白 質 を 合 に よ り生 じ た 孔 を 拡 大 す る と も 考 え ら れ て い る2,48,49). 強 制 発 現 す る と,細 胞 内 で異 常 な膜 輸 送 が ひ き起 こさ 実 際,C2Bド れ る こ とが よ くあ り(と くに,細 胞 膜 に は局 在 しや す マ ー を 形 成 で き な い シ ョ ウ ジ ョ ウ バ エ 変 異 体 で は,神 い),本 来 の機 能 とは異 な る現 象 を観 察 して い る 可 能 存 的 オ リ ゴ マ ー が 融 合 面 に 配 向 し て40,47),融 メ イ ン 内 の 変 異 に よ りCa2+依 存 的 オ リゴ 経 伝 達 物 質 の 放 出 に 異 常 が み ら れ る18,29). 性 が 十分 に 考 え られ る.安 定 発 現 に よ る解 析 が 好 ま し い が,そ れ で も内 在性 蛋 白質 の挙 動 を完全 に は反 映 し Ⅲ.シ ナ プ トタグ ミン フ ァミ リーの 構 造 と そ の機 能 て い な い か も しれ な い60,61). 今 後,C型 タ ン デ ムC2蛋 の多 様性 白質 の研 究 に携 わ る方 は,こ れ らの 点 にぜ ひ注 意 して ほ しい. ヒ トゲ ノム全塩基 配列 解読終了 に よ り現 在 では,哺 乳 * 2 SNARE = SNAP receptor, 生 物 に 普 遍 的 に 存 在 し,膜 SNAP = soluble NSF attachment 標 的 と な る 前 シ ナ プ ス 膜 に 存 在),お 2190 protein, 融 合 の 基 本 的 な 装 置 と考 え ら れ て い る.シ よ び,VAMP-2/シ 蛋 白質 核 酸 酵 素Vol.49No.14(2004) NSF =N- ethylmaleimide-sensitive ナ プ ス 小 胞 の 輸 送 に は,シ ナ プ トブ レ ビ ン2(v-SNARE,小 factor. SNARE 複合体 は真核 ン タ キ シ ン1A,SNAP-25(t-SNARE, 胞 上 に 存 在)の 三 者 複 合 体 が 関 与 す る. シナ プ トタ グ ミン フ ァミ リー の機能 お よび局在 Database Center for Life Science Online Service 表1 Syt:シ docytic ナ プ トタ グ ミ ン,Dm:Drosophila recycling 動 物 に は15種 ョ ウ ジ ョ ウ バ エ),Ce:Caenorhabditis elegans(線 よ び 表1).い 常 に 短 い 細 胞 外 領 域(シ ナ プ ト タ グ ミ ン Ⅲ,シ プ ト タ グ ミ ンXVで ず れ ナ は 細 胞 外 領 域 は 欠 損50))と 細 胞 質 内 領 域 に タ ン デ ム にC2ド メ イ ン を も つ.膜 貫通領域 の 直下 の シ ス テ イ ン ク ラ ス タ ー は 脂 質 化(ア シ ル 化)修 飾 を 受 け,ド デ シル 硫 酸 ナ トリ ウ ム 耐 性 の オ リゴマ ー を形 成 す る51,52).ま た,シ 虫),ERC:en- 結 合 で きる もの を 青字 で示 した 類 の 異 な る シ ナ プ トタグ ミ ンが 存 在 す る こ と が 明 ら か に な っ て い る3)(図3お も,非 melanogaster(シ compartment,Ca2+と ナ プ ト タ グ ミ ン Ⅲ,V,Ⅵ,Xで は細 る シ ナ プ トタ グ ミ ンア イ ソ フ ォー ム が オ リ ゴマ ー化 し, 多 様 なCa2+セ 力 的 で あ る.