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Database Center for Life Science Online Service Enzyme Research, The University of Tokushima, Kuramoto-cho, Tokushima 770, Japan] Clathrin : Its Struc

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Academic year: 2021

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(1)

総説クラスリン

-その構造と細胞内輸送における役割-吉村哲郎・前沢重礼ク ラス リンは, 受 容 体 仲 介 エ ン ドサ イ トー シ ス お よ び 細 胞 内輸 送 な ど の 機 能 に関 与 す る 主 要 な 蛋 白質 で あ り, これ らの 機 能 は, 被 覆 ピ ッ ト ・被 覆 小 胞 に お け る ク ラス リ ンの 集 合 ・脱 集 合 を 通 して な され る 。 そ の 過 程 に は さ らに, ク ラス リ ン集 合 介 在 因 子 お よび 熱 シ ョック 蛋 白質 群 に 属 す る uncoating ATPase が 関 与 す る。 ク ラス リン の最 小 単 位 トリス ケ リオ ンは, そ れ ぞ れ3本 の 重 鎖 と軽 鎖 よ りな る。 最 近, 重 鎖 お よび 軽 鎖 の ア ミノ 酸 配 列 が 決 定 され た 。 本 稿 で は, ク ラ ス リ ンの 構 造 的 特 徴 お よび 膜 輸 送 機 能 発 現 の 分子 論 的 機 序 につ い て, 最 近 の 知 見 を 整 理 ・考 察 す る。 は じめ に 受 容 体 仲 介 エ ン ドサ イ トー シ スは, 受 容 体 を 仲 介 して高 分 子 物 質 を細 胞 内へ 取 り込 む, きわ め て特 異 的 な手 段 で あ り, ペ プ チ ドホル モ ン, 糖 蛋 白質, 輸 送 蛋 白質, 抗 体, 毒 素 蛋 白質, ウイル ス な ど, 受 容 体 を有 す る物 質 の取 り込 み に利 用 され る^<1)>。取 り込 み 後, これ らの 物 質 の 多 くは リ ソ ソー ム で分 解 され て しま うが, 低 密 度 リポ蛋 白質 (LDL) に よる コ レス テ ロール 代 謝 の制 御, トラ ンス フ ェ リ ンに よ る 鉄 の 再 生 組 織 へ の 運 搬, IgAやIgGの 経 細 胞 輸 送 な ど, 生 理 的 に有 意 な機 能 を 発 現 す る場 合 もあ る。 受 容 体仲 介 エ ン ドサ イ トー シス の 素過 程 は次 の よ うに 記 述 で き る (図1)^<1,2)>。(1) 受 容 体 に リガ ン ドが結 合 し た の ち凝 集 し, ク ラス タ ー を形 成 す る, (2) そ の ク ラス タ ー の細 胞 質 側 に “クラ ス リン” が 集 合 し, コ ー トを つ く る, (3) 平 面 状 の コー トが 球 状 に変 形 し, 被 覆 ピ ッ ト (coated pit) を形 成 す る, (4) さ らに 陥 入 して 細胞 膜 の 先 端 が 融 合 し, ク ラス リ ンで コー トされ た 被 覆 小 胞 (co atedvesicle) を形 成 す る, (5) ク ラス リン コー トが脱 離 して脱 被 覆 小 胞 (uncoated vesicle) とな る, (6) 脱 被 覆 小 胞 が 互 い に 融 合 して エ ン ドソー ム (endosome) を 形成 す る, (7) エ ン ドソ ーム が一 次 リソ ソー ム と 融 合 す る。 受 容 体 仲 介 エ ン ドサ イ トー シ ス に類 似 した機 構 は, 真 核 細 胞 に お け る 蛋 白質 の 細 胞 内輸 送 に も 関 与 す る (図 2)^<3,4)>。と くに, 分 泌蛋 白質 お よび リソ ソー ム酵 素 は, 粗 面 小 胞 体 リボ ソー ム上 で生 合 成 され, ゴル ジ体 で修 飾 を 受 けた あ と, そ れ ぞ れ 分 泌顆 粒 に貯 蔵 され て 細 胞 外 に放 出, あ る い は マ ン ノー ス-6-リ ン酸 を 認 識 指 標 と して リ ソ ソー ム に輸 送 され る。 こ の両 輸 送 過 程 に お い て も クラ ス リン被 覆 ピッ ト ・被 覆 小 胞 の 介 在 が 最 近 明確 に され た^<5,6)>。 この よ うに, 受 容体 仲 介 エ ン ドサ イ トー シ ス お よび細 胞 内輸 送 な どの膜 過 程 に お い て 形成 され る被 覆 ピ ッ トお よび被 覆 小 胞 の 主要 な構 成 蛋 白質 が クラ ス リ ンで あ り, これ ら の膜 輸 送 機 能 発 現 は 被 覆 ピッ ト ・被 覆 小 胞 に お け る ク ラス リンの秩 序 正 しい 集 合 ・脱 集 合 が 基 本 とな る。 ク ラス リンは1975年, イ ギ リス の Pearse に よ り偶 然 発 見 され, この名 が 付 け られ た^<7)>。す で に1964年, Roth と Porter に よ って 受 容 体 仲 介 エ ン ドサ イ トー シス が 観 察 され^<8)>, さ ら に1969年, Kanaseki と Kadota に よ っ て受 容 体 仲 介 エ ン ドサ イ トー シス に 関与 す る被 覆 ピ ッ ト ・被 覆 小 胞 の 詳 細 な 電 子 顕 微 鏡 的観 察 記 述 が な Tetsuro Yoshimura, Shigenori Maezawa, 徳 島 大 学 酵 素 科 学 研 究 セン タ ー (〒770 徳 島 市 蔵 本 町 3-18-15) [Institute for

Enzyme Research, The University of Tokushima, Kuramoto-cho, Tokushima 770, Japan]

Clathrin : Its Structure and Role in Intracellular Transport

Key word【ク ラ ス リン】 【集 合 ・脱 集 合 関 連 因子 】 【被 覆 ピ ッ ト ・被 覆 小 胞 形 成 】 【選 別 機 構 】

1815

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60 蛋 白 質 核 酸 酵 素 Vol. 34 No. 13 (1989) さ れ て い た が^<9)>, ク ラ ス リ ン の 発 見 に よ り初 め て, こ の “被 覆” の 実 体 が 明 ら か に な っ た^<10)>。こ れ を 契 機 に ク ラ ス リ ン の 構 造 お よ び 集 合 体 形 成, 被 覆 ピ ッ ト ・被 覆 小 胞 形 成 機 構, ク ラ ス リ ン の 生 理 的 役 割 に 関 す る 研 究 が 急 速 に 進 展 した 。 お も な 知 見 と し て, 1979年, ク ラ ス リ ン 集

