小胞体：粗面小胞体と滑面小胞体

小胞体（ER）は、核膜と連続した膜細管と扁平な嚢の相互連結ネットワークであり、真核細胞最大の膜系を形成しています。リボソームが付着した粗面小胞体は、膜タンパク質や分泌タンパク質の合成と折り畳みを行い、リボソームのない滑面小胞体は、脂質合成、解毒、カルシウム貯蔵を担っています。

Definition

小胞体は、核膜と連続した膜で囲まれたネットワークであり、その粗面（リボソームを持つ）領域は分泌経路に入るタンパク質を合成・折り畳み、その滑面領域は脂質合成、解毒、カルシウム貯蔵を行います。

Scope

本項目では、粗面小胞体と滑面小胞体の構造的区別、粗面小胞体へのタンパク質の共翻訳的導入、アンフォールデッドプロテイン応答を伴うタンパク質の折り畳みと品質管理、および滑面小胞体の脂質合成、解毒、カルシウム処理の役割について扱います。これは細胞生物学および組織学の参照トピックであり、臨床的ガイダンスではありません。

Core questions

• 新生タンパク質はどのように粗面小胞体に入り、折り畳まれ、品質管理されるのでしょうか？
• 粗面小胞体と滑面小胞体は、構造的および機能的にどのように区別されるのでしょうか？
• 小胞体は、誤って折り畳まれたタンパク質の蓄積をどのように感知し、応答するのでしょうか？
• 滑面小胞体は、脂質合成とカルシウム処理にどのように貢献するのでしょうか？

Key concepts

• 粗面小胞体と滑面小胞体
• 共翻訳タンパク質輸入
• タンパク質の折り畳みとER品質管理
• ER関連分解（ERAD）
• 脂質およびステロイド合成
• カルシウム貯蔵と筋小胞体
• 滑面小胞体シトクロームによる解毒

Key theories

アンフォールデッドプロテイン応答（UPR）

ERルーメンにおける未折り畳みまたは誤って折り畳まれたタンパク質の蓄積は、膜貫通型センサーによって検出され、折り畳み能力を回復させるための協調的な転写および翻訳プログラムを誘発するか、それが失敗した場合には細胞を死に至らせます。

Mechanisms

粗面小胞体では、シグナル配列を持つタンパク質を翻訳するリボソームが膜に結合し、新生鎖を二重層内または二重層を横切って送り込みます。そこでタンパク質は輸出される前に折り畳まれ、修飾されます。専用の品質管理システムは、誤って折り畳まれたタンパク質を保持し、持続的に異常なタンパク質を逆転送と分解の標的とします。未折り畳みタンパク質が蓄積すると、膜貫通型センサーがアンフォールデッドプロテイン応答を開始し、折り畳み能力を拡大するか、アポトーシスを誘発します。滑面小胞体は結合リボソームを欠き、リン脂質とステロイド合成の主要な部位であり、その酸化酵素による薬物や毒素の代謝の主要な部位であり、筋肉の筋小胞体としては、調節されたカルシウム貯蔵と放出の主要な部位でもあります。ここで生成および維持される脂質組成は、すべての下流の膜の挙動を形成します。

Clinical relevance

ERストレスやタンパク質の折り畳みおよび品質管理の欠陥は、広範な疾患プロセスに関与しており、滑面小胞体の薬物代謝能力は、多くの異種生体物質が細胞によってどのように処理されるかの根底にあります。本項目は、そのようなプロセスが関与する正常なメカニズムを記述するものであり、個別の診断や治療の決定の根拠となるものではありません。

History

小胞体は、キース・ポーターらが培養細胞の初期の電子顕微鏡写真で初めて記述し、パラデの研究によってその粗面領域がタンパク質分泌と結びつけられました。ブロベルとサバティーニのシグナル仮説は、タンパク質がどのように粗面小胞体に標的化されるかを説明し、ウォルター、ロンらのその後の研究は、アンフォールデッドプロテイン応答をオルガネラの恒常性ストレス経路として定義しました。

Key figures

• Keith Porter
• George Palade
• Günther Blobel
• Peter Walter
• David Ron

Seminal works

• ron2007
• gardner2013

Frequently asked questions

粗面小胞体と滑面小胞体の違いは何ですか？

粗面小胞体はリボソームが付着しており、分泌経路のためのタンパク質を合成・折り畳みますが、滑面小胞体はリボソームがなく、脂質合成、解毒、カルシウム貯蔵に特化しています。

アンフォールデッドプロテイン応答とは何ですか？

ER内で誤って折り畳まれたタンパク質が蓄積したときに誘発されるシグナル伝達プログラムです。膜貫通型センサーがオルガネラの折り畳み能力を拡大するように作用し、ストレスが解消されない場合は細胞を死に至らせる可能性があります。