し ンサ ー が 生 じて い る とす る な ら非 常 に 魅 か しな が ら多 くの 場 合,内 在 性 の シナ プ トタ グ ミ ンの 発 現 パ ター ンお よ び細 胞 内 局 在 は ア イ ソ フ ォー ム 問 で 異 な る こ とか ら,生 体 内 で の ヘ テ ロ オ リ ゴマ ー の 形 成 は か な り限 られ て い る可 能 性 が 高 い51∼53,55,56) . そ れ で は,シ ナ プ トタグ ミ ン フ ァ ミ リー は どの く らい 幅 広 い 調 節 性 分 泌 を制 御 す る の だ ろ う か?15種 類も 胞 外 領 域 の シ ス テ イ ン残 基 の ジ ス ル フ ィ ド結 合 に よ り2 あ れ ば か な り幅 広 い 調 節 性 分 泌 を カバ ー で き る よ うに 思 量 体 を 形 成 す る53).C2ド え る が,実 メ イ ンの 生 化 学 的 な性 質 は ア イ ソ フ ォ ー ム 問 で 異 な る こ と か ら3,28,41,54),性 質 の 異 な 際 に は 限 られ た 調 節性 分 泌(と く に 神 経 伝 達 物 質 の 放 出 お よ び 内 分 泌 細 胞 か らの ホ ル モ ン分 泌)に し 蛋 白質 核 酸 酵 素Vol.49No.14(2004) 2191 か 関 与 せ ず,非 神 経系 の 調 節 性 分 泌 で は,の Slp-Rab27複 合 体 の ほ うが 重 要 な 機 能 を 果 た し て い る と り,シ ナ プ ト タ グ ミ ンⅠ が 欠 損 し て も 有 芯 顆 粒 か ら の ホ ル モ ン分 泌 が 正 常 に 起 こ る こ と が 発 見 さ れ,シ 考 え られ る.ま た,シ ナ プ トタ グ ミ ン ア イ ソ フ ォー ム の グ ミ ン は 長 い あ い だ 内 分 泌 に お け るCa2+セ す べ て がCa2+を て は 疑 問 視 さ れ て き た58).10年 結 合 で き る わ け で は な く3・57),Ca2+セ ナ プ トタ ンサー と し 後 の2002年,筆 者 ら は, ンサ ー 以 外 の 小 胞 輸 送 の 制 御 に お け る 機 能(ド ッ キ ン グ すべ て の シ ナ プ トダ ク ミ ン ア イ ソ フ ォ ー ム に対 す る特 異 な ど)を もつ 可 能 性 が 高 い が,そ 的 な 抗 体 を 作 製 し,PC12細 れ ら は ま っ た く解 明 さ 胞 の有 芯 顆 粒 上 に は シナ プ れ て い な い.本 稿 で は,誌 面 の 関 係 で す べ て の シ ナ プ ト ト タ グ ミ ンIXが 豊 富 に 存 在 し(図5a),シ タ グ ミ ン ア イ ソ フ ォ ー ム の 機 能 を くわ し く紹 介 す る こ ンⅠ の 機 能 を 代 償 し て い る こ と を 初 め て 明 ら か に し とが で き な い の で,内 分 泌 細 胞 か らの ホ ル モ ン分 泌,お た43,46,56,59).シ ナ プ ト タ グ ミ ンIXに 対 す る 機 能 阻 害 抗 体 よ び細 胞 膜 修 復 に お け る シ ナ プ ト タ グ ミ ン ア イ ソ フ ォ (図5b)43)やRNA干 ー ム の 機 能 の み に 焦 点 をあ て た い . トタ グ ミ ンIXを ノ ッ ク ダ ウ ン す る と56,59),ホ ル モ ン 分 泌 が ク ロマ フ ィ ン細 胞,膵 臓 β細 胞,PC12細 Database Center for Life Science Online Service ち に述 べ る 胞 な どの 内 渉 法(図5c)に ナ プ トタグ ミ よ り内 在 性 の シ ナ プ の の ち,有 芯顆 分 泌 系 の 細 胞 に は,シ ナ プ ス 小 胞 よ り も サ イ ズ の大 きい 粒 か ら の ホ ル モ ン 分 泌 に は シ ナ プ ト タ グ ミ ンⅣ,V,Ⅶ な 有 芯 顆 粒(直 径100nm程 ど が 関 与 す る こ と も 明 ら か と な り59∼63)(ただ し,シ ナプ ト タ グ ミ ンⅣ は 神 経 成 長 因 子 で 分 化 さ せ たPC12細 胞 で 度)が 存 在 し,こ 依 存 的 に ホ ル モ ンが 分 泌 さ れ る.古 こ か らCa2+ くか ら,有 芯 顆 粒 上 著 し く低 下 す る こ とが 明 ら か で あ る.そ に は シ ナ プ トタ グ ミンⅠ が 存 在 す る こ とが 知 られ て い た の み 有 芯 顆 粒 に 存 在 し,通 が,1992年 ア イ ソ フ ォ ー ム 間 で の 機 能 代 償 が 想 定 さ れ て い る. に,現 北 里 大 学 の 高 橋 正 身 の グ ル ー プ に よ 図5 常 は ゴ ル ジ 体 に 局 在 す る62)), PC12細 胞 で機 能 す る シ ナ プ 卜タ グ ミ ン ア イ ソ フ ォー ム (a)PC12細 胞 に 発 現 す る シ ナ プ トタ グ ミ ン アイ ソ フ ォー ム.