合 介 在 因 子 (assembly polypeptide complex)^<11)> お よ び

1982年, uncoating ATPase^<12)> の 発 見, 1982年, 蛋 白 質 リ ン酸 化 キ ナ ー ゼ^<13)>およ び1983年, チ ュ ー ブ リ ン^<14)> の 被 覆 小 胞 に お け る存 在 の確 認 な どが あ げ られ る。 そ し て, クラス リンの構 成 成 分 重 鎖 と軽 鎖 の ア ミノ酸 配 列 が 決 定 され る ま で に いた った^<15∼17)>。 本 稿 では, クラ ス リンの構 造, 集 合 ・脱 集 合 の機 構, 集 合 介 在 因 子 お よ び uncoating ATPase の関 与, ク ラ ス リン-膜間 相 互 作 用, 選 別 (sorting) の機 構, リ ン酸 化 の 関 与 な どに関 す る最 近 の知 見 を 中 心 に述 べ る。 さ らに,

最 近 “life without clathrin”, つ ま り “クラ ス リンは細

胞 内輸 送 に は 必須 で な い” と して話 題 に な った 酵 母 に お け る クラ ス リンの役 割 につ い て も言 及 す る^<18)>。 な お, ク ラス リンにつ い て は他 の優 れ た 総 説 を も参 照 さ れ た い^<19∼20)>。 I. ク ラ ス リ ン の 構 造 1. トリス ケ リオ ン 図3は, Kanaseki と Kadota に よ っ て推 定 され た 受 容体 仲 介 エ ン ドサ イ トー シ ス にお け る被 覆 小 胞 形 成 の機 構 モ デ ル で あ る^<9,21)>。彼 ら は, 形 質 膜 の 内側 に クラ ス リ ン よ りな る六 角 形 の網 目構 造 が存 在 し, そ の六 角 形 の一 部 が 五 角 形 に変 形 す る こ とに よ り球 状 の被 覆 小胞 が形 成 され る と 考 えた 。 この モデ ル は 今 日で も 基 本 的 に 正 し い。 1981年, Ungewickell と Branton は, こ の網 目構 造 の集 合 単 位 を回 転 シ ャ ドウ法 に よ っ て 観 察 し, “ トリス ケ リオ ン” と名 づ けた^<22)>。図4に トリス ケ リオ ンの模 式 図1. 受 容 体 仲 介 エ ン ドサ イ トー シス の 概 略 (文 献2よ り改 変) 図2. 蛋 白質 の細胞 内輸送 の概略 図3. 被 覆 小 胞 形 成 の 機 構 モ デ ル^<9,21)> 図4. トリス ケ リオン の分 子形 態

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クラス リン-そ の構造 と細胞内輸送におけ る役割 61 図 を 示 す 。 ト リス ケ リオ ン は, 3本 の 腕 (arm) が “ 紙 製 の 風 車” の よ う に 三 方 に 広 が っ た 構 造 を も ち, 3本 の 重 鎖 と3本 の 軽 鎖 よ りな る^<23)>。各 腕 は, 非 共 有 的 に 結 合 し て 中 心 部 (vertex) を 形 成 す る 。 重 鎖 は 中 心 部 よ り近 位 セ グ メ ン ト (proximal segment), 遠 位 セ グ メ ン ト

(distal segment), リ ン ク領 域 (link region), 末 端 ド メ

イ ン (terminal domain) に 分 か れ^<24,25)>, 各 々 の 長 さ あ る い は 直 径 は, 16∼19, 22∼26, 3, 5∼8nmで, 全 長 は 約 50nmに も な る^<22∼26)>。軽 鎖 は 近 位 セ グ メ ン トに 並 行 に 位 置 し^<27,28)>, そ の 重 鎖 に 対 す る 結 合 強 度 はK_d=10^<-8>∼ 10^<-10>Mと き わ め て 強 い^<29)>。1本 の 腕 は kink (あ る い は joint) お よ び リ ン ク領 域 で 時 計 回 り に 屈 曲 し て い る と考 え ら れ て い る が, こ れ は ト リ ス 溶 液 中 の 電 顕 像 に 基 づ い た も の で, ト リエ タ ノ ー ル ア ミ ン溶 液 中 で は 反 時 計 回 り に む し ろ 伸 長 し た 像 が 観 察 さ れ^<26)>, 溶 液 中 で は 腕 は 比 較 的 ラ シ ダ ム な 屈 曲 性 を も つ と想 像 さ れ る^<29,30)>。ト リ ス ケ リオ ン は 分 子 量610∼650Kと, き わ め て 大 き な 分 子 で, 約50%の ヘ リ ッ ク ス 構 造 を も つ (表1)^<29,31,32)>。糖 鎖 は 含 ま れ て い な い^<33)>。 2. 重 鎖 1987年, Kirchhausen らは, クラ ス リン重 鎖 の 全 ア ミノ酸 配 列 を ラ ッ ト脳 のcDNAク ロー ンを 用 い て 決 定 ・報 告 した^<15)>。それ に よ る と, 全 ア ミノ酸 残 基 数 は 1675個 に も及 び, 分 子 量 は192Kと 計 算 され た。 こ の 値 は, SDS-PAGEに よ る報 告 値180Kよ り若 干 大 き い。N末 端 は末 端 ドメ イ ンに, C末 端 は 中 心 部 に 位 置 す る。 ウ シ脳 や ヒ ト脳 の重 鎖 の部 分 一 次 構 造 も きわ め て よ く類 似 した 結 果 を示 し, 重 鎖 の一 次 構 造 は 高 度 に “保 存 され て い る” とい え る。 末 端 ドメイ ンは478個 の ア ミノ酸 残 基 よ りな る。分 子 量 は53.3Kと 見 積 られ, プ ロテ ア ー ゼ 限 定 分 解 に よ っ て得 られ た ドメイ ンの分 子 量52K^<25)>と よ く一 致 す る。 C末 端 の47残 基 は, プ ロ リ ン10残 基, グ リシ ン8残 表1. ウ シ脳 トリス ケ リオン, 重 鎖 お よび 軽 鎖 の 物理 化 学 的 性 質 図5. 重 鎖 お よ び 軽 鎖 に お け る heptad repeat (文 献15, 17よ り改 変)

重 鎖 : Val1107-Ala1184 (1---11) (skip residue : Gln 1142), 軽 鎖A鎖 : Val100-Lys170 (1---8-9-10 ; 脳 型) あ る い は-Asn170 (1--8-9'-20' ; 非 脳 型) (skip residue : Trp 135), 軽 鎖B鎖 : Ala93-Gln 163 (1--8-9-10 ; 脳 型) あ る い は-Lys163 (1--8-9, -10' ; 非 脳 型) (skip residue : Trp128)。

(4)

62 蛋 白 質 核 酸 酵 素 Vol. 34 No. 13 (1989) 基, 非 荷 電 ア ミノ酸 残 基 よ りな り, この部 位 が 重鎖 の3 量 体 形 成 に 寄与 して い る と考 え ら れ る。 図5に 示 す よ うに, Val1107 よ り Ala1184 ま での78残 基 は, Gln 1142を 除 い て, 1残 基 目 と4残 基 目に 中 性 あ る い は 疎 水 性 ア ミノ酸 を もつ7残 基 の く り返 し構 造 (heptad re peat)を 示 す 。 こ の領 域 は近 位 セ グ メ ン ト内 に あ り, 軽 鎖 も同様 の く り返 し構 造 を 有 す る こ と (後述)^<17)>, 重 鎖-軽 鎖 間相 互 作 用 を 阻害 す る モ ノ ク ロー ン抗 体 が類 似 の領 域 に結 合 す る こ と^<34)>から, 軽 鎖 との結 合 領域 に相 当す る と推 定 され る。 重 鎖 の ヘ リッ クス 含量 は約60%と 報 告 され て い るが (表1)^<29)>, 近 位 お よび 遠 位 セ グ メ ン トが ど の よ うな ドメイ ン構 造 を 有 して い る か 明 らか で な い。 3. 軽 鎖 軽 鎖 は, 煮 沸^<35)>ある い は チ オ シ ア ン酸 ナ トリ ウム処 理^<29)>などに よ り, ト リス ケ リオ ン よ り分離 され る。 分 離 した軽 鎖 は, 表1に 示 す よ うな性 質 を もつ^<23,28,29)>。多 く の真 核 生物 に お い て, 軽 鎖 はA鎖 (LCa) お よびB鎖 ( LCb) か らな り, そ の比 は約1:2で あ る^<36)>。ウ シ脳 軽 鎖 の分 子量 は, SDS-PAGEよ りA鎖36K, B鎖33K と見 積 られ て い る^<23)>。一 方, 酵 母 では, 分 子 量38Kの 軽 鎖1種 類 のみ で, 多 型 性 (polymorphism) は み られ な い^<37)>。 1987年, Jackson らお よび Kirchhausen らは, ウシ 脳 お よび リ ンパ球, ラ ッ ト脳 お よび肝 臓 の クラ ス リ ン軽 鎖 の全 ア ミノ酸 配 列 を, 重 鎖 と同 様 に 組 換 えDNA技 術 を用 い て決 定 した^<16,17)>その結 果 をみ る と, 非 脳 型 は脳 型 に比 べ, B鎖 はA鎖 に比 べ, 特 定 の ア ミ ノ酸 配 列 が 欠 落 して いた 。 ア ミノ酸 残 基 数 お よび分 子 量 は, た とえば ウシ組 織 中 の軽 鎖 で は, A鎖 脳 型243お よび26.7K, 非 脳 型213お よ び23,3K, ま たB鎖 脳 型228お よび 25.1K, 非 脳 型210お よび23.1Kで あ り, 分 子 量 は SDS-PAGEで 見 積 られ た 値 よ り約30%も 小 さ い。 Jackson と Parham は さ らに, ヒ ト脳 お よび リ ンパ 球 の軽 鎖 の ア ミノ酸 配 列 を決 定 し, 他 種 の結 果 と比 較 ・検 討 した^<38)>。まず, 脳 型 につ い て種 間 で比 較 した と ころ, 表2に 示 す よ うに, ヌ ク レオ チ ドお よび ア ミノ酸 はA鎖 B鎖 と もき わ め て よい相 同性 を示 した 。 また, “ 保 存 さ れ た” 22残 基 よ りな る領 域 がN末 端 側 に 存 在 した 。 次 に, 脳 型 と非 脳 型 の差 異 は, A鎖 では30残 基, B鎖 で は そ の うち の18残 基 か ら な る “脳 特 異 的 挿 入 配 列” の 有 無 に よ り決 ま る こ とが わ か った 。 これ ら挿 入 配 列 は, mRNAに お け る3カ 所 の ス プ ラ イ シ ング に よ り生 じる。 脳 型A鎖 で は, B鎖 の よ うに ス プ ラ イ シ ン グ に よ る18 残 基 の挿 入配 列 のみ か ら な る成 分 も見 い だ され^<17)>, 脳 型 非 脳 型 全 体 で は, 3種 類 のA鎖 お よび2種 類 のB鎖 が 存 在 す る こ とに な る (図6)。 こ の脳 特 異 的 挿 入 配 列 の 生 理 的 意 味 は は っ き り しな いが, モ ノ ク ロ ー ン抗 体 と の反 応 性 よ りみ る と比 較 的 露 出 した 領 域 であ り, 脳 特 異 的 機 能 を有 す る蛋 白質 の結 合 部 位 か も しれ な い^<18)>。A鎖とB 鎖 の構 成 ア ミ ノ酸 の相 同 性 は い ず れ の種 を と って み て も 約60%で あ った が, 上 に述 べ た よ うにB鎖 の脳 特 異 的 挿 入 配 列 が 短 い こ と, 被 覆 小 胞 に存 在 す る カゼ イ ンキ ナ ー ゼII (後述) に よ り特 異 的 に リン酸 化 され るセ リン残 基 がB鎖 のN末 端 近 傍 に 存 在 す る こ と^<39)>, C末 端 側 の シ ス テ イ ン残 基 の 存 在 位 置 がA鎖 とB鎖 で 異 な る こ と^<40)> を除 いて, ドメイ ン構 成 に 大 きな 差 は み られ な か った (図6)。 興 味 あ る こ と に, 重 鎖 に 存 在 した heptad repeat が 軽 鎖 に も10カ 所 連 続 して 見 い だ され た (図5)^<17,38)>。こ の heptad repeat の終 末部 分 は 脳 特 異的 配列 と重 複 し てお り, 脳 型 では-8-9-10, 非脳 型 で は-8-9'-10'の 配 列 とな る。heptad repeat の 特 徴 は, 先 に述 べた よ うに1 残 基 目 と4残 基 目に 中 性 あ る い は疎 水 性 ア ミノ酸 が存 在 す る こ と, 超 ヘ リ ックス構 造 を とる こ とで あ る。A鎖 と B鎖 の heptad repeat を比 較 す る と, 1番 目 と4番 目の 残 基 は同 一 か 同 種 の ア ミノ酸, そ れ 以 外 は 比較 的 異種 の ア ミノ酸 か ら な るだ け でな く, αヘ リ ックス を 形成 させ 表2. 軽 鎖 に お け る ヌ ク レオ チ ドお よび ア ミ ノ酸 の相 同性^<38)> 図6. 軽 鎖 の ドメイン 構 成^<18,38)> a : リ ン酸 化部 位 (P) を 含 むN末 端 領 域, b : “保 存” 領 域, c : “非 保 存” 領 域, d : 重 鎖 結 合 領域, e : 脳 特 異 的 挿 入 配 列, f : シ ステ イ ン残 基 (S) を 含 むC末 端 領 域 。 点 線 は欠 損 配 列 を, 矢 印 は ス プ ラ イ シ ン グ部 位 を 示 す 。