ア イ ソ フ ォー ム特 異 的 抗 体 を 用 い て,ウ ェス タ ンプ ロ ッ ト 法 に よ り,シ ナ プ トタ グ ミ ンⅠ,Ⅳ,IX を 検 出 した, [文献46よ り改変,許 可 を得 て 転載] (b)抗 シナ プ トタ グ ミ ンIX-C2Aド ン 抗 体 に よ る,野 生 型PC12細 メイ 胞 株, お よ び シ ナ プ トタ グ ミ ンⅠ欠 損pc12細 胞株 か らの,ノ ル ア ドレナ リン放 出 の 阻 害. [文献43よ り改 変.許 可 を 得 て転 載] (c)RNA干 渉 法 に よ る,シ ナ プ トタ グ ミ ン1ノ ッ ク ダ ウ ン,お よ び,シ ナ プ ト タ グ ミ ンIXノ ック ダ ウ ン の ニ ュ ー ロペ プ チ ドY(NPY)放 出 に対 す る 影 響.横 軸 は 加 え た 特 異 的RNAの 量 を 示す. [文献56よ り改変.許 可 を得 て 転載] PC12細 胞 を は じめ と す る 内分 泌 細 胞 で は,シ ナ プ トタ グ ミ ンIXが 豊 富 に 発 現 し,Ca2+セ ン サ ー と して の 機 能 を も つ と 考 え られ る. 2192 蛋 白質 核 酸 酵 素Vol.49No.14(2004) こ れ に対 し,シ ナ プ ス 小 胞 上 に確 実 に 存 在す る の は シ ナ プ トタ グ ミ ン Ⅰお よ び シ ナ プ トタ グ ミ ン Ⅰだ け で,両 Ⅳ.Slpフ 者 は脳 内 に 相 補 的 に分 布 す る た め,互 い に機 能 代 償 す る ァミ リー の構 造 とRab27エ フ ェク タ ー と して の機 能 こ と は不 可 能 と考 え られ る.こ の た め,シ ナ プ トタグ ミ ンⅠ ノ ッ ク ア ウ トマ ウ ス は 生 後 す ぐに死 に至 る と考 え ら れ る.ち なみ に,な ぜ シ ナ プ トタ グ ミ ンⅠ お よ び シ ナ プ ァ ミ リ ー は,シ ナ プ ト タ グ ミ ン類 似 蛋 白 質 と し て 筆 者 ら の 研 究 室 で 同 定 ・命 名 さ れ た 蛋 白 質 で4・16),そ トタ グ ミ ン Ⅱだ け が シ ナ プ ス 小 胞 に局 在 す るの か で あ る の 多 くがCa2+結 が,こ れ は シ ナ プ トタ グ ミンⅠ お よ び シナ プ トタ グ ミ ン ほ ど 注 目 さ れ て い な か っ た(表2)57}.哺 Ⅱだ けが 細 胞 外 領 域 でN-結 類(Slp1∼Slp5)4・16),シ 合 型 糖 鎖 お よ びO-結 合 型 糖 合 能 を 欠 く こ と か ら,同 定 当 時 はそ れ 乳 動 物 で は5種 ョ ウ ジ ョ ウ バ エ で は1種 鎖 の 修 飾 を受 け る こ と と密 接 な 関 係 が あ る と考 え られ て Slp/Btsz)72)の い る64,65).なお,シ 虫 で は ホ モ ロ グ は み つ か っ て い な い73).ほ ナ プ トタ グ ミ ンⅣ が シナ プ ス小 胞 上 に存 在 し神 経 伝 達 物 質 放 出 の 制 御 を行 な う とい う報 告 も Database Center for Life Science Online Service Slpフ Slpフ 類(dm- ア イ ソ フ ォ ー ム が 報 告 さ れ て い る が,線 ァ ミ リ ー で,mRNAの ぼ すべ ての 選 択 的 ス プ ラ イ シ ン グ に あ るが,抗 体 の 特 異 性 の 検 討 が不 十 分 な こ と もあ り,確 よ り多 様 な 分 子 種 が 産 生 さ れ る こ と が 知 ら れ て い る4). 証 は 得 られ て い な い(コ ラ ム 参 照).