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クラス リン-そ の構 造 と細胞内輸送における役割 63 た 場 合, 前 者 は疎 水 面, 後 者 は 親 水 面 を つ く る よ うに な る^<38)>。こ の部 分 は, 超 ヘ リ ッ クス構 造 を と って い る中 間 フ ィ ラ メ ン トとも 構 造 類 似 性 が み ら れ^<16)>, 重 鎖 に も heptad repeat が 存在 す る こ とか ら, 重 鎖 との結 合 領 域 で あ る と推 定 され た^<17,38)>。事 実, こ の領 域 を認 識 す る モ ノ ク ロー ン抗 体 は, 遊 離 の軽 鎖 と反 応 す るが, トリス ケ リオ ンお よび被 覆 小 胞 内 の軽 鎖 と反 応 せ ず^<41)>, 逆 に, こ の 領域 よ りC末 端 側 を認 識 す る モ ノ クロ ー ン抗 体 は い ず れ の 軽鎖 に も 反 応 性 を 有 して いた^<38,41)>。た だ, heptad

repeat に は重 鎖 ・軽 鎖 とも省 略 残 基 (skip residue) お よび プ ロ リンが存 在 す る こ とか ら, 重 鎖 と軽 鎖 が 単 な る 超 ヘ リッ クス構 造 を とるか ど うか 疑 わ しい^<18)>。 ク ラス リンの集 合 体 形 成 は重 鎖 のみ で生 じる の で^<29)>, 軽 鎖 の 生 理 的 役 割 は 不 明 で あ る。 しか し, 軽 鎖 は, カル モ デ ュ リン結 合部 位 を有 す る こ と^<35,42)>, 後 に 述 べ る よ うに, uncoating ATPase の脱 集 合 反 応 に 関 与 す る こ と^<43)>, 集 合 介 在 因 子 の構 成 成 分AP50の 自 己 リ ン酸 化 反 応 を 促 進 す る こ と^<44)>などの 事実 か ら, 細 胞 質 内お よび 被 覆 小 胞 膜 内 の蛋 白 質間 の機 能 的 架 橋 をす る の で は な い か と想 像 され て い る^<18)>。 II. ク ラ ス リ ンの 集 合 ・脱 集 合 1. 試 験 管 内 集 合 ・脱 集 合 被 覆 ピ ッ トお よび 被 覆 小胞 に お け る ク ラス リ ンの コー ト構 造 の概 観 は, す で に 図3で 述 べた 。 そ れ で は こ の コ ー ト構 造 は , トリス ケ リオ ンの どの ような集合様式 を通 じて形成 され る ので あ ろ うか。 この疑 問 に対 す る検 討 が 可 能 に な った のは, ク ラス リンが試 験 管 内 で集 合 ・脱 集 合 す る こ とが 明 らか に され て か らの こ とで あ る。 クラ ス リンは, アル カ リ性 (pH 7.5以 上)^<45)>ある い は 中 性 で も ア ミ ン^<11)>また は低 濃 度 尿 素^<46)>存在 下 で処 理 した 場 合, 被 覆 小 胞 か ら トリス ケ リオ ン と して遊 離 す る。 一 方, 遊 離 した トリス ヶ リオ ンは, pHを6∼6.5に 下 げ る と, そ れ 自身 で被 覆 小 胞 と類似 の コー ト構 造 を もつ集 合 体 (バ ス ケ ッ トあ るい は ケー ジ) を形 成 し^<19,20)>, 遊 離 条 件 下 に置 く と, こ の集 合 体 は再 び脱 集合 す る^<47,48)>。集 合 体 にお け る多 面 体 の稜 の長 さは18∼18.5nmと 見 積 られ^<24)>, トリス ケ リオ ン重鎖 の近 位 セ グ メ ン トの長 さ に ほ ぼ 匹 敵 す るが, 遠 位 セ グ メ ン トの長 さ よ りは短 い。 こ

の点 を 考 慮 に入 れ て, Crowther と Pearse は 図7Aに

示 す よ うな “交 叉 パ ッキ ン グモ デ ル” を考 え た^<24)>。しか し, こ の モ デル で は, な お重 鎖 の末 端 ドメイ ンお よび リ ン ク領 域 を 無 視 して 組 み立 て な けれ ば な ら な い。 こ の矛 盾 に 対 し て Vigers ら は, 凍 結 標 品 の 電 子 顕 微 鏡 観 察 に よ っ て 末 端 ドメ イ ンが 集 合 体 内 部 に 突 き 出 し て い る こ と を 確 か め, 図7Bの よ う な 集 合 様 式 モ デ ル を 提 唱 し た^<20,49)>。被 覆 ピ ッ ト ・被 覆 小 胞 に お い て も 同 様 の 集 合 様 式 を と る と考 え られ る^<20)>。 バ ス ケ ッ ト形 成 は 約50μg/ml以 上 の ク ラ ス リ ン濃 度 に お い て 生 じ^<24)>, Ca^<2+>やMn^<2+>な ど の2価 イ オ ン に よ っ て 促 進 さ れ る^<48)>。一 方, 1価 イ オ ン は 阻 害 的 傾 向 を 示 す^<47)>。集 合 体 は 超 遠 心 的 に は150Sお よ び300Sの2成 分 と し て 観 察 さ れ る が^<31,50)>, 実 際 は 直 径50∼120nmの 成 分 が 不 均 一 に 分 布 し て い る^<23,51)>。ク ラ ス リ ン は, 軽 鎖 あ る い は 末 端 ド メ イ ン を プ ロ テ ア ー ゼ 処 理 に よ り除 い た 場 合 で も, 集 合 体 形 成 能 を 保 持 す る^<25,52)>。し た が っ て, これ ら の ド メ イ ン は バ ス ケ ッ ト形 成 に 関 与 しな い と考 え られ る 。 2. ク ラ ス リ ン 集 合 介 在 因 子 分 離 し た 被 覆 小 胞 のSDS-PAGEを 行 な う と, ク ラ ス リ ン重 鎖 お よ び 軽 鎖 の バ ン ド以 外 に, 100∼110Kお よ び50Kの 位 置 に 比 較 的 鮮 明 な バ ン ドが 現 わ れ る^<11)>。こ の 成 分 は in vitro に お け る 被 覆 小 胞 の 再 構 成 お よ び バ ス ヶ ッ ト形 成 を 促 進 す る の で, ク ラ ス リ ン 集 合 介 在 因 子

(assembly polypeptide complex^<51)>, ま た は100K/50K

complex^<53)>, accessory proteins^<20)>, adaptor^<54)> と も よば

れ る) と 名 づ け ら れ た 。 こ の 因 子 が 存 在 す る 場 合 の バ ス ケ ッ ト形 成 は 非 存 在 下 に 比 べ, 生 理 的pH (pH 7.2∼ 7.5) で も 可 能 で あ る^<51)>, 1価 カ チ オ ン の 阻 害 を 受 け な い^<11)>, 比 較 的 分 布 が 均 一 に な る (250S, 直 径50∼80 nm)^<51,53)> な ど の 特 徴 が 現 わ れ る。 ク ラ ス リ ン集 合 介 在 因 子 は, 被 覆 小 胞 を 高 濃 度 の ト リ ス 溶 液 (pH 7) で 処 理 す る こ と に よ っ て ク ラ ス リ ン と と 図7. 交 叉 パ ッキ ソグ モ デ ル (A)^<24)> お よび ク ラ ス リ ン集 合 体 バ ス ケ ッ トモ デ ル (B) Bで は, 末 端 ドメ イ ンが バ ス ケ ッ ト内 部 に突 き 出 し, 多 面 体 の 各 稜 は4本 の ト リス ケ リオ ンの 腕 よ りな っ て い る (B図 は 文 献25よ り改 変)。 1819

(6)

64 蛋 白 質 核 酸 酵 素 Vol. 34 No. 13 (1989)

も に 遊 離 し^<11)>, 遊 離 し た 集 合 介 在 因 子 を ヒ ド ロ キ シ ル ア

パ タ イ ト^<53)>ある い は ア フ ィ ニ テ ィ ク ロ マ ト グ ラ フ ィ ー^<55)>

に か け る と, HA-I (ま た はAP-1) お よ びHA-II (ま

た はAP-2) の2成 分 に 分 離 さ れ る 。HA-Iは ゴ ル ジ 膜 に^<56)>, HA-IIは 形 質 膜 に^<57)>局在 す る 。HA-I・HA-IIと も 分 子 量 は 約300Kで, HA-Iは100∼110Kの β お よ び γ, 47Kお よ び19K成 分^<55,56,58)>, HA-IIは100∼110 Kの α お よ び β, 50Kお よ び16K成 分^<55,56,58,59)>よりな る 。 α に は α_Aと α_Cの 異 型 が 存 在 す る が^<56)>, 前 者 は 脳 特 異 的 で, 後 者 は す べ て の 組 織 に 分 布 す る^<57)>。ご く最 近, α_Aと α_Cの 全 ア ミ ノ酸 配 列 が 決 定 さ れ, 両 者 間 に 84%の ホ ロ モ ジ ー が 見 い だ さ れ た^<60)>。50K成 分 は, 後 述 す る よ う に 自 己 リ ン酸 化 を つ か さ ど る 蛋 白 質 キ ナ ー ゼ で あ る^<61,62)>。Vigers ら は, ク ラ ス リ ン集 合 体 に お け る 集 合 介 在 因 子 の 位 置 を, ク ラ ス リ ン重 鎖 末 端 ド メ イ ン の 位 置 を 定 め た 手 法 を 用 い て 調 べ, 末 端 ドメ イ ン と相 互 作 用 し な が らそ の 内 側 に “殻” を 形 成 し て い る こ と を 確 か め た^<63)>。し た が っ て, 被 覆 ピ ッ ト ・被 覆 小 胞 に お い て も 類 似 の 集 合 様 式 が 存 在 し, 図8に 示 す よ う に, ク ラ ス リ ン は 集 合 介 在 因 子 を 通 し て 脂 質 膜 お よ び 受 容 体 と相 互 作 用 し て い る と想 像 さ れ る^<20,63)>。 上 に 述 べ た 集 合 介 在 因 子 以 外 に, 最 近, 新 し い 集 合 介 在 因 子 (AP_<180>) が 発 見 さ れ た^<64)>。こ の 因 子 はSDS-PAGEで は 分 子 量 が180Kと 見 積 ら れ る が, 沈 降 平 衡 法 お よ び ゲ ル 濾 過 法 な ど で は120Kと な る^<64,65)>。こ の 因 子 も均 一 な (60∼90nm) ク ラ ス リ ン 集 合 体 形 成 を 促 進 す る^<64)>。しか し, HA-Iお よ びHA-IIと の 関 係 は 明 ら か で な い 。 3. uncoating ATPase 1982年, Rothman の グ ル ー プ は, 被 覆 小 胞 をATP お よび ウ シ 脳 細 胞 質 分 画 と in vitro 中 性pHで イ ン キ ュ ベ ー トす る と, ほ とん ど す べ て の ク ラ ス リ ン が 脱 離 し て く る こ と を 見 い だ した^<12)>。彼 ら は, こ の 成 分 を 精 製 ・ 純 化 し, uncoating ATPase と 名 づ け た^<66)>。こ の 酵 素 は 分 子 量70K, 活 性 発 現 に はATPを 特 異 的 に 要 求 す る 。 そ の 後 の in vitro に お け る 研 究 を通 じ て, 彼 ら は こ の 酵 素 に よ る 脱 被 覆 反 応 が 図9に 示 す よ う な2段 階 の 素 過 程 か ら な る こ と を 明 ら か に した^<67,68)>。ま ず 最 初 の 段 階 は, 酵 素 が ク ラ ス リ ン 軽 鎖 を 認 識 し て ク ラ ス リ ン コ ー トの 頂 端 部 (vertex) に 結 合 し, ト リス ケ リオ ン の1本 の 腕 (arm) を コ ー ト構 造 よ り “変 位” さ せ る (displace ment)。 こ の 際, ATPの 水 解 エ ネ ル ギ ー を 利 用 す る 。 次 に, 酵 素 が 変 位 し て 露 出 し た ト リス ケ リオ ン の 腕 (末 端 ド メ イ ン 近 傍 の 遠 位 セ グ メ ン トと 考 え ら れ て い る) に 結 合 し, 元 に 戻 ら な い よ う に “捕 獲” す る (capture)。 こ の 結 合 に はATPが 必 要 で あ る が, ATPは 分 解 さ れ な い 。 こ の2段 階 反 応 が ト リ ス ケ リオ ン に お け る 他 の2本 の 腕 に も 生 じ, ト リ ス ケ リ オ ン 分 子 が コ ー トよ り完 全 に 脱 離 す る 。uncoating ATPase が 細 胞 内 で も 同 様 の 作 用 を 有 す る こ と は 検 証 さ れ て い な い が, 反 応 様 式 か ら考 え る と 疑 い な か ろ う。 興 味 あ る こ と に, こ の 酵 素 が 分 子 量70Kの 熱 シ ョ ッ ク蛋 白 質 (hsp70) 群 に 属 す る こ と が 示 さ れ た^<69,70)>。最 近, ミ ト コ ン ド リ ア や 小 胞 体 へ の 蛋 白 質 の 膜 透 過 に こ の 熱 シ ョ ッ ク蛋 白 質 が 関 与 す る こ とが 明 ら か に さ れ^<71,72)>, 特 異 なATP依 存 性 “unfoldase” と し て 注 目を 集 め て い 図8. 被 覆 小 胞 モ デ ル の 断 面 図 図9. uncoating ATPase の 反 応 過 程 (文 献68よ り改 変)