シ Slpフ ナ プ トタグ ミ ンⅣ ァ ミ リ ー の 特 徴 は,N末 端 側 に膜 貫 通 領 域 で は な は,神 経 細 胞 で は ゴ ル ジ 体 と軸 索,樹 上 突 起 の 先 端 に 輸 くSHDと い う 保 存 領 域 を も つ 点 で あ る(図3).SHDは 送 され る未 知 の 小 胞 に66),ア ス トロサ イ ト(グ リア細 胞) Slac2(Slp hornologue で は グ ル タ ミ ン酸 を含 む 小 胞 に 存 在 し,そ の 放 出 を 制 御 す る6)。こ の よ うな 細 胞 種 特 異 的 な局 在 ・機 能(と くに, Slpフ 命 名 し たC2 ァ ミ リー が 脚 光 を浴 び る よ う に な っ た きっ か け も報 告 さ れ て お り67),今 後,神 経 細 胞,内 分 泌 は,こ 細 胞,グ リ ア細 胞 に お け る シナ プ トタ グ ミンⅣ の 挙 動 の 結 合 蛋 白 質Rab27A/Bが 維 芽 細 胞 の よ う な 非 神 経 系 の 細 胞 で も調 節 性 domains)と ん ら か の 蛋 白 質 結 合 モ チ ー フ と 予 想 さ れ た(図3)16,74). Ⅲ,IXで 最 近,繊 C2 ドメ イ ン を も た な い 蛋 白 質 群 に も 見 い だ さ れ て お り,な 神 経細 胞 と非 神 経 細 胞)の 違 い は シ ナ プ トタ グ ミン Ⅱ, 違 いが 分 子 レベ ル で解 明 さ れ る こ とが 期 待 され る. lacking のSHDに 活 性 化 型(GTP結 合 型)低 分 子 量GTP 特 異 的 に結 合 す る と い う 発 見 で あ っ た16,74∼80).筆 者 ら は,SHDがrabphilinのRab3A 結 合 ド メ イ ン と相 同 性 を 示 す こ と に 着 目 し,ヒ 分 泌 が 存 在 し,お も に リ ソ ソ ー ム に 由 来 す る小 胞 がCa2+ マ ウ ス に 存 在 す る す べ て のRabと 依 存 的 にエ キ ソサ イ トー シ ス を起 こす こ とが 明 らか と な よ り,Rab27A/BがSHDの っ て き た.こ と を 突 き 止 め た16,74∼77)(図6).Slp4(granuphilinと こ で は シ ナ プ トタグ ミ ンⅦ が 重 要 な役 割 を 果 た し,リ ソ ソー ム の 内 容 物 を放 出 し細 胞 膜 の修 復 に 関 ば れ 与 して い る5).実 際,シ が78,81∼83),Rab27に ナ プ トタ グ ミ ンⅦ ノ ック ア ウ ト マ ウス 由 来 の繊 維 芽 細 胞 で は細 胞 膜 修 復 能 が損 な わ れ て い たが,神 経 系 で の 異 常 は 認 め られ て い な い68).神 経 の る)の 特 異 的 な リ ガ ン ドで あ る こ み が 例 外 的 にRab3/8/27と もよ 結 合 し た 対 す る 親 和 性 が も っ と も 高 く,生 体 内 で は お も にRab27A/Bに る.ま トお よ び の結 合 を試す こ とに 結 合 し て い る と考 え られ た お も し ろ い こ と に,こ れ ま でRab3エ フ ェ クタ 軸 索 修 復 あ る い は軸 索 伸 長 に は シ ナ プ トタ グ ミ ンⅠ お よ ー と 考 え ら れ て き たrabphilinやNoc2も ,Rab27に 高 び シナ プ トタ グ ミ ン Ⅱが 関 与 して お り69,70),神経 系 と 非 親 和 性 に 結 合 す る こ と が 明 ら か と な っ た(Rab3Aに 比 神 経 系 で は 細 胞 膜 修 復 の メ カニ ズ ムが 異 な るの か も しれ べ,そ な い.