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ク ラス リ ン-そ の 構 造 と細 胞 内 輸 送 に お け る 役 割 65 る^<73)>。 III. ク ラ ス リ ン-膜 間 相 互 作 用 1. 被 覆 ピ ッ ト ・被 覆 小 胞 の 再 構 成 試 験 管 内 で ク ラス リン ト リス ケ リオ ン か ら 集 合 体 バ ス ケ ッ トが 形成 され る こ とは前 節 で 述 べ た が, 被 覆 小胞 か ら クラ ス リンを 除 い た脱 被 覆 小胞 (uncoated vesicle) に新 た に クラ ス リンを 加 え て被 覆 小胞 を再 構 成 さ せ る こ とも容 易 であ る。 この 場 合, 高 濃 度 の ト リス ま た は プ ロ テ ア ー ゼ で クラ ス リン集 合 介 在 因 子 を 除 い て しま う と, 再 構 成 で き な い^<74,75)>。この事 実 は, 図8に 示 した コー ト 蛋 白質 の集 合 様 式 を支 持 す る。 再 構 成 条 件 は, 集 合 介在 因子 存 在 下 に お け るバ ス ケ ッ ト形 成 条 件 とほ ぼ 同 じに な る^<76,77)>。す なわ ち, pH依 存 性 で あ るが 生 理 的pHで も 再 構 成 され る, 1価 カ チオ ンの 影 響 を 受 け な い, Ca^<2+>に よ り促 進 され る, 軽 鎖 お よび 重 鎖 末 端 ドメ イ ンは 直 接 関 与 しな い, な どで あ る。 ク ラス リ ンの小 胞 膜 に対 す る結 合 は 強 固 で, 解 離 定数 は2×10^<-9>Mと 見 積 られ た^<74)>。 被 覆 ピ ッ トの再 構 成 に つ い て は, プ レー トに付 着 させ た 繊 維 芽 細胞 の形 質 膜 の被 覆 ピ ッ ト側 を, 超 音 波 処 理 に よ って 露 出 させ る とい う 巧 妙 な 方 法 を用 い て 行 なわ れ た^<78)>。高pHで こ の標 品 よ り細 胞 質 を 除 き, 別 の繊 維 芽 細 胞 よ り調 製 した 細 胞 質 を 生 理的pHで 加 え る と, 被 覆 ピ ッ トが 形 成 され た。 この場 合, 180K, 110Kお よび 36K成 分 が選 択 的 に取 り込 まれ, ATPの 影 響 は み られ な か った 。 2. ク ラス リン-モ デ ル 膜 間 相 互 作 用 被 覆 ピ ッ トお よび 被 覆 小 胞 に お け る ク ラス リンの 集 合 ・脱 集 合 お よび ダ イナ ミ クスの 分 子 論 的 機 序 を 解 明 す るた め, クラ ス リン-モ デル 膜 間 相 互 作 用 の 研 究 は 重 要 で あ る。 クラ ス リ ン とモ デル 膜 との相 互 作 用 は, 黒 膜 お よび リポ ソー ムを 用 い て 検 討 され た 。Blumenthal の グル ー プ は, クラ ス リ ンがpH 6.5以 下 で, コ レス テ ロ ール を 含 む黒 膜 に結 合 す る こ と, ジオ レオイル レシチ ン よ りな る リポ ソー ムか ら の物 質 の漏 出を 誘 起 す る こ とを 見 い だ し^<32)>, さ ら に, pH 6に お い て, こ の リボ ソー ム の 会 合 お よび融 合 を誘 起 す る こ とを報 告 した^<79)>。筆 者 ら も また, ク ラス リ ンが, pH 6以 下 で ホ ス フ ァチ ジル セ リ ンを 含 む リポ ソー ムか らの物 質 の漏 出お よび 膜 融 合 を誘 起 す る こ とを見 いだ し, クラ ス リ ンが 膜 融 合 活 性 蛋 白質 で あ る こ とを実 証 した^<80,81)>。そ して そ の際, クラ ス リ ン の疎 水性 ドメイ ンの露 出 を伴 う局 所 的 な構 造 変 化 が 生 じ て い る こ とを 明 らか に した^<81,82)。 ク ラス リ ンは 図4に 示 した よ うに, ト リス ケ リオ ン と よばれ る独 特 の形 態 を と って い る。 そ こで 筆 者 ら は, ト リス ケ リオ ンを プ ロテ ア ー ゼ に よ り限 定分 解 して 末 端 ド メイ ン と残 りの “中 心 領 域” に分 離 し, 各 々の膜 融 合 活 性 を調 べ た^<83)>。そ の 結 果, 末 端 ドメイ ンに は膜 融 合 活 性 は な く “中 心 領域” に す べ て の 活 性 が 偏 在 して い る こ とを 見 い だ した。 最 初 に 述 べ た よ うに, エ ン ドサ イ トー シス に よ って 生 じた 被 覆 小 胞 は, クラ ス リン コ ー トが 脱 集 合 して脱 被 覆 小胞 とな り, 互 い に融 合 して エ ン ドソー ム を 形 成 す る (図1参 照)。 した が っ て, クラ ス リ ン コー トは 小 胞膜 が 互 い に融 合 しな い よ う保 護 してい る, つ ま り, どち らか とい え ば 融 合 反 応 を 抑 止 して い る とい う見方 が で き る^<84)>。こ の見 方 は, 図8に 示 した よ うに, 被 覆 小 胞 に お い て クラ ス リン の膜 融 合 活 性 を もつ 中 心 領 域 と小 胞 膜 とは 直 接 的 接 触 を避 け る よ うに位 置 して い る とい う事 実 よ り理 解 で き る。 一 方, Heuser は, 細 胞 内pHを 低 下 させ る と被 覆 ピ ッ トに お け る クラ ス リン コー ト構 造 が 変 化 す る こ とを見 いだ し, 局所 的pHの 低 下 が 被 覆 小 胞 の ダ イ ナ ミ クス に影 響 を及 ぼす 可 能 性 を示 唆 した^<85)>。し た が っ て, in vivo に お い て被 覆 小 胞 周 辺 の局 所 的 環 境 変 化 に よ リ クラ ス リン コー トの状 態変 化 が 生 じ, ク ラ ス リ ン分 子 の 中心 領 域 と小 胞 膜 が直 接 接 触 す る よ うに なれ ば, クラ ス リ ンの 膜 融 合活 性 が 発 現 され るか も しれ な い。 また, 遊 離 の ク ラス リンが脱 被覆 小胞 膜 に 膜 作 用 性 を発 現 す る こ とも考 え られ, ク ラス リンが エ ン ドソー ム 形 成 に お け る膜 融 合過 程 に 関 与 す る可 能 性 も否 定 で きな い。 最 近, Privat ら は, クラ ス リン とジ ミ リス トイル レ シ チ ン リポ ソ ー ム と の相 互 作 用 を 調 べ, クラ ス リ ンが膜 表 面 に お け る リン脂 質 極 性 基 の運 動 性 を低 下 させ る効 果 を 発 現 す る こ とを 示 した^<86)>。今後, 被 覆 小 胞 の ダイ ナ ミク スを 明 らか にす るた め, 被 覆 小 胞 の再 構 成 モ デル とな る クラ ス リン被 覆 リポ ソー ム の作 製 お よび性 質 の検 討 が 有 効 な 方 法 論 とな るで あ ろ う。 IV. ク ラ ス リ ン の 生 理 的 役 割 1. 形 質 膜 ・ゴ ル ジ 膜 に お け る 選 別 形 質 膜 に は受 容 体 お よび種 々の膜 固 有蛋 白質 が 存 在 す るが, 後 者 は エ ン ドサ イ トー シス され な い^<18)>。ま た, 生 合 成 され た形 質 膜 受 容体 は ゴル ジ膜 に と ど ま らず, 一 部 を除 い て 必ず 形 質 膜 に送 り込 まれ る^<87)>。こ の よ うな選 別 (sorting) は どの よ うな 機 構 で生 じて い る の で あ ろ うか。 1821

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66 蛋 白 質 核 酸 酵 素 Vol. 34 No. 13 (1989) 家 族 性 高 コ レス テ ロ ール 血 症 で はLDL受 容体 に 異常 が あ り, LDLを 細 胞 内 に取 り込 む こ とが で き な い。 そ の変 異 の1つ に, LDLを 結 合 で き るが 被 覆 ピ ッ トに 凝 集 で きな い 受 容 体 が あ る^<88)>。Goldstein の グル ー プは2 人 の患 者 が もつ こ の種 の変 異 受 容 体 細 胞 質 側 ドメイ ン の ア ミノ酸 配 列 を 調 べ, 正 常 で は50残 基 か らな って い る ドメイ ンが, 変 異 受 容 体 で はそ れ ぞ れC末 端 か ら の36お よび47残 基 が 欠 損 してい る と の結 果 を 得 た^<89)>。この 事 実 は, 受 容 体 の細 胞 質 側 ドメ イ ンに, 受 容 体 を 被 覆 ピ ッ トに凝 集 させ る “情 報” が あ る こ とを 示 す 。 彼 らは さ ら に, Tyr807 が 凝 集 の決 定 因 子 であ る こ とを 示 した^<90)>。 同様 に Lazarovits と Roth は, 本 来, エ ン ドサ イ トー シ ス され な い イ ンフル エ ンザ ウ イル ス ・ヘ マ グル チ ニ ン の細 胞 質 側 ドメ イ ンに位 置 す る シ ステ イ ン残 基 を チ ロシ ン残 基 に置 換 す る と, エ ン ドサ イ トー シ ス され る よ うに な る こ とを 見 い だ し, 受 容 体 細 胞 質 側 のチ ロ シ ンが エ ン ドサ イ トー シ ス の シ グナル に な っ てい る と考 え た^<91)>。こ の事 実 を 受 け て Pearse ら は, LDLお よび マ ン ノ ー ス-6-リ ン酸 (M6P) 受 容 体 の 細 胞 質 側 す な わ ち 尾 部 ドメ イ ンを ゲル マ トリ クス に吸 着 させ, クラ ス リン集 合 介 在 因 子HA-I (ゴ ル ジ膜 局在) お よびHA-II (形 質 膜 局 在) との相 互 作 用, 他 の受 容体 の影 響 を調 べ, HA-IIが チ ロシ ン シ グ ナル を認 識 す る こ と^<54)>, HA-Iが そ れ 以 外 の シ グナ ル (M6P受 容 体 で はチ ロ シ ン よ りC末 端 側 シ グナル) を 認 識 す る こ と^<92)>を示 した 。 した が っ て, 形 質 膜 お よび ゴル ジ膜 にお け る選 別 に は, 受 容 体 尾 部 ドメ イ ンシ グナル の集 合 介 在 因子 に よ る特 異 的 認 識 が 必 須 で あ る こ とは 疑 い な い。 2. 細 胞 内輸 送 細 胞 内輸 送 に は, 小 胞 体 よ りゴル ジ体, シ ス よ り トラ ンス ゴル ジ体, ゴル ジ体 よ り リ ソソ ー ムへ の輸 送 お よび 構 成 性 (constitutive) あ る いは 調 節 性 (regulatory) 分 泌 小 胞 を 経 由 した 形 質 膜 へ の輸 送 お よび 分 泌 な どが あ る (図2参 照)^<3,4)>。この うち, ク ラ ス リン被 覆 ピ ッ ト ・被 覆 小 胞 を 介 す る輸 送 は, ゴル ジ体 よ リ リソ ソ ー ムへ の輸 送 お よび 調 節 性 分 泌 輸 送 に限 局 され る よ うで あ る^<5,87)>。 膜 蛋 白質, た とえば 組 織 適 合 抗 原 な どは, 高 度 に精製 した 被 覆 小 胞 に検 出 され るた め, 被 覆 ピ ッ ト ・被 覆 小 胞 を通 して形 質 膜 に輸 送 され る と考 え られ た^<93)>。しか し, 膜 蛋 白質 は, 構 成 性 分 泌 小 胞 に含 まれ る こ と<94)>, ク ラ ス リ ン以 外 の 蛋 白質 に よっ て 被 覆 され た 小 胞^<95)>あるい は 被 覆 を もた な い小 胞^<5)>によ って 輸 送 され る こ とか ら, 現 在 では 否 定 され る方 向 にあ る。 クラ ス リン以 外 の 被 覆 小 胞 に よ る輸 送 は, ゴル ジ嚢間 に お け る輸 送 時 に も観 察 さ れ て い る^<96)>。小 胞体 よ りゴル ジ体 へ の輸 送 形 態 は 明確 で な い 。 3. 酵 母 に お け る ク ラ ス リ ンの 役 割 これ まで 述 べ て きた よ うに, ク ラス リンは細 胞 内輸 送 に お い て 主 要 な 役 割 を に な う蛋 白質, す なわ ち, 生 命 維 持 に 不 可 欠 な 要 素 の よ うに み え る。 と ころが, この考 え 方 と ま った く相 容 れ な い 知見 が, 酵 母 の ク ラス リ ン欠 損 変 異 株 を 用 い た 研 究 を通 して提 出 され た。 Payne と Schekman は, 酵 母 よ りク ラス リン重 鎖 を 精 製 して ポ リク ロ ー ン抗体 を 得, 酵 母DNAラ イ ブ ラ リ ーか ら こ の抗 体 と 反 応 す る ク ロー ンを ス ク リー ニ ン グ す る こ とに よ って, 重鎖 を コー ドす る 遺 伝 子 を 分 離 し た^<97)>。彼 ら は次 に, この遺 伝 子 の一 部 を 削除 して元 の染 色 体 に 戻 し, “遺 伝 子 破 壊” を行 な った 。 生 じた 変 異株 は, 予 想 どお り重 鎖 を 生 合成 せ ず軽 鎖 も検 出 され な か っ た が, 野 生 型 の1/2な い しは1/3の 速 度 で増 殖 し, イ ンベ ル タ ーゼ の分 泌 も正 常 で あ った。 彼 らは さ らに, 9 種 類 の 変 異 株 を 用 い て 詳 細 な検 討 を加 え, 増 殖 速 度 は 遅 い も の の, カル ボ キ シペ プチ ダー ゼYの 液 胞 へ の輸 送 は 正 常, α接 合 因 子 の受 容 体仲 介 エ ン ドサ イ トー シス レベ ル も野 生 型 の36∼50%で あ る こ とを示 した^<98)>。これ ら の結 果 は, ク ラス リンが 受 容体 仲 介 エ ン ドサ イ トー シス お よび 細 胞 内 輸 送 に 必 須 で は な い こ とを 意 味 す る。 これ に対 して Lemmon と Jones は, この ク ラス リン 変 異 株 が 増 殖 抑 制 の状 態 で 生 育 で きる の は サ プ レ ッサ ー 遺 伝 子 が 存 在 す るた め で, サ プ レ ッサ ー遺 伝 子欠 損株 で は死 に至 る, よ って ク ラス リンは 必 要 で あ る と, 真 っ 向 か ら対 立 す る意 見 を 出 して い る^<99)>。した が って, 現 段 階 で は酵 母 に お け る ク ラス リンの 役割 を評 価 す る の は 困難 であ る。 4. リ ン 酸 化 ・脱 リ ン 酸 化 こ れ ま で 断 片 的 に 述 べ て き た よ う に, 被 覆 小 胞 に は2 種 類 の 蛋 白 質 リ ン酸 化 キ ナ ー ゼ が 存 在 す る 。1つ は カ ゼ イ ン キ ナ ー ゼIIで^<100,101)>, 軽 鎖B鎖 のN末 端 側 セ リ ン残 基 を 特 異 的 に リ ン酸 化 す る^<39,102,103)>。も う一 つ は ク ラ ス リ ン 集 合 介 在 因 子 の50K構 成 成 分 (AP50ま た はpp 50) で^<12,62)>, 自 己 を リ ン酸 化 し^<61)>, 反 応 は 環 状 ヌ ク レ オ チ ドお よ びCa^<2+>に 依 存 せ ず^<13)>, 軽 鎖 に よ り 促 進 さ れ る^<44)>。 こ の リ ン 酸 化 反 応 が ク ラ ス リ ン集 合 ・脱 集 合 に 関 与 す る こ と は 容 易 に 想 像 で き る が, in vitro に お け る ク ラ ス