な お,シ さ ら に,シ 上 のCa2+セ ナ プ ト タ グ ミ ンⅦ がPC12細 胞 で細 胞 膜 ンサ ー と して 機 能 す る と い う説 も提 唱 さ れ Rab27に れ ぞ れ3倍 お よ び10倍 ョ ウ ジ ョ ウ バ エ お よ び 線 虫 のrabphilinは 結 合 す る がRab3に て い るが71),有 芯 顆 粒 ま た は リ ソ ソ ー ム に局 在 す る と い 的 に はrabphilinはRab27エ う報 告 も あ り,今 後 の 研 究 の 進 展 を待 ち た い60,63)(コラ も の と 考 え ら れ る*3. ム 参 照). も 親 和 性 が 高 い)13,73,84). Slp/Slac2フ は 結 合 し な い の で13),進 フ ェ ク ター と して 機 能 す る ァ ミ リ ー がRab27A/Bの 質 と し て 機 能 す る と い う 発 見 は16),そ *3膜 輸 送(小 胞 輸 送)は 真 核 生 物 に 普 遍 的 に み ら れ る 現 象 で あ る た め,そ ー 複 合 体 は 進 化 的 に 保 存 さ れ て い る と 考 え る の が 一 般 的 で あ る .し rabphilinお よ びRimが,無 脊 椎 動 物 で はRab3と の 制 御 蛋 白 質 で あ るSNARE複 た が っ て,哺 乳 動 物 でRab3エ 化 特異 的結 合 蛋 白 の 少 し 前 にRab27 合 体 あ る い はRab-エ フェク タ フ ェ ク タ ー と して 同 定 さ れ て い る の 結 合 が み ら れ な い と い う の は 驚 き で あ る13,97). 蛋 白質 核酸 酵 素Vol.49No.14(2004) 2193 Rab27エ Database Center for Life Science Online Service 表2 フ ェ ク タ ー(Slp/Slac2)の 機能 お よ び局在 Ca2+と 結合 で き る もの を 青字 で 示 した. Aの 欠 損 に よ り ヒ ト遺 伝 病Griscelli症 候 群*4が 発 症 す (メ ラ ノ ソ ー ム 輸 送 と 調 節 性 分 泌)に 異 常 が み ら れ る の る こ とが 明 らか に な っ て い た こ と もあ り85,86),この 当 は,下 時,多 め で は な い か と 考 え,メ くの研 究 者 の 注 目 を集 め た.Griscelli症 候 群 は 非 常 に ま れ な遺 伝 病 で あ るが,60種 類 近 く存 在 す るRab 流 で 機 能 す るRab27Aエ フ エ ク ターが 異 な るた ラ ノ サ イ ト(メ ラ ニ ン 色 素 産 生 細 胞)に 発 現 す るSlp/Slac2を 調 べ て み た.そ の 結 果, の な か で 初 め て ヒ トの 遺 伝 性 疾 患 と関 連 性 が 示 され た も メ ラ ノ サ イ トで はSlac2-a(melanophilinと の と して,現 在 で はか な り有 名 に な っ て い る.Rab27A と い うRab27Aエ を 欠 損 す るGriscelli症 候 群 の 患 者 は,色 素 異 常(メ ラ ノ 上 のRab27Aと ソ ー ム の 輸 送 異 常)お よ び 免 疫 不 全(細 胞 傷 害 性T細 ぐ リ ン カー 蛋 白 質 と して機 能 して い る こ と を初 め て 明 ら か ら の 溶 菌 性 顆 粒 の 放 出 異 常,す 異 常)と い う症 状 を示 す が,そ は,こ *4 な わち 調 節性 分泌 の の発症 の分子 メ カニ ズ ム の 当 時 ま っ た く明 らか で は な か っ た.筆 Rab27Aの 者 ら は, 欠 損 に よ り い っ け ん異 な る タ イ プ の 膜 輸 送 Griscelli症 候 群 は リ ソ ソ ー ム 関 連 疾 患 の ひ と つ で,Rab27A(1型,モ モ デ ル マ ウ ス はdiluteマ ウ ス),お よ び,Rab27Aエ よ り発 症 す る こ とが 知 ら れ て い る86).い の 免 疫 不 全 に よ り5歳 2194 胞 蛋 白質 核酸 酵 素Vol.49No.14(2004) フ ェ ク タ ー が 発 現 し,メ ラノ ソー ム モ ー タ ー 蛋 白 質 ミ オ シ ンVaを か に し た75,79,80,86∼89)(詳 細 に 関 し て は 文 献86を た い).