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クラス リン-そ の構造 と細胞内輸送における役 割 67 リン集 合体 形成 反応 に影 響 しな い こ と^<62)>, ラ ッ ト神 経 細 胞 で は100∼110K成 分 は リン酸 化 され るが, 50K成 分 は リン酸化 を 受 け な い こ と^<104)>から 疑 問 視 され て いた 。 しか し最 近, ク ラス リ ンの集 合 状 態 プ ール と非 集 合 状 態 プ ール が細 胞 中 に存 在 し^<105)>, ラ ッ ト網 状 赤 血 球 で は, 50 K成 分 の リ ン酸 化 が 前 者 で,100∼110K成 分 の リ ン酸 化 が後 者 で 促 進 され る こ とが 見 いだ され^<106)>, クラ ス リ ン集 合 ・脱 集 合 へ の関 与 が 再 確 認 され て い る。 一 方, Mg^<2+>お よびATP/ADP比 依 存 性AP50ホ フ ァタ ー ゼが 最 近, 被 覆 小胞 中 に 発 見 され^<107)>, リン酸 化-脱 リ ン酸 化 サ イ ク ル 系 の 存 在 お よ び50K成 分 リ ン酸 化 レベル のATP/ADP比 に よ る 制 御 が 示 唆 され た^<62,108)>。被 覆 小 胞 構 成 成 分 の リン酸 化 ・脱 リン酸 化 は, 被 覆 小 胞 ・脱 被 覆 小 胞 形 成 お よび そ の制 御 との 関 連 に お い て興 味 深 い。 お わ りに 本 稿 では, クラ ス リンお よび そ の 関 連蛋 白 質 因 子 を中 心 に, そ れ ら の 構 造 と 機 能 に つ い て 概 説 し た 。 総 花 的 記 述 にな った こ とは否 め な い が, 最 近 まで の 重 要 な知 見 を で き るだ け 網 羅 す る こ とを 心 が け た つ も り で あ る。 被 覆 小 胞 に 含 まれ る 重 要 な 蛋 白質 と して, さ らに, 50Kの α-お よび γ-チ ュ ー ブ リ ン^<14)>とプ ロ ト ン ATPase^<109)> を あげ てお か な け れ ば な らな い 。前 者 は 微 小 管 と細 胞 内 で どの よ うに相 互 作用 して い るか, 今 の と こ ろ 明 らか に され て い な い が, 被 覆 小胞 の細 胞 内移 行 と関 連 して 興 味 深 い^<18)>。本 稿 では そ の 他, 受 容 体 や リガ ン ド の選 別 (sorting), ク ラス リンや受 容体 の再 利 用 (recycl ing),経 細 胞輸 送 な どの分 子機 構 につ い てふ れ る こ とが で きな か った。 他 の優 れ た総 説 を参 照 され た い^<110)>。 本 稿 で 記述 した こ とを一 言 で い えば, ク ラス リ ン被 覆 ピ ッ トお よび被 覆 小 胞 の形 成 (集合) に はバ ス ケ ッ ト構 造 形 成 能 を もつ ク ラス リンお よび 特 異 的 に受 容 体 と相 互 作 用 す る 集 合 介 在 因 子 が 関 与, 脱 集 合 に は uncoating ATPase が 関 与 し, そ の集 合 ・脱 集合 は, 集 合 介 在 因 子 構 成 成 分 お よ び クラ ス リ ン 軽 鎖 な ど の リ ン酸 化 ・脱 リ ン酸 化 に よ っ て制 御 され る, そ して, これ ら の作 用 を 通 じて 受 容 体 仲 介 エ ン ドサ イ トー シ ス お よび 細 胞 内輸 送 機 能 が 発 現 され る, とい うこ とに な ろ う。 しか し, 本 文 中 にお い て随 所 で 述 べ ね ば な らな か った よ うに, “ 明 ら か で ない” 部 分 が 数 多 く残 され て い る 。 これ ら両 膜 輸 送 の素 過 程 の 分 子機 構 を 解 明 す るた め, 今後 の研 究 の発 展 が期 待 され る。 そ の全 貌 が 明 らか に なれ ば, 被 覆 小 胞 が 真 核 生 物 に お け る ‘有 機 的 かつ 高度 に 組 織 化 さ れ た 生 命 体’ と して の最 小 モ デ ル に な る の で は な か ろ うか 。 文 献 1) 田代 裕 : 細 胞 の 分 泌 と 吸収 (田 代 ・金 関 編), PP. 189-216, 講 談 社, 東 京 (1983)

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参照

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