こ れ に 対 し,免 わ るRab27Aエ い が,多 く のSlpがRab27A/Bと 型,モ 参 照 され フェ ク ターの解 析 は十 分 に 進 んで い な デ ル マ ウ ス はashenマ フ ェ ク タ ーSlac2-a(Ⅲ 直接 つ な 疫 細 胞 か ら の調 節 性 分 泌 に か か ウ ス),モ 結 合 して分 泌 顆 粒 上 ー タ ー 蛋 白 質 ミ オ シ ンVa(Ⅱ デ ル マ ウ ス はleadenマ ウ ス)の,い ず れ も メ ラ ノ ソ ー ム 輸 送 異 常 に よ る 色 素 異 常(毛 髪 の 部 分 白 化)を 示 し,Ⅰ ぐ らい で 死 に 至 る. も よ ば れ る) 型, ず れ か の 欠損 に 型 の場 合 に は重 度 図6 Slpフ ァ ミ リ ー のSHDに は Rab27A/Bが 特 異 的 に結合す る T7タ グ を つ け たSlp2-aを ビー ズに 固 定 化 し,FLAGタ Rab43と グ を つ け たRab1∼ の 結 合 を 免 疫 沈 降 法 に よ り検 出 し た,ヒ トお よ び マ ウ ス に存 在 す る 60種 類 のRabの う ち,Rab27A/Bの み が 特 異 的 にSHDに 結 合 した16,74∼80). 上 段:抗FLAG抗 体 に よ るRabの 出.下 段:抗T7抗 体 に よ るSlp2-aの 検 Database Center for Life Science Online Service 検 出. に 存 在 す る こ と か ら,調 節 性 分 泌 の 制御 に か か わ る 必 要 であ る.な お 筆 者 らは,現 在Slpノ ッ ク ア ウ トマ ウ こ と は ま ち が い な い と 考 え ら れ る78,81∼83,90,91)(筆 者 ら: ス の 解 析 を行 な っ て お り,近 い 将 来,お の お の のSlpの 未 発 表 デ ー タ). 調 節 性 分 泌(と くに非 神 経 系)に お け る役 割 を解 明 で きる 調 節 性 分 泌 とRab27Aの は,意 外 に もGriscelli症 関 係 が 最 初 に示 さ れ た の 候 群 で 異 常 が 報 告 され て い な い 内 分 泌 細 胞(膵 臓 β細 胞 ・PC12細 胞)で あ っ た78,82,91). こ れ は,膵 け で な く 近 縁 のRab 27Bも 臓 β細 胞 で はRab27Aだ 発 現 し て お り,機 る92).実 際,外 Rab27Bが 能 代 償 が あ る た め と考 え ら れ 分 泌 腺 を は じ め 多 くの 組 織 でRab27Aと と も に 発 現 し て い る こ と が,最 類 の フ ェ ク タ ー(Slp4,Slp5,Slac2-c,Noc2)が 現 し て お り,イ 発 ンス リ ン分 泌 の 制 御 を行 な う と考 え ら れ て い る81,84,91,94∼96).Slp4はCa2+結 合 能 が な く,内 おわ りに 筆 者 が これ まで に行 な っ て きた 研 究 を 中 心 に,C型 ンデ ムC2蛋 白質 に 関す る 最 近 の 知 見(2000年 心 に ま とめ て み た.オ 近 明 らか にな っ て い る90,92,93).膵 臓 β 細 胞 で は 少 な く と も4種 Rab27エ と期 待 して い る. 分 泌 タ 以 降)を 中 ン ラ イ ン 文 献 検 索 シ ス テ ムPub- Med (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi, を検 索 す る とわ か る よ う に,シ ナ プ トタ グ ミ ンに 関 す る 論 文 だ け で も900本 に 迫 る勢 い で,本 つ ぎ と新 しい論 文 が 発 表 さ れ,残 C型 タ ンデ ムC2蛋 稿 執 筆 中 に もつ ぎ 念 な が ら本 稿 だ け で は 白 質 の 機 能 を 網 羅 的 に紹 介 す る こ と 細 胞 に 強 制 発 現 す る とホ ル モ ンの 分 泌 を 著 し く 阻 害 す は で き なか っ た.さ る81,82,94).こ の 現 象 はSlp4に 特 異 的 で,ほ 2003年 以 前 の ほ ぼ す べ て の 論 文 に つ い て ま と め て あ る エ フ ェ ク タ ー(と 存 性 を 示 すSlp3-a,Slp5, rabphilin)は くに,Ca2+依 か のRab27 の で,そ ち ら を参 照 して ほ しい3,4,73). いず れ もホ ル モ ン分 泌 に 対 し て 促 進 的 で あ る13,82,83).Slp4の 発 現 に よる分 泌 の 阻 害 メ カ ニ ズ ム に つ い て は 意 見 が 分 か れ る と こ ろ で あ る が,Slp4の 固 定 型 で あ るRab27A(T23N)変 ン タ キ シ ン1AやMunc18-1と み がGDP マ ウ ス のC型 タ ン デ ムC2蛋 白 質27種 類 の う ち,機 能 が 解 明 され て い る の は ご く一 部 で あ る こ と,調 節 性 分 泌 が さ ま ざ まな 細 胞 に み られ る現 象 で あ る こ と を考 えあ 異体 と結合 で きる こ と に 密 接 な 関 連 が あ る と 考 え ら れ る83).ま ら に興 味 の あ る 方 は,下 記 の総 説 で た,Slp4は シ も 結 合 し81,83,94,95),分 泌 わ せ る と,受 精 卵 にお け る 表 層 粒 崩 壊(受 精 膜 の形 成), マ ス ト細 胞 な どの 免 疫 細 胞 か ら の 分 泌 現 象,消 らの 外 分 泌,神 経 栄 養 因子(BDNF)の るC型 る が,Slp4が 不 思 議 で は な い.個 人 的 な願 望 で は あ る が,C型 やMunc18-1が 発 現 す る わ け で は な く,さ ら な る解 析 が ムC2蛋 白 質 が,近 分 泌 な どに関与す 小 胞 の 細 胞 膜 へ の ドッキ ン グに 関 与 す る とい う報 告 もあ 発 現 す る す べ て の 細 胞 に シ ン タ キ シ ン1A タ ンデ ムC2蛋 化器官か い将来 に同定 されて も タ ンデ 白質 はす べ て の 調 節 性 分 泌 に 関 与 して い る と思 蛋 白質 核 酸 酵 素Vol.49No.14(2004) 2195 い た い,ま た,Ca2+結 合 能 の な い 大 半 のC型 C2蛋 白 質(と くにSlpフ タ ンデ ム ァ ミ リ ー)が どの よ う に調 節 性 分 泌 にか か わ る の か も今 後 の 課 題 で あ る.さ の 調 節 性 分 泌 を 示 す 細 胞 で は 複 数 個 のC型 らに,多 く タ ン デ ムC2 蛋 白質 が 発 現 して お り,そ れ ら の あ い だ の 機 能 的 な関 係 (た と え ば,PC12細 胞 の ホ ル モ ン分 泌 に お け る シ ナ プ トタ グ ミンIXとSlp4の 27) 28) 29) 関係)の 解 明 に も取 り組 ん で い き 30) 31) 32) た い. 33) 共 同研 究 者 の方 々 と研 究 室 の メ ンバ ー に感 謝 い た します. 34) 35) *文 Database Center for Life Science Online Service 1) 2)福 3) 献 番号 が 太 字 の もの は 主要 文 献 であ る こ と を示 す. Augustine, (2001) 田 光 則:生 G. J.: Curr. Opin. Neurobiol., 11, 320-326 化 学,74,1472-1475(2002) 4) 5) Fukuda, M.: Recent Res. Dev. Chem. Phys. Lipids, 1, 1551(2003) Fukuda, M.: Recent Res. Dev. Neurochem., 5, 297-309 (2002) Reddy, A., Caler, E. V., Andrews, N. W. : Cell, 106,157-169 6) (2001) Zhang, Q. et al.: Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 101,9441-9446 7) (2004) Michaut, M. et al.: Dev. Biol., 235, 521-529 (2001) 8) 9) 10) 11) 12) 13) Perin, M. S. et al.: Nature, 345, 260-263 (1990) Orita, S. et al. : Biochem. Biophys. Res. Commun., 206, 439448(1995) Sakaguchi, G. et al. : Biochem. Biophys. Res. Commun., 217, 1053-1061(1995) Fukuda, M. et al. : J. Biol. Chem., 276, 24441-24444 (2001) Shirataki, H. et al. : Mol. Cell. Biol., 13, 2061-2068 (1993) Fukuda, M., Kanno, E., Yamamoto, A.: J. Biol. Chem., 279, 13065-13075(2004) 14)織 田 聡 ら:実 験 医 学,15,1619-1627(1997) 15)織 田 聡 ら:生 化 学,71,530-535(1999) 16) 17) 18) 19) 20) 21) 22) 23) 24)福 Kuroda, T. S. et al.: J. Biol. 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Endocrinol., 18,117-126 (2004) symposium 第3回 タ ンパ ク3000プ ロ ジ ェク ト公 開 シ ンポ ジ ウ ム National Project on Protein Structural and Functional Analyses 日 時 平 成16年11月25日(木)10:00∼17:15 場 主 内 所 催 容 千里 ラ イ フサ イエ ンスセ ン ター(大 阪府 豊 中 市新 千里 東 町1-4-2) 文部 科 学 省/タ ンパ ク3000プ ロ ジェ ク ト推 進 委 員 会 実 行 委 員長 月 原冨 武(阪 大 蛋 白研) タ ンパ ク3000プ ロ ジ ェク トは,産 学官 の 最 適 な研 究 機 関 に よっ て国 家 的 ・社 会 的課 題 に対 応 し た研 究 開発 プ ロジ ェ ク ト に重 点 的 に取 り組 む 「新世 紀 重 点 研 究 創 生 プ ラ ン(RR2002)」 の 一 環 と して,文 部科 学 省 が 平 成14年 度 よ り開始 した も ので す.こ の プロ ジ ェ ク トで は,人 間の 生 命 を司 る の に重 要 と考 え られ る 約3,000種 の蛋 白 質 に つ い て,わ が 国 の研 究 機 関,研 究者 の 能力 を結 集 して,そ の構 造 と機 能 を解析 す る こ と を 目的 と して い ます.こ の プ ロ ジ ェ ク ト推 進 委 員 会 で は,同 プ ロ ジェ ク トの 内容 ・成果 をで きう る 限 り公 開 し,産 業 界 との 連携 の推 進 な ど を通 じて 社 会へ の 利 益 の 還 元 を 図 り,国 民 の皆 様 の深 い理 解 を得 る こ とに よ っ て,こ の プ ロ ジ ェ ク トの一 層 の発 展 を 目指 す こ と と して い ます 参加 費 定 員 プログラム 無料 懇親 会 有(有 料,事 前 登録 制) 300名 使用 言 語 総 括報 告 大 島泰 郎(推 進 委 員会 主 査,東 京 薬 科 大),特 別 講 演 「タ ンパ ク 質 の立 体 構 造 に基 づ い た 薬 物 設 計 」 松崎尹雄 目本 語 (三菱 化 学/ゾ イ ジー ン),9中 核 機 関(理 研,東 大,北 大 理,横 浜市 大,高 エ ネ研,京 大,北 大 薬,阪 大 蛋 白研,阪 大理) か らの成 果報 告,ポ ス ター発 表(事 例約50件 申込 み 先 問合せ先 を発表 予 定) 下 記 ホ ー ム ペ ー ジ よ りお 申込 み 下 さ い(先 着300名) 〒102-0072東 京 都 千 代 田 区 飯 田 橋3-11-15UEDAビ Tel. 03-3238-1689 FAX 03-3238-1837 ル6F(株)ク バプロ E-mail : [email protected] http://www.kuba.co.jp/prot3000 蛋 白質 核 酸 酵 素Vol.49No.14(2004